武汉理工大学轮机自动化历年试题集锦

1、武汉理工大学历年轮机自动化试题集 节、调节器和执行机构，弁画出系-来源网络，仅供个人学习参考统的控制原理框图;敬告：本复习参考仅根据历年考试内容汇总， 仅 供作为应试参考，由于近年考试的改革，预测今 年问答题数量将减少，分析题数量会增多，故提 醒广大同学，务必将书中的各种重要系统的原理 及功能加以熟悉了解，计算题及部分设计题还是 要求了解！ |答：反馈环节：T802型热敏电阻；调节器：MR-II型调节器；执行机构：限位开关、过载保1第一章反馈控制系统一、主机气缸冷却水温度控制系1、根据测温元件安装位置不同， 气缸冷却水温度控制系统有哪两种控制方式？各有何特点？护继电器、三相交流伺服电机。系统的

2、控制原理框图如果：“MR-II 型调节器 1 T802 热画3、参照图2电近，但冷却水进口温度会随着柴油二、分析图示燃油粘度控制系统。机负荷的变化，特别是在负荷增加时，冷却水温度会下降。2、参照图1.1所示系统，指出反馈环答：（1）控制冷却水进口温度:控制在I II !,给定值或给定值附近J但冷却水出 口温度会随柴油机负荷的变化而有所变化，在超负荷运行时，出口 -温度将会发生过高的现象；（2）控 制冷却水出口温度：冷却水出口温度可以控制在给定值或给定值附路，分析其比例微分原理，并指出如何整定比例系数和微分时间。答：Us（S）=K（1 TdS）UB（S）苴中K =R13（R6 +W1）八R9,R

3、5 WiC1I dR6 W1 1 SC1R2调整电位器W1可改变放大倍数 K ,既可整定比例微分调节器的比例 带PB,调整W2可整定微分时间。1、简述图示2.1燃油粘度控制系统的 功能；答：在燃油进入高压油泵以前， 把燃油 粘度作为被控量，根据燃油粘度的 偏差值，控制加热器蒸汽调节阀的 开度或电加热器的接触器，使燃油 粘度维持在给定值上。2、简述系统投入工作的步骤和注意事 项；，LI 答：(1)步骤：接通气源再接通输入信号，打开气源截止阀，调整过滤 减压阀5使其输出压力为0.14MPa ;启动测粘计马达，关 闭截止阀11,打开截止阀10,让 测粘计开始工作；先将燃油转换 阀打开“轻油”运行一段

4、时间后再 转向“重油”，关14,打开12,13, 让气动调节阀8开始工作；燃油 经燃油加热器 7加热，经过燃油细滤器6过滤，进入粘度计1,粘度 计把测得的粘度转换成压差信号送至差压变送器4,差压变送器再 把压差信号转换成气压信号送至 调节器3和记录仪2,调节器根据 偏差值输出控制信号来调节阀的 开度，从而控制燃油粘度。(2)注意事项：投入工作时要先 n- i1 -接通气源再接通输入信号，切断时I , -应先切断测粘计的工作，再切断气 源；启动测粘计马达以前，要先 打开平衡阀9,防止差压变送器在短 时间内单向受力；定期打开过滤 减压阀5放残，弁清洗燃油细滤器6。3、画出系统闭环控制原理框图，分析

5、 各环节功能；答：系统原理框图："气 动 调 动 调 _ 粘度计+差压卜 气动调节器：根据偏差信号输出控制信号；气动调节阀：根据控制信号调节蒸 汽阀的开度；燃油加热器：对燃油进行加热；测粘计：对燃油粘度进行测量，得 到测量值弁输出差压信号；差压变送器：将差压信号成比例地转换成气动信号。4、简述为什么要先接通气源（打开截 止阀D、B）再启动粘度计，并且要 先打开平衡阀再起到粘度计马达；答：先接通气源（打开截止阀 D、B） 再启动粘度计，弁且要先打开平 衡阀再起到粘度计马达，以免差 压变送器的测量单元正、负压室I. 一 单向受力。5、简述气关式调节阀的特点.气关式调节阀应该与哪种类型调节

