第4章 §4-3 NAKATITA粘度控制

1、4-2 NAKAKIT型燃油粘度自动控制系统n常用的粘度控制系统有常用的粘度控制系统有 VAF型型 NAKAKITA型型 VISCOCHIEF型型n一、系统的组成及功能一、系统的组成及功能n1 1、系统的组成系统的组成n （1）粘度定值控制系统粘度定值控制系统 测粘计、双杠杆差压变送器、测粘计、双杠杆差压变送器、NAKAKITANAKAKITA型型反作用式反作用式PIDPID调节器、气关式蒸汽调节阀、蒸调节器、气关式蒸汽调节阀、蒸汽加热器。汽加热器。 1 1、系统的组成系统的组成（续）（续）n（2 2）温度程序控制系统）温度程序控制系统 温度变送器、正作用式温度变送器、正作用式PIDPID温度

2、程序调温度程序调节器、气关式蒸汽调节阀、节器、气关式蒸汽调节阀、蒸汽加热器蒸汽加热器。n（3 3）轻油重油转换装置（三通电磁阀）轻油重油转换装置（三通电磁阀和三通活塞阀）和三通活塞阀）n（4 4）温度粘度控制选择阀）温度粘度控制选择阀 （选大输出）（选大输出）n（5 5）控制电路）控制电路2 2、系统的主要功能系统的主要功能n（1）粘度定值控制）粘度定值控制 n（2）温度程序控制）温度程序控制n（3）轻油）轻油/重油自动转换重油自动转换n（4）温度）温度/粘度控制自动切换粘度控制自动切换 二、二、测粘计测粘计n将燃油粘度成比例地转换成毛细管前后将燃油粘度成比例地转换成毛细管前后的压差信号，并送

3、到差压变送器。的压差信号，并送到差压变送器。n 差压变送器差压变送器 测粘计测粘计 三、三、NAKATITA型反作用式型反作用式PID调节器调节器n作用：作用：接收差压变送器的信号，经接收差压变送器的信号，经PIDPID运算后，运算后，输出至气关式调节阀。输出至气关式调节阀。n工作原理：工作原理：位移平衡。位移平衡。n 当燃油粘度的测量值与给定值相等时，当燃油粘度的测量值与给定值相等时，调节器处于平衡状态，黑色测量指针与红色调节器处于平衡状态，黑色测量指针与红色给定指针重合。比例波纹管，积分波纹管，给定指针重合。比例波纹管，积分波纹管，微分气室及积分气室的压力都相等，并等于微分气室及积分气室的

4、压力都相等，并等于调节器的输出压力调节器的输出压力。 假设粘度测量值大于给定值，则差压变送器输出假设粘度测量值大于给定值，则差压变送器输出增大，经控制板进入弹簧管，增大，经控制板进入弹簧管，弹簧管因压力增大而膨弹簧管因压力增大而膨胀胀，通过四连杆机构，一方面使黑色测量指针向指示，通过四连杆机构，一方面使黑色测量指针向指示粘度增大的方向转动，另一方面使粘度增大的方向转动，另一方面使OOOO杆以杆以O O为支点为支点顺时针转动，使顺时针转动，使挡板离开喷嘴挡板离开喷嘴，喷嘴背压降低，经功，喷嘴背压降低，经功率放大器后使调节器的率放大器后使调节器的输出压力降低输出压力降低( (反作用式调节反作用式调

5、节器器) )。这个降低的输出信号分这个降低的输出信号分4 4路。路。 一路去气关式蒸汽调节阀，开大调节阀使燃油粘一路去气关式蒸汽调节阀，开大调节阀使燃油粘度降低。度降低。 其余三路经反馈环节，实现其余三路经反馈环节，实现PIDPID控制作用。调节控制作用。调节器的反馈环节由器的反馈环节由比例波纹管、微分气室、微分阀、积比例波纹管、微分气室、微分阀、积分气室、积分阀和积分波纹管等组成。分气室、积分阀和积分波纹管等组成。 比例微分作用比例微分作用 调节器输出的气压信号首先进入微分波纹管，由调节器输出的气压信号首先进入微分波纹管，由于波纹管内压力小于微分气室的压力，微分波纹管收于波纹管内压力小于微分

6、气室的压力，微分波纹管收缩，使微分气室和比例波纹管内的压力瞬间减小，这缩，使微分气室和比例波纹管内的压力瞬间减小，这时比例杆以传动杆时比例杆以传动杆B点为支点略有下移，使挡板略微点为支点略有下移，使挡板略微靠近喷嘴，这一负反馈作用很弱，所以输出压力还是靠近喷嘴，这一负反馈作用很弱，所以输出压力还是大大降低，构成调节器的比例微分输出。大大降低，构成调节器的比例微分输出。 随着时间的增加，微分气室和比例波纹管不断经随着时间的增加，微分气室和比例波纹管不断经微分阀放气，使比例波纹管内压力不断减小，负反馈微分阀放气，使比例波纹管内压力不断减小，负反馈不断加强，挡板又逐渐靠近喷嘴，调节器的输出压力不断加

