轮机自动化题库

问答题：

1.如图1,这是自动控制系统的原理框图，试指出各个环节的名称(即

ABCD四个环节)，并说明各个环节的输入和输出的信号名称。

图1控制系统原理框图

答：A：调节器B：执行机构C：控制对象D：测量环节

r(t):给定值b(t):测量值e(t):偏差p(t):调节器输出，调节指

令q(t):调节动作f(t):外界扰动信号y(t):被控量

2.何谓环节？它有什么特点？

答：在传递方框图中，代表实际单元的每个小方框称为一个环节，每个环节必定

有输入量和输出量，并用带箭头的信号线表示。

特点：任何环节输出量的变化均取决于输入量的变化及该环节自身的特性，而输

出量的变化不会直接影响输入量，即信号传递具有单向性。

3.扰动的定义是什么？基本扰动和外部扰动有何区别？

答：引起被控量变化的一切因素称为扰动。显然，扰动量是控制对象的输入量。

扰动量可以分为两类：一类是轮机人员无法控制的扰动，称为外部扰动；另一类

是轮机人员可以控制的扰动，称为基本扰动。在图中，有两个信号线指向控制对

象，它们分别是基本扰动(执行机构的输出)和外部扰动。基本扰动和外部扰动

区别在于是否可以控制。

4.反馈控制系统图中的r,b,e代表什么信号？

答：调节器有两个输入量，分别为给定值r和测量值b。给定值r(t)是运行参数

所希望控制的最佳值，测量值b(t)则是测量单元测得的运行参数的实际值。被

控量的测量值与给定值的差值称为偏差，用e(t)表示，e(t)=r(t)—b(t)。

5.何为反馈？正负馈和负反馈有何区别？

答：被调量的变化经测量单元反送到控制系统的输入端，这个过程称之为反馈。

反馈分为正反馈和负反馈两种。正反馈是指经反馈后可以加强闭环系统输入效

应，亦即使偏差e增加。负反馈是指经反馈后可以减弱闭环系统输入效应，亦即

使偏差e减小。显然只有负反馈才能随时对被控量的给定值和测量值进行比较，

使偏差e不断减小进而保持被控量的稳定在给定值或给定值附近。

6.简述反馈控制系统的动态过程？

答:从受到扰动开始到达到新的平衡状态的过程就是动态过程,也称为过渡过程。

系统经常会受到扰动，系统的平衡状态因而会经常遭到破坏。在实际运行中，调

节阀开度的变化量往往会过头，使被控量在向给定值恢复过程中，出现反向偏差,

即被控量会围绕给定值上下波动，以后在调节器控制作用下，波动越来越小，最

终被控量会稳定在新稳态值（给定值或给定值附近），系统达到一个新的平衡。

7.什么是最大动态偏差e皿？

答：动态偏差是指在调节过程中被调参数偏离给定值的幅度，其最大值称为最大

动态偏差，用表示。如图2。

图2改变外部扰动的自动控制系统动态过程曲线

8.衰减率（p的定义是什么？（p值多大为宜？

答：所谓“衰减率”就是指每经过一个周期以后，波动幅度衰减的百分数，以中

表示，计算公式是，如图2：中=上卫

A

9.过渡过程时间ts的定义是什么？实用上是如何规定的？

答：过渡过程时间（亦称调节时间）ts意指系统从受到扰动开始到被控量重新趋

于稳定建立新的平衡状态为止所经历的时间。从数学上来讲，过渡过程时间应该

是无穷大。在实用中，是这样定义过渡过程时间的：在大于某一时刻后，被控量

的波动范围就始终在最终稳态值的2%（或5%）之内，这一时刻就是过渡过程

时间。

10.静态偏差的定义是什么？

答：静态偏差也称稳态偏差£,是指在扰动和调节的共同作用下，调节过程结

束后，被调参数的新稳态值与给定值之间的偏差，也称为静差。显然，稳态偏差

越小，系统的静态精度越高。

11.何谓上升时间tr和峰值时间tp?其物理意义是什么？

答：对于改变给定值的控制系统，上升时间表示从原来给定值上升到新给定值所

花时间，用Tr来表示；峰值时间是指从原来状态上升到最大动态偏差值时所花

时间，用Tp表示，如图3所示。

12.超调量的定义是什么？它的大小说明什么？