6、器配套使用？答：（1）特点：不通蒸汽时，该阀因活 塞本身重量而关闭，接通蒸汽 后，若活塞上部没有空气压力 信号，则用蒸汽压力可顶起阀 芯使阀全开；（2）气关式调节阀应该与反作用式调节器配套使用，保证一旦气源中断或控制系统出现故障 使调节器无信号输出时，则蒸汽阀会保持全开状态。三、分析大型油轮辅锅炉水位控制系1、大型油轮辅锅炉水位控制系统主要 功能包括哪些？答：水位自动控制；蒸汽压力自动控制； ,I锅炉点火及燃烧的时序控制和自动安全保护。I ,12、简述锅炉水位测量中虚假水位的概念；答：假如蒸汽量突然增大，而炉膛中的 然绕情况还未来得及随之变化，锅 炉气压就要降低，蒸汽的饱和温度 也随之下降，这

7、样会使水面下蒸汽 比容增大，造成水面下蒸汽总容积 增大，另一方面，由于炉水变成过 热水，将产生更多气泡也使水面下 蒸汽总容积增大，由于这种自蒸发 现象，尽管在蒸汽流量大于给水量 的情况下，水位却虚假地上升；反 之，当锅炉负荷突然减小时，尽管 给水量大于蒸发量，水位却虚假地 下降。答：检测装置有：检测水位变化的水位 冲量信号3,检测蒸汽流量的蒸汽 冲量信号4。这两个信号送到双冲 量调节器5,对于双冲量给水控制 系统，当蒸汽流量发生变化时，就 给给水调节器发出一个信号，使给L -水量和蒸汽流量同方向变化，因此 可以减小或抵消由于虚假水位使 给水量和蒸汽流量向相反方向变 化的误动作，使调节器开始就向

8、正 确的方向调节，从而减小了给水量 和水位的波动，改变了水位的控制I 厂-r a J品质。4、解释名词：调零，调量程，讦移； 答：调零：当测量信号为零时，使仪器 仪表指在零点上；调量程：测量信号处于最大值时， 调整仪表指示在某一刻度 值；迁移：根据实际需要将变送器量程的起点由零移到某一数值 而不改变量程范围5、简述变送器的概念，推导图示3.2 输入输出的关系；答：变送器属于测量仪表，它用以控制测量各种被控量（温度、压力、液I位等），弁把被控 二量的变化按比例地转变成统一的 信号输出，这个输 出信号送至调节器和显示仪表。 图示输入信号为p ,在主杠杆上，测量力矩M测=即,F膜11, 反馈力矩M反

9、=4反%。杠杆平衡时，M测=M反，即Ap F膜11 =4反12。在 副杠杆上，有q反14 = p出F波心，且 4反=q反，则输出信号为： p出=F膜 l1 ll4 ”Ap= K双 dp ,其中F波 l2 1 32 l36、简述图示3.3用参考水位罐测量锅炉水位装置的测量原理；答：参考水位罐 上端与锅 炉气空间 相通，下端 有测量水 位管3和参 考水位管4 的正负压室。1I图3.3分别接在差压变送器测量水位管还与锅水相通，其水位与锅炉实际水位一 致，称为测量水位，参考水位罐水 位将保持与锅炉最高水位一致，称 为参考水位。差压变送器接受管4 的压力为蒸汽压力加上参考水位 水柱高度，接受管3的压力为

10、蒸汽 压力加上测量水位水柱高度。因 止匕，差压变送器正、负压室所承受 的压差信号如是参考水位与测量 水位之间的水柱高度差Ho由于参考水位不变，所以随着测量水位 的升高H减小，即如减小。反之， 测量水位降低，H增大，如增大。7、简述为了使差压变法器的输出与锅 炉水位变化一致，测量管、 参考zk位管与差压变送器的连接方式，以及迁移原理的应用方法；答：参考水位管4与变送器的负压室相 连，测量水位管3与变送器的正压 室相连。由于当锅炉水位处于最低 水位时p=-600mmH 20,为使饵=0 时，差压变送器的输出 p出=0.02MPa,调整迁移弹簧，把 挡板拉向喷嘴，直到变送器的输出 p出=0.02MP

