NAKAKITA 控制系统的管理与维护.doc

NAKAKITA 控制系统的管理与维护 “锦云河”轮机长：阮国良一、NAKAKITA 控制系统综述NAKAKITA 自动指示控制器是日本NAKAKITA SEISAKUSHO公司的产品，因其主导的控制系统结构简单，性能稳定，管理方便的特点，而得以广泛应用。在1432TEU的“云”字号船舶机舱绝大多数采用此类控制器。依其控制对象的不同可分为三种：一种是NS PS732为压力自动控制器，比如用于过量蒸汽阀的自动控制；第二种是NS VBT732为主副机燃油粘度自动控制器；第三种是NS TM732为温度自动控制器，应用最为广泛，比如主机滑油、缸套冷却水、低温淡水系统及分油机的燃、润油加热器等等，都采用这种控制器。NAKAKITA 自动指示控制器采用气控方式，其主要参数：（1）气源：1.4 kg/cm2 ; (2) 控制空气输出压力：0.21.0 kg/cm2 ；（3）控制特性：比例带10% 250%，积分时间 0.120分钟，微分时间 0.0510 分钟。 它的执行机构通常有两种型式：一种为气控三通阀，动力气源4.0 kg/cm2，通过控制旁通流量来改变被控介质进入热交换的比例，使被控介质的温度始终维持在设定值的允许范围内，以达到温度自动控制的目的。主机缸套水温度自动控制就是采用PID（比例积分微分）控制特性的控制器和气控三通蝶阀式的执行机构。另一种为气控膜片式直通阀，动力气源1.4 kg/cm2，通过气动式膜片的位移来控制阀的开度，使被控介质的温度（或粘度）始终维持在一定的范围内，以达到自动控制的目的。主、副机燃油粘度自动控制就是采用PID控制器和气控膜片蒸汽阀式的执行机构。笔者曾服务于多艘“云”字号船舶机舱，发现故障率较高的是主、副机燃油粘度自动控制系统和主机缸套水温度自动控制系统。下面着重就这两种系统的维护与管理作一探讨。二、主副机燃油粘度自动控制系统的维护与管理 主副机燃油粘度自动控制是一个PID的闭环气动控制系统（如下图所示），经过燃油雾化加热器的燃油通过粘度探测器（4）把燃油的实际粘度成比例地转变为两个不同的压力信号（14），再经过差压变送器（5）将压力差信号成比例地转化为气压信号送入燃油粘度自动指示控制器（3），由控制器对测量值和设定值进行比较后，给出一个压力控制信号，作用于执行机构蒸汽加温阀（1）内的膜片上，改变阀的开度，调节进入燃油雾化加热器的蒸汽流量，改变燃油温度以调节燃油粘度，通过这一闭环系统不断的动态调节使燃油粘度始终保持在设定值的允许范围内，以达到燃油粘度自动控制的目的。由于长期工作于高温、振动和油气污染等恶劣环境下，NAKAKITA 自动控制系统出现故障在所难免，常见的有以下几种。1. 常见故障一：控制器燃油粘度测量值指针（黑色）大幅震荡。引起执行机构的蒸汽加温阀阀杆上下往复波动，阀杆填料处漏气，影响该阀的使用寿命。出现该故障最常见的原因是由于压差变送器输出管上的针阀（11）开度太大所致。排除故障时，松开针阀阀杆上的锁紧螺母，逐渐调小该阀的开度，观察控制器粘度测量值指针，到指针剩下略微波动时，停止调节，锁紧阀杆, 调节完成。2. 常见故障二： 控制器燃油粘度指示值大于设定值，而输出至蒸汽加温阀的动力气压已经超过1.0 kg/cm2。造成该故障的常见原因：（1）空气管泄漏；（2）蒸汽加温阀空气膜片损坏；（3）蒸汽加温阀阀杆卡死或弹簧预紧力过大；（4）雾化加热器脏堵。3. 常见故障三：控制器燃油粘度指示值（黑针）与实际温度（粘度）值相差太大。比如，对于IFO380cst燃油，如果燃油加热温度在135左右，相应的燃油粘度值应该在13左右，而黑针却指在16以上或10以下，相差甚远。造成该故障的常见原因有：（1）粘度探测器毛细管脏堵；（2）差压变送器的压差管部分脏堵；（3）差压变送器零位漂移。