答：在改变给定值的控制系统，“超调量”就是指在衰减振荡中，第一个波峰

值Jmax减去新稳态值X00）与新稳态值y3）之比的百分数，以CT。表示：

一,5如图3。

13.衰减过程的振荡次数N一般要求几次？

答：衰减过程的振荡次数N一般要求2〜3次。

14.控制系统常采用的典型输入信号有哪几种？

答：主要有阶跃信号、速度信号、加速度信号及脉冲信号等。其中阶跃信号对系

统影响最大，所以一般用阶跃信号来评价控制系统的性能。

15.评定定值控制系统动态过程品质有哪些指标?调节器控制作用强

弱对这些指标有何影响？

答：（D最大动态偏差e^x，这是动态精度指标，调节作用强，动态精

度高;

(2)衰减率(p,这是稳定性指标，调节作用强，＜pI,稳定性降低；

(3)振荡次数N。这也是稳定性指标，调节作用强，Nt,稳定性降低；

(4)过渡过程时间ts:这是系统反应快慢的指标，调节作用太强或太弱都会使

tSfo

(5)静态偏差这是静态精度指标，调节作用强，Et,静态精度高。

16.评定改变给定值的控制系统动态过程品质有哪些指标?调节器控

制作用强弱对这些指标有何影响？

答：(1)超调量。P，这是稳定性指标，调节作用强，。尸3稳定性降低。

(2)上升时间tr,这是系统反应快慢的指标，调节作用强，系统反应快，trI；

(3)峰值时间tp,这也是系统反应快慢的指标，调节作用强，系统反应快，tr

(4)振荡次数N。这是稳定性指标，调节作用强，Nt,稳定性降低；

(5)过渡过程时间ts。这是系统反应快慢的指标，调节作用太强或太弱，都

会使tst;

(6)静态偏差£,这是静态精度指标，调节作用强，£3静态精度高。

17.有一单容控制对象，被控量是h,试分别写出它受到一个Au的

阶跃扰动瞬间，输出量Y及输出量变化速度的表达式，并说明这两个

表达式的物理意义，画出飞升曲线。

t

答：(1)输出量：=T)

意义：由于t=0时，h=0,这说明，在对单容控制对象施加扰动瞬间，不管扰动

量有多大，初始时刻，输出都没有变化，这表明了控制对象具有惯性的特点；

(2)扰动瞬间变化速度：

dhi_K-Ap,

~dt't=Q-T

意义：这是被控量上升速度最大的时刻，因为在阶跃响应的飞升曲线上，过t=0

时刻作曲线切线的斜率最大。

图3单容控制对象飞升曲线

18.写出各种调节规律优缺点、参数调整及适用场合。

答：各种调节器的优缺点、参数调整及适用场合如下表。

名称优缺点参数调整适应场合

控制质量要求不高的场

优：结构简单上下限值调整通过改

双位式合，如蒸汽压力控制，液

缺：精度差变销钉位置来进行

位控制等。

优：结构简单，调节快，比例带PB,PBt,比精度要求不高的场合，如

比例(P)

缺：精度差存在静态偏差例作用减小液位、压力控制。

优：精度高，无差调节积分时间T“,积

积分(I)实际中不单独使用。

缺：振荡性强分作用减弱

比例带PB,积分时间

优：精度高，无差调节；对精度要求高的场合使

T,o由于积分作用，

比例积分(PI)调节迅速，无滞后用。应用最广，多数系统

PB要比纯比例调节值

缺：最大动态偏差较大可使用。

高20%

优：能超前调节微分时间T,Tt,微实际中不单独使用。液位

微分(D)BB

缺：对静差无作用分作用增强系统不适用

比例带PB,微分时间

优：能超前调节调节迅速对惯性大，延迟时间长的

比例微分(PD)T«PB可以比纯比例调

缺：存在静差D系统适应

节值低20%

优：能超前调节，调节迅适用于对象容量滞后和

比例积分微分比例带PB,积分时间

速，精度高，性能完美惯性较大、不允许有静差

(PID)L,微分时间

缺：系统复杂，成本高，的系统。

19.写出各种P、PI、PID调节器特性、影响参数及阶跃响应。

答：比例P：P⑺=Kke«)=-*--eQ)