11、a为止。以后随着水位 的上升，加的负值减小，靠迁移弹 簧的张力使挡板不断靠向喷嘴， 变 送器的输出不断增加，当测量水位 上升到最高水位时，Ap=0,变送器 的输出p出=0.1MPa,这就是迁移原 理。8、根据图示，简述锅炉水位控制系统双回路控制原理。答：控制原理：双回路是由水位控制回路和给水差压回路构成的，当锅炉 水位低于给定值时，水位调节器输 出控制信号使得开大给水阀开度， 开度增大后，给水阀前后压差减 小，给水差压调节器输出控制信 号，开打蒸汽调节阀4,提高汽轮 机给水泵的转速，是给水阀前后压 差保持恒定。【二】第二章辅助设备的自动控制 四、分油机控制系统。1、简述图示4.1分油机排水排渣

12、控制?事封理-i=曲乐一量大府时同2修T距尢封门1U制典门卜-WH五、辅锅炉的自动控制道-图5.1过程；答：线1: 63min内，含水量很少，没 有达到触发值，首先向分油 机内注入置换水，当含水量 达到触发值时，进行一次排 渣；线2: 10min<63min,含水量达到 触发值，不需进行置换便可进行一次排 渣；线3： 10min内达到触发值，打开 I. 排水阀排水；线4:排水一次后，距上次排渣时 间仍在10min内，含水量 又达到触发值，弁且连续 两次打开排水阀120s后， 含水量仍不能降到触发值 以下，在进行一次排渣后， 停止待分油进入分油机， 发出声光报警。图4.12、由此解释：时序

13、控制，逻辑控制;答：时序控制：按照预先设定好的时间顺序进行控制;二.逻辑控制（开关量控制）：只有满 足逻辑条件时，逻辑回 路才能输出信号，不满 足条件就不输出信号。1、设计相应的控制分油机排水排渣的 单片机控制系统，要求：硬件框图、 程序流程。注：由于老师说设计题 不考、为节省纸张、故不给出参考 答案）1、简述LAEI型辅锅炉自动控制系统 的主要功能；答：按微动开关动作的时间和顺序分别 完成预扫风、预点火、喷油点火、 正常燃烧等时序动作，弁具有完善 的报警、安全保护及手动控制功 能。2、什么是时序控制？答：给辅锅炉一个启动信号后，能按时 序的先后自动进行预扫风、预点 火、喷油点火，点火成功后对

14、锅炉r- 进行预热，接着转入正常燃烧负荷 控制阶段，同时对锅炉进行一系列 的安全保护。3、图示5.1为辅锅炉点火燃烧时序控制框图，设：预扫风时间 60秒，风 门由最大转动到最小（或最小转动到 最大）的时间为 4秒，预点火时间 3 秒，点火和预热总时间 20秒。请设 计辅锅炉时序控制开关表。（注：由 于老师说设计题不考、为节省纸张、 故不给出参考答案）六、油水分离器的自动控制。1、简述油水分离器的作用；答：用物理方法将水中所含的污油分离 出去。以重力分离作为粗分离，以 聚合及过滤吸附作为细分离。2、简述双位控制原理及特点；答：对被控量进行控制，使其在上、下 限之间变化，而不是稳定于某个 值，且只

15、有两种输出状态，通与断（或开与关）。3、分析图示6.1自动排油的控制原理；X产 1f /答：当油水分界面在Si以上时，Si、S2对 地构成通路，电磁阀 Vi断电不供 油；随着油水分离器的不断工作， 集油舱的油逐渐增多，当油水分界 面下移到Si和S2之间，Si对地断路， S2对地通路，Vi断电不工作，当油 水分界面下移到S2以下，Si、S2对 地均断路，电磁阀Vi通电打开，将 污油排至废油柜，随着污油的排 出，分界面逐渐上移，当上移到Si 以上时，Si、S2均对地通路，Vi断 电不工作（停止排油），以后重复 上述动作。cn4、由此设计辅锅炉水位控制系统，要求：系统原理框图、控制电路。 （注：由于