7、强，挡板又逐渐靠近喷嘴，调节器的输出压力不断上升，这就是微分调节作用的消失过程。不断上升，这就是微分调节作用的消失过程。 当测量信号使挡板离开喷嘴的位移量与负反馈信当测量信号使挡板离开喷嘴的位移量与负反馈信号使挡板靠近喷嘴的位移量相平衡时，微分作用便消号使挡板靠近喷嘴的位移量相平衡时，微分作用便消失在比例输出上。失在比例输出上。 积分作用的形成积分作用的形成n积分作用是通过节流盲室的正反馈实现的。积分作用是通过节流盲室的正反馈实现的。n调节器输出的气压信号经微分气室放气的同时，调节器输出的气压信号经微分气室放气的同时，积分气室经积分阀放气，使积分波纹管内压力积分气室经积分阀放气，使积分波纹管内

8、压力不断减小，挡板离开喷嘴，调节器输出压力又不断减小，挡板离开喷嘴，调节器输出压力又逐渐减小，这一附加的正反馈作用是用来消除逐渐减小，这一附加的正反馈作用是用来消除静态偏差的。静态偏差的。n当燃油粘度的测量值与给定值相等时，调节器当燃油粘度的测量值与给定值相等时，调节器又重新处于平衡状态，喷嘴与挡板之间的开度又重新处于平衡状态，喷嘴与挡板之间的开度不再变化，调节器的输出压力稳定在某一数值不再变化，调节器的输出压力稳定在某一数值上，测量指针与给定指针又相重合。上，测量指针与给定指针又相重合。 调节器参数的调整调节器参数的调整n(1)(1)比例带比例带PBPB的调整的调整 比例带调整盘是个偏心机构

9、，转动比例带比例带调整盘是个偏心机构，转动比例带盘可平行地改变喷嘴相对于挡板的位置。这样，盘可平行地改变喷嘴相对于挡板的位置。这样，挡板转动相同的角度，挡板与喷嘴之间的开度变挡板转动相同的角度，挡板与喷嘴之间的开度变化量不同，比例带就不同。化量不同，比例带就不同。 n转动比例带调整盘，平行移动喷嘴挡板机构，改转动比例带调整盘，平行移动喷嘴挡板机构，改变比例带（上移变比例带（上移PBPB减少，下移减少，下移PBPB增大）。增大）。 调节器参数的调整调节器参数的调整n(2)(2)积分时间积分时间TiTi的调整的调整 开大积分阀，开大积分阀，TiTi减小。减小。 n(3)(3)微分时间微分时间TdT

10、d的调整的调整 关小微分阀，关小微分阀，TdTd增加。增加。 n(4)(4)给定值的调整给定值的调整 顺时针转动给定值旋钮，可增大给定值顺时针转动给定值旋钮，可增大给定值（相当于给定值不变、测量值减小）。（相当于给定值不变、测量值减小）。 四、温度程序调节器四、温度程序调节器n 组成：组成： 正作用式正作用式PID调节器调节器+温度程序设定装置温度程序设定装置n 作用：作用： 以预先设定的速度增加（或减少）燃以预先设定的速度增加（或减少）燃油温度给定值油温度给定值TS，并按，并按PID调节规律使实调节规律使实际燃油温度际燃油温度T跟踪跟踪TS变化。变化。四、温度程序调节器（续）四、温度程序调节

11、器（续）n（1）TL、TH的设定的设定 调节上、下限温度设定器的位置。调节上、下限温度设定器的位置。 当当T= TL时，时，LLS和和ULS均在左方；均在左方； 当当T= TH时，时，LLS和和ULS均在右方。均在右方。n（2）TM的设定的设定 改变调整凸轮的位置。改变调整凸轮的位置。n（3）温度给定值上升速度的设定）温度给定值上升速度的设定 SM1：1.5/分钟；分钟；SM2：2.5/分钟。分钟。 正转加温，反转减温。正转加温，反转减温。档位档位SM1转动方向转动方向SM2转动方向转动方向温度给定值上升速率温度给定值上升速率（min）0停转停转停转停转0（温度定值控制）（温度定值控制）1反转

12、反转正转正转12正转正转停转停转1.53停转停转正转正转2.55正转正转正转正转4五、三通电磁阀和三通活塞阀五、三通电磁阀和三通活塞阀三通电磁阀和三通活塞阀（续）三通电磁阀和三通活塞阀（续）nT TT TM M，SV1SV1有电、有电、SV2SV2失电，三通电磁阀工作失电，三通电磁阀工作在下位，三通活塞阀工作在上位（在下位，三通活塞阀工作在上位（A A、C C相通），相通），轻油进入系统。轻油进入系统。nT TT TM M，SV2SV2有电、有电、SV1SV1失电，三通电磁阀工作失电，三通电磁阀工作在上位，三通活塞阀工作在下位（在上位，三通活塞阀工作在下位（A A、B B相通），相通），重油进