影响参数：比例带PB,PBt,比例作用减小

阶跃响应：

e

比例积分PI：p=K°（e+Ajed，）=Kp（e+器Jd，）=募6（1+"）

影响参数：比例带PB,PBf,比例作用减小；积分时间T”TJ,积分作用

减弱

阶跃响应：

比例积分微分PID：

『T,dt

影响参数：比例带PB,PBt,比例作用减小；积分时间7,TJ,积分作用

减弱；微分时间T”TM,微分作用增强

阶跃响应：

20.在双位系统中，用压力继电器检测压力信号，若压力下限调

在0.45MPa,幅差旋纽调在3档，则压力上限值为多少？（幅差

范围0.07~0.25MPa）

答：

AP=PH-PL=0.07+(0.25-0.07)—

x=3,P,=0.45MPa

则，

PH=0.574MPa

21.有一温度控制系统，量程是30〜100℃,对应的气压信号是

0.02〜0.IMPa,在一次

比例带测试中，当t=50℃时调节器输出为0.098MPa,当t=42℃时

调节器输出为0.088MPa,问比例带带是多大?放大倍数K是多大？

答：放大倍数：

0.098—0.088

KW=0.00l25MPa/℃

△e50-42

比例带:

pB==(50-42)/(100-30)

-AP/ARax-(0.098-0.088)/(0.10-0.02)

=91A%℃/MPa

二船用自动控制仪表

二、问答题:

1.电动仪表和气动仪表的统一信号范围是什么？

答:其中气动标准信号为0.02^0.IMpa,电动标准信号为（TlOmA.DC或4~20mA.DC。

2.组成气动仪表的基本元部件包括哪些？

答:弹性元件、节流元件、气体容室（气容）、喷嘴挡板机构和气动功率放大器。

3.弹性元件有哪几种，各起什么作用？

答:弹性元件包括弹性支承元件和弹性敏感元件。

弹性支承元件如柱簧，片簧等，用于增加弹性敏感元件的刚度、确定弹性敏

感元件的初始位置及用于仪表调零等。

弹性敏感元件包括波纹管、弹簧管、金属膜片、橡胶膜片等，其作用是把所

受的轴向力转变成位移信号。

4.节流元件分哪两大类?各有几种形式？

答:节流元件分为固定气阻和可调气阻两大类。

固气气阻（恒节流孔）有毛细管式和小孔式；

可调气阻（变节流孔）有圆锥一圆锥式，圆柱一圆锥式，圆球一圆锥式。

5.什么叫气容?定容气室和弹性气室有什么不同?为什么？

答:气容用来表示气体容室贮存空气最的能力，即气体容室内每升高单位压力所

dm

需增加的空气贮存量，用C表示气容，则。=丁

dp

定容气容C是常数，因为气室容积不变，故每升高单位压力其空气的增加量不

变。弹性气室气容不是常数，因压力不同气室内波纹管伸长程度不同，故其容积

是改变的，其气容不同，储存空气量的能力也不同。

6.喷嘴挡板机构有哪几部分组成?试画出其静特性曲线，并标明其工

作段。

答:喷嘴挡板机构是由恒节流孔、背压室、喷嘴、挡板等四部分组成，其工作的

静特性曲线如图所示。横坐标是挡板开度，单位是微米，纵坐标为背压室压力，

单位为MPa,a-b两点之间即为它的工作段，该工作段斜率很大，可近似看做是

一条直线。

7.喷嘴挡板机构后面为什么要串联一个气动功率放大器?耗气型气动

功率放大器有什么特点？

答：由于喷嘴挡板机构中恒节流孔孔径很小。尽管背压室压力可以在

0.02-0.IMPa之间变化，但因空气量太少，不能直接动作执行机构，同时信号传

递较远的距离其压力信号也会衰减，故在喷嘴挡板机构后面必须串联一气动功率

放大器，对喷嘴挡板机构的输出进行气体流量放大，或压力和流量放大，即功率

放大。耗气型气动功率放大器，对喷嘴挡板机构的输出不仅能进行气体流量放大,

还能进行压力放大，在工作期间一部分工作气体要从放大气小孔排放大气，故称

耗气型气动功率放大器。

8.在气动仪表中，节流盲室常置于什么环节中?它起什么作用？

答:在气动仪表中，常把节流盲室置于正反馈回路中。用它可得到积分作用，通

过调整节流盲室的可调气阻，来整定积分时间。

9.在气动仪表中，比例惯性环节是怎样实现的?它常置于仪表的什么

环节中?起什么作用？

答:在气动仪表中，比例惯性环节是由弹性气室再并联一个节流阀组成的，它常

置于仪表的负反馈回路中，可实现实际微分作用，通过调整比例惯性环节的节流

阀可整定微分时间Tdo

10.气动功率放大器的分类及阶段。

气动仪表中所用的功率放大器主要有两种，一种是不泄气型功率放大器，

即在稳态工作时，排气阀关闭，泄气量很少，故称为不泄气型功率放大器；另

一种是泄气型功率放大器，即在任何情况下工作时，永远有部分气体从排气孔

排泄出去，耗气量较大，故称为泄气型（耗气型）功率放大器。

从图中可以看出，弹性组件的整个工作过程可分为下述三个阶段：

（1）消除间隙阶段：当输入信号p。等于大气压力时，金属膜片与阀杆之

间存在一个间隙及。当输入信号开始增大时，金属膜片的位移使品逐渐减小。

当P1,增加到P。时量为0,如图中直线段I,该阶段又称为消除间隙阶段。

（2）相持阶段：当p°由2继续增大时，由于金属膜片承受的推力■不

足以克服弹簧片3的预紧力及气源对球阀的作用力，金属膜片2与阀杆均无位

移，即图中水平段H,这一阶段称为相持阶段。

（3）放大阶段（工作段）：当信号压力p。升至p“后，阀杆开始有位移，

放大器有输出压力，此时位移量A5与输入信号压力的变化量成比例地变

化，其比例系数取决于有效面积F和弹性组件的刚度，其值可近似地看作常

数。如图中直线段III,此阶段是放大器的工作段。

11.什么是仪表的基本误差、附加误差、绝对误差、相对误差?什么是

仪表的精度?它们之间有什么区别和联系？

答：基本误差：是指仪表的最大绝对误差与仪表测量范围（量程）之比的百分

数。基本误差的产生主要是由于仪表结构中的间隙、摩擦、刻度不均或分度不

准等原因所造成的，即为仪表本身缺陷所造成的误差。它是衡量仪表好坏的一

个重要指标。

附加误差：是仪表在使用中，由于外界条件的影响，如环境温度、湿度、

振动等所引起的误差。一般在仪表设计中预先都采取了一些补偿措施来减小附

加误差，但不可能彻底消除。在仪表的说明书中，规定了使用方法和使用条件，

以免带来过大的附加误差。

绝对误差△:是指仪表的指示值与被测参数的真值之差的绝对值，又称为

指示误差，若仪表表示的被测参数值为A,而被测参数的真值是A。，则绝对

误差可表示为：△=A-A。

相对误差3：是指仪表的绝对误差所占该仪表指示值的百分数

6=4x100%

A

仪表的精度品是指仪表在规定条件下允许的最大绝对误差An”占仪表的最

大测量范围（量程）4的百分数，即:

xioo%

0A

仪表的相对误差和精度都是仪表精确度的指标，一般情况下，仪表的相

对误差小，仪表的精度高，但要求出相对误差必须先求绝对误差，而绝对误差是

在某一个指示值下，其真值与指示值之间的差值，真值是很难得到的，而精度是

最大指示误差与全量程比值的百分数，应用很广泛，常取掉百分号的数值就作为

该仪表的精度。从上式可看出若已知仪表的量程和精度则可以确定该仪表的基本

误差。

12.QXZ型气动色带指示仪有什么功能?其零点和量程如何调整？

答：QXZ型色带指示仪功能有：

（1）用遮光板使其明暗分界面来显示锅炉水位的实际值，能对锅炉水位的

上、下限水位发报警信号。

（2）凋零。当锅炉水位达到允许下限水位时，指示仪应指示0,若不能为0,

通过调整调零弹簧，改变挡板初始开度，使指针指在。上。

（3）调量程。随着锅炉水位的上升，指针指示的读数增大，当水位达到允

许上限水位时，指针应指在100%上。若不指100%,则可通过上下移动测量波

纹管对虽程进行粗调，通过微调螺钉，改变传动带作用支点对量程进行微调。

13.在QXZ型气动色带提示仪中，阻尼阀与反馈气室组成什么环节?