16、老师说设计题不考，为节省纸张，故不给出参考答案）5、根据”图示6.2以 f-丁一、疗简述油-分浓度检测原理。传感器中获得反映油分浓度的散射 光强度，经光电池将光强转变成相应 的电流信号送到比较放大电路，若超过设定值（15ppm）则将触发两个报 警电路，输出报警及控制信号。利用 比耳定律，当光敏晶体管感受不到透 射光时，两个报警电路也均被触发， 发出污油报警。n 答：图中I为入射光光强，I。为透射光光强，Iq为散射光光强，C为油分浓 简述主机遥控系统的总体结构原 理，针对应用于电子调速器的遥控 -，j【三】第三章主机遥控系统的逻辑与控 .,1 I SI - . "/I * I L |

17、|制回路第四章主机遥控系统实例七、主机遥控系统。1、简述主机遥控系统的功能；答：（1）换向逻辑功能；（2）起动逻辑功 能；（3）重复起动功能；（4）重起动 功能；（5）慢转起动功能；（6）发讯 速率限制功能；（7）程序负荷功能； （8）运行中换向和制动；（9）临界转 速避让；（10）应急操作功能；（11） 安全保护功能；（12）系统模拟功 能。主机遥控系统改善了轮机管理 人员的工作条件，改善船舶的操纵 性能，还提高了船舶航行的安全 性，以及主机工作的可靠性和经济性。装置，分别列出微机系统的输入量2、根据发送的信号不同主机遥控系统 可以分成哪几种类型；答：（1）气动遥控系统；（2）电动遥控系 统

18、；（3）电一气结合遥控系统。3、主机遥控系统为什么要设置临界转 速回避功能，有哪几种方式，常用什么 方式；答：柴油机轴系都有其固有的自振频率，当外界强制干扰频率（直接与 主机转速有关）与其自振频率相同 时，将引起共振。柴油机在临界转 速区工作时，产生的扭转振动应力 将超过材料的允许应力，造成曲轴 的扭伤或折断，或者造成组合式曲 柄组合件的相对滑移。因此，柴油 机在运行期间必须避开临界转速 区。回避临界转速的方式有三种： 一是避上限，二是避下限，三是避 上、下限。在实际应用中，为使该 环节结构简单，多采用避上限。4、参照如图7.1微机丰机遥控装置，和输出量；答：驾驶台车钟手柄及集中控制室的操 纵

19、手柄所发出的各种车钟指令，通 过输入接口电路送人计算机。计算 机把车令与主机当前的运行状态相比较，经分析和判断后，由输入接口电路发出各种控制指令，以实»丁 J .>»现车钟所要求的操作。主要的输入信号为：开关量和模拟量。主要的、产- 1f y /输出信号为：开关量输出、模拟量输出、数字量输出。5、参照图7.2的提示简述丰机遥控系统的启动过程：答：在起动逻辑条件全部得到满足后，G4输出Ys为0, G6为1,经放大器G7 输出1使晶体管T导通。发光二 极管LD亮表明主机在启动过程 中，同时电磁阀25E通电上位通， 对主机进行强制制动和起动。当主 机达到发火转速时Ni为0,

20、 G4的输 出YS为1, G5 =1弁经电阻R （图中可变电阻器P）向电容充电。当充 电电压超过G6动作的门槛电压时， G6输出0,晶体管T截止，电磁阀 25E断电停止工作。6、根据图7.3简述换向逻辑回路的功能及换向操作条件；答：功能：换 向逻辑 回路应 具有逻辑判断 和识别能力。当有开车指令时，根据车 令和凸轮轴实际位置，首先要判 断是否需要换向操作，如果需要,就会自动输出一个换向信号，对 主机进行换向。换向完成后，自 动取消换向信号，弁为后续逻辑 动作提供换向完成信号。换向操作条件：（1）换向的鉴别逻辑： 车令与凸轮轴位置一致；（2）停油 条件：主机在换向过程中必须停油；（3）转速条件：