13、入系统。重油进入系统。nSV1SV1、SV2SV2不能同时通电，但能同时断电（保持不能同时通电，但能同时断电（保持原来阀位）。原来阀位）。nSV1SV1、SV2SV2分别受继电器分别受继电器MV1SMV1S、MV10MV10控制。控制。六、控制电路六、控制电路n（一）投入运行（一）投入运行n准备工作准备工作n（1 1）接通电源；）接通电源；n（2 2）选择燃油程序加温速率（如档位）选择燃油程序加温速率（如档位 “ “1”1/1”1/分钟）；分钟）；n（3 3）将）将“D/H”D/H”开关扳至开关扳至“H”H”位置。位置。 投入运行后的工作过程投入运行后的工作过程n（1 1）T TL LT TT

14、 TM M（DODO程序加温）程序加温） RHRH有电，测粘计、差压变送器、粘度指示仪有电，测粘计、差压变送器、粘度指示仪和粘度记录仪投入工作，但粘度调节器因气源未和粘度记录仪投入工作，但粘度调节器因气源未接通故不工作。接通故不工作。n（2 2）T TM MTTT TH H（DODOHFOHFO，HFOHFO程序加温）程序加温） 油温上升至油温上升至T TM M时，时，MV10MV10有电、有电、MV1SMV1S失电，使失电，使得三通电磁阀工作在上位，三通活塞阀工作在下得三通电磁阀工作在上位，三通活塞阀工作在下位，进行轻油位，进行轻油重油转换。重油转换。 101020S20S后，后，TL-2T

15、L-2延时结束。若转换成功，延时结束。若转换成功，重油进入系统并继续进行程序加温。重油进入系统并继续进行程序加温。n若转换失败，三通活塞阀的限位开关触点若转换失败，三通活塞阀的限位开关触点HLHL仍停留在仍停留在1 1、2 2位置上，不能合到位置上，不能合到3 3、4 4位位置上，置上，继电器继电器AX2AX2有电，有电，进而使进而使RHRH断电，停断电，停止加温。止加温。n此时，此时，系统进行轻油中间温度定值控制并系统进行轻油中间温度定值控制并发出声光报警。发出声光报警。nAX2AX2被称为被称为“故障继电器故障继电器”。投入运行后的工作过程（续）投入运行后的工作过程（续）n（3 3）T T

16、T TH H（延时后转入粘度定值控制）（延时后转入粘度定值控制） 油温上升至油温上升至T TH H，ULSULS切换到右方，加温切换到右方，加温继电器继电器RHRH断电，程序加温结束，系统进行断电，程序加温结束，系统进行重油上限温度定值控制。重油上限温度定值控制。 经定时器经定时器T T1 1延时（延时（0 06060）分钟后，）分钟后，MV20MV20有电、有电、MV2SMV2S失电，接通粘度调节器的失电，接通粘度调节器的气源，系统转入粘度定值控制。气源，系统转入粘度定值控制。 定时器定时器T T1 1延时的作用是什么？延时的作用是什么？（二）退出运行（二）退出运行n操作操作 （1 1）将）

17、将“D/H”D/H”开关扳至开关扳至“D”D”位置；位置； （2 2）待油温降至下限温度时，切断电源。）待油温降至下限温度时，切断电源。n系统运行过程系统运行过程n （1）TMTTH（HFO程序降温）程序降温） MV20MV20失电、失电、MV2SMV2S有电，粘度调节器气源有电，粘度调节器气源被切断。被切断。RLRL有电，有电，SM1SM1、SM2SM2以与原来相反的以与原来相反的方向转动，系统进行重油程序降温。方向转动，系统进行重油程序降温。n（2）TMTTL （HFODO，DO程序降温）程序降温） 油温下降至油温下降至TM时，时，MV10失电、失电、MV1S有电，使有电，使得三通电磁阀工

18、作在下位，三通活塞阀工作在上位，得三通电磁阀工作在下位，三通活塞阀工作在上位，进行重油进行重油轻油转换。轻油转换。 1020S后，后，TL-1延时结束。若转换成功，轻延时结束。若转换成功，轻油进入系统并继续进行程序降温；若转换失败，继油进入系统并继续进行程序降温；若转换失败，继电器电器AX2有电，进行重油中间温度定值控制并发出有电，进行重油中间温度定值控制并发出声光报警。声光报警。n （3）TTL （系统停止工作）（系统停止工作） 油温下降至油温下降至TL时，时，RL断电，程序降温结束。断电，程序降温结束。AX3有电，测粘计和粘度记录仪退出运行，此时可有电，测粘计和粘度记录仪退出运行，此时可切断电源。切断电源。典型故障分析典型故障分析n（1）