作用是什么？在显示锅炉水位中，阻尼阀开度大小的依据是什么？

答：阻尼阀与反馈气室组成一阶惯性环节，对测量信号的变化起阻尼延时作用，

以防止指示仪指针振荡，在显示锅炉水位中，调整阻尼阀的开度，使惯性环节的

时间常数T接近于船舶的摇摆周期。

14.气动变送器是由哪两部分组成的?各起什么作用？

答:气动变送器是由测量部分和气动转换部分组成的。

测量部分是把测量信号成比例地转变成轴向推力；

气动转换部分是把测量信号成比例的转变成0.02~0.IMPa的气压信号，作为

仪表的输出。

15.在气动单杠杆差压变送器中。测量膜盒是怎样组成的?它的作用是

什么?为什么有的测量膜盒大，有的测量膜盒小？

答:把两组金属膜片用滚焊的办法焊接在基座和硬芯上，膜片之间抽成真空，然

后充注硅油，充满硅油的作用是传递轴向力及对金属膜片的移动起阻尼作用，硬

芯上加装密封圈，防止在单向受力的情况下，把膜片压坏，测量膜盒的作用是把

正、负压室所承受的压差信号。Ap转换成轴向推力，F是膜盒的有效面积，测

量膜盒大小反映了其有效面积的大小，测量膜盒越大，即F大，则测量的压差信

号Ap数量级越小，如微差压变送器；测量膜盒越小，即F小，则侧量的压差信

号数量级越大，如高差压变送器。

16.简述单杠杆差压变送器的工作原理？

答：当变送器处于平衡状态时，测量力矩与反馈力矩相等，可用下式表示为:

M测二M反

即：

£则,，2・P出=勺英•,八夕

P出"''K单.即

.测.，2

式中：K单一单杠杆差压变送器的放大系数（比例系数）。可见，差压变送

器的输出Pm与测量信号之间是一一对应关系。

17.简述对气动单杠杆差压变送器调零和调量程的必要性及过程？

答：所谓差压变送器的调零是指，当输入的测量信号APR时，变送器的输出应

该为0.02MPa。如果不等于0.02MPa。调零时，使正、负压室均通大气或彼此相

通为此，使输入APR,然后通过调整调零弹簧8,改变挡板与喷嘴之间的初始开

度，直到△P=O,P出=0.02MPa为止。这就是调零的操作步骤。

所谓调量程是指，当测量信号达到所要测量的最大值时，变送器的输出应该

为P出=0.IMPa„如果不等于0.IMPa,则需要通过上下移动反馈波纹管来调量程。

由于输出压力最大值为0.IMPa,所以K单越小，就要越大，也就是测量值的

变化范围越大，即说量程增大了。一般来说在单杠杆差压变送器已经造好后，

测量膜盒和反馈波纹管的面积以及测量膜盒距支点的长度都是固定不变的。所以

在K单的表达式中，只有12的大小是可调的，即松开锁紧螺母11和缩紧螺钉2

后可沿主杠杆上下移动反馈波纹管10。上移波纹管10,b增大，K单减小，可

增大量程。下移波纹管10,b减小，K单增大，则量程将减小。

需要注意的是零点和量程的调整是不可能一步到位的，需数次调整，即先调

零位，零位调准后再调量程，然后再调零位，如此反复。有经验者往往也要经2~3

次调整才可把零点和量程调准。此外零点和量程调好后，一定不要忘记把波纹管

的锁紧螺母扭紧。

18.什么叫迁移？为何检测锅炉水位采用负迁移？

答：而零点迁移则是把测量起始点由零迁移到某一数值（正值或负值）。当测量起

始点由零变为某一正值，称为正迁移；反之，当测量起始点由零变为某一负值，

称为负迁移。

如果把参考水位管接正压室，测量水位管接负压室，这时差压变送器输

入的压差信号4P为正值，差压变送器是能正常工作的。但随着锅炉测量水位的

上升，4P却减小，变送器输出信号也随之减小。这样，变送器的输出与锅炉测

量水位的变化方向正好相反，显示仪表指示锅炉的水位方向必然相反。这完全

不符合人们的习惯，很容易给管理人员造成错觉。为了有效解决这个问题，我

们可把参考水位管接到差压变送器的负压室上，把测量水位管接到正压室。现

在变送器的输出就可与锅炉测