21、必须待主机转 速下降允许换向转速 nR,或下降 到应急换向转速nER时，方可进行 换向操作；（4）进排气阀顶升机构 抬起。7、分析图示7.4气动加速速率限制控制原理；答：在气动遥控系统中，加速速率限制 一般是用分级延时阀实现的，当车 令与转向一致时，S为1,阀A右 位通，实现了起动油量和运行油量 的切换.车令设定的转速信号经阀 A右位、分.一级延时阀 B4®_向气容充二气。当设定111t崖沪5表转速低于额，图 7.5O定转速30%左右时，该信号不经阀 B的节流 直接向气容C充气，主机转速可 迅速升高.当设定转速高于额定转 速30%以上时，该信号要经阀 B 的节流再向气容C充气，这时，

22、 主机转速的增加要稍慢一些。减速 时气压信号不经阀 B中节流孔的 节流，而直接通减小了的设定信 号，实现快减速。8、分析图示 7.5气动程序负荷原王里；答：阀2是程序负荷设定调压阀， 它的最大输出是程序负荷开始转速值所对应的气压信号。当输入信号小于这个设定值时，输出与输入相转速值。当该信号小于程序负荷开 始转速时，只经分级延时阀1的节 流，通过阀2向气容6充气。气容 内的压力升高较快，再经比例阀7 送至调速器转速设定波纹管，这就 是加速速率限制。当车令设定转速 大于负荷开始转速时，该信号不仅 要经分级延时阀1节流，还要经单 向节流阀3的节流，再经节流阀4 的上位向气容6充气，气容内压力 升高较

23、慢，从港内全速到海上全速I. 大约需25min,称为快程序。如果 把节流阀4转至下位通，则单向节 流阀3还要经节流阀9的节流，其 程序负荷时间大约需 55min,称为 慢程序。9、简述加谏谏率限制和程序负荷的概念，分析图示 7.5的工作原理：答：加速速率限制：是指在低速区加速 时，对主机转速增加速率的限制。程序负荷：当主机转速达到额定转 速的70%以上时，主机已经 承受很高的机械负荷和热负 荷，为防止超负荷，必须设置一个特殊的时间程序，使之慢慢加速。10、分析图7.6避上限气动临界转速回避原理，并设计避下限气动临界转速回 避回路;答：转速设定值小于临界转速下限值时， I.Pa=Ps,阀2上位通

24、，L _Ps经阀1、阀2上位和速放阀4输出，P0=Pso转速设定在临界转速区时，Ps>Pa,阀1输出Pa不变，阀2上位通不变,P0=Pa,主机在临界转速下限值运行。设定转速 Ps大于临界转速上 限值时，阀2下位通，其输出Po 由临界转速的下限值立即跳变到大于临界转速上限值得 Pb ,可快 速通过临界转速区。11、以减谏过程分析图 7.6气动临界转速回避逻辑回路的工作原理； 答：在减速时，当Ps>Pb时，阀2下位通，Po=Ps,而当 Pa<Ps<Pb 时,即转速设定在临界转速区时，阀2上位通，Ps截止,Po=Pa。Ps<Pa时，P0=Ps。所以在减速时也是避 上限的

25、，且可快速通过临界转速 区。12、设计与图7.6相同功能的电子元件 组成的临界转速回避逻辑回路；答：图中为气动临界转速回避回路， 该 回路是按避上限方式工作的， 故设 计以下避上限电动临界转速回避 回路：13、简述正车全速推到倒车全速时， 遥 控系统的控制过程；答：当车钟手柄从正车全速推到倒车全 速时，遥控系统进行的操作：主 机停油作，主机转速下降到应急 换向转速进行换向，换向后能耗 制动，主机转速下降到发火转速 后强制制动，主机转速过“0”后反向启动，达到发火转速后起 动成功，停止起动，否则重复起动。14、图示7.7为由手调谏器 PI的悴制 原理图，试推导输出 巴,并指出 输出特性应满足什么

26、要求、如何调 节？答：Ai 的放大倍数 Ki=ti/t,Ui=Ki(Us Ur)； A2是比例积分运算放大器，其放大倍数K2=r2/Wi ,积分时间Ti=C ,2,所以 U0= K2(Ui fU1dt)o Ti把 Ui代入 Uo表达式中得U 0 = K (U s -U r) + f(U s -U R)dt ，其中 _TiK=KiK2。输出特性应满足如图所示特性曲线：述推导出Uo的关系可知：改变反馈电 阻值ri和2可改变PI控制电路的输出 特性。【四】第五章监视与报警系统 八、监视与报警系统i、简述以下概念：长时故障报警、短 时故障报警、长延时报警、短延时 报警、报警闭锁、延伸报警、分组 报警、