打开差压变送器上零位调节螺丝的压盖，用螺丝刀旋转调节。由于该系统是NAKAKITA SEISAKUSHO 公司的定型产品，工作气压低，故障率小，工作相对比较可靠，在平时就容易忽略对系统的认识研究和维护保养，一旦发生故障，一时觉得无从下手，有的就得过且过，积累问题。所以，理应引起管理者的注意，最起码的管理维护应做到：1. 保持气源清洁，经常开启供气减压阀底部的放残阀，泄放残油、残水及赃物。2. 经常检查系统各气源压力，应始终保持在1.4 kg/cm2。若不能保持，应及时解体修理或更换减压阀。注意检查各压力表的准确性，发现损坏尽快更换。3. NAKAKITA 自动指示控制器是该系统的“大脑”，平时应小心维护。其控制参数比例带、积分时间和微分时间，在安装时都已整定好，一般无需调节。根据气源状况，需关注两个容易出问题的部件压力变送器和喷嘴挡板机构。（1）压力变送器的节流孔道容易堵塞，可按下变送器的左侧按钮进行疏通，此按钮的前端带有0.2mm的通针，按下时，可听到放气声，若无效，必须按照说明书的步骤拆解压力变送器，注意内部弹簧及细小部件的装配位置，小心膜片，防止损坏；然后使用电器清洁剂喷罐，清洁所有节流孔道和零部件，待干燥后装复。（2）经常清洁喷嘴挡板机构，保持喷嘴畅通和挡板表面清洁。通常情况下，只要旋开比例带旋钮上喷嘴气道旋塞，用电器清洁剂喷管对准气道即可清洁喷嘴及挡板；如果喷嘴气道内油泥较多，可用小于0.4mm通针清洁，注意通针插入深度，不可用力过猛，防止挡板变形。4. 该系统中的差压变送器（5）内，也有两个关键部件压力变送器和喷嘴挡板机构，其维护保养方法同上，这里不再赘述。三、主机缸套水温度自动控制系统的维护与管理主机缸套水温度自动控制系统也是一个采用PID控制器的闭环气动控制系统。船舶在进出港时由于主机转速的变化幅值大，变化速率大，引起主机缸套水温度快速、大幅变化，为尽可能保持缸套水温度的恒定，最大程度地降低缸套所承受的热交变应力，必须加入微分环节，使控制器在温度调节过程中给出一个调节提前量，以抵消系统固有的延迟，防止介质热量的堆积，产生不可控温度上升。微分时间设定越长，调节的提前量越大。如太长，控制器会产生振荡，系统工作不稳定；如太短，无法达到理想的调节效果，甚至失去调节功能。原则上，微分时间必须按系统延迟时间的二分之一来设定，但实际使用中，由于系统固有的延迟时间受控制器和三通阀等多种因素的影响，很难定量地确定，只能通过不断地仔细观察，反复比较，才能给出一个比较合适的微分时间。调整时，可观察控制器面板上的输出气压来判断微分调节作用的强弱。笔者曾不止一次地遇到这样的故障，船舶在离港时，缸套水由于主机加速较快，温度很快上升，在短时间内达到报警温度90，主机自动减速。为避免出现这种状况，在每次离港时就密切注意缸套水的温度，若升高至85（设定值为81）时，手动减小控制器的设定值，待温度开始下降即恢复原设定值，这实际上就是人为消除部分系统延迟时间（俗称“反应慢”）。所以，只要适当增大控制器的微分作用时间，就可避免缸套水温度的异常升高。每次调节微分时间的幅度不能太大，一般在0.050.1分钟，然后观察控制器的调节情况。通常设定微分时间不超过0.6分钟，否则，微分作用太强，调节器会产生振荡，缸套水温度一直波动，不能稳定于设定值。因而，将微分时间设定于0.5分钟的情况下，船舶在离港加速时，主机缸套水温度虽然会冲高到86，但不再继续升高，调节器产生调节作用，在主机程序加速过程中，缸套水温度一直处于波动（幅度不大）和自动调节状态，当主机加速到设定转速后，稳定于设定值范围内，说明微分作用适当。以后经过几次开航时，对主机缸套水温度快速升高的检验，证明微分时间的调整是正确的。至此，问题解决，既减少了进出港时的工作量，尤其在过运河等需频繁加减速的场合，又消除了一个不安全因素。主机缸套水温度自动控制系统中NAKA