27、失职报警：答：长时故障报警：当运行设备发生故 障时，系统立即发出 声响报警以通知轮机 值班员，同时相应的 故障指示灯快速闪 光，以指示故障部位 和内容；短时故障报警：当运行设备发生故障时，系统立即发出声光报警，值班轮机 员未作出应当操作轮机员住所的延伸报 警箱；分组报警：根据故障的严重程度，切换到备用设备，使参数恢复正常；长延时报警：在船舶可能出现某种情况时，采用延时230s的延时报警，在 此时间内不报警，超过延时时间后再报警，以防误报；短延时报警：报警设备中设置延时 环节，以防误报采用0.5s左右的延时后再报警；报警闭锁：根据动力设备的不同工作状态，封闭一些不必 要的报警监视点，禁止 其报警

28、；延伸报警：在机舱无人值班时，必 须将机舱报警信号分 组后传送到驾驶室、公 共场所、轮机长和值班失职报警：在机舱无人值班时，当 监视和报警系统出现故障时立即启动 3分 钟计时器，若值班轮机_员3分钟内没有达到集中控制室完成应答. fV- ： /操作，而是只在报警箱 上作出反应，将被视为 失职，报警系统就向所 有延伸报警箱发出声 光报警。2、简述监视与报警系统的组成及各部分功能；答：监视与报警系统由三大部分组成，其组成及功能为：（1）分布在机舱 各监视点的传感器：用来检测各监 测点的参数，传感器是监视和报警 系统的获取装置；（2）安装在集中 控制室内的监视屏和控制柜：是系 统的核心单元，根据传感

29、器送来的前，由运行设备自动将监视点的报警信息分组信号进行逻辑判断，另外控制机舱单元中各监视通道送来的故障报图7.1用用闪试电音龙灯,他用灯.* HM分期报瞽* 国打印内的电笛、旋转警灯及蜂鸣器；（3） 安装在驾驶室、公共场所、轮机长 和轮机员居住室的延伸报警箱：延 伸报警控制单元用来把报警控制警信号归类分组后，传送到各个延 伸报警箱，以实现分组功能。止匕外， 还进行三分钟失职报警。3、热电阻式温度传感器和热电偶式温 度传感器的测温原理及应用场合； 答：热电阻式温度传感器，利用金属材料的电阻随温度升高而变大的特性，把被测温度变成相应的电阻/上 *上工,、4Q i j值，再由直流电桥变成电压信号。

30、可用于测量冷却水温度和轴承温度。4、简述图示7.1橙拟信号输入原理；答：先通过模拟量传感器和信号变换电路将被检测的物理量转为电压信号，弁经模/数（A/D）转换器转换成数字量后，再由计算机读入系统。图7.25、分析图示7.2开关量报警控制单元组成原理；答：当监视点的运行设备发生故障， 其 _*_产1/相关参数越限时，传感器触点断开，输 入回路送出故障信号Vf ,经延时环节后 输出故障信号Va至逻辑判断环节。逻辑 判断环节在无闭锁报警的情况下， 控制 集中控制室报警指示灯快速闪光； 输出 声响启动信号至报警器控制单元，控制 机舱内的电笛发声，旋转警灯闪烁，集 中控制室内的蜂鸣器鸣响；输出分组报 警信号至延伸报警控制单元进行归类分组后，控制延伸报警箱实现分组， 并 且启动三分钟失职报警计时器；输出故 障打印启动信号至打印记录单元，自动 打印故障发生时间、名称和内容。关R&g廉和*Jd图7.4也0号6、根据图示7.3提示简述巡回报警监 视系统的功能和组成；答：（1）功能:基本的监视和报警功能;丰富灵活的用户界面。（2）组成:分布在机舱各监视点的 传感器；装在集中控制, ", 室内的控制柜和监视屏等；分布于驾驶室、轮机长及轮机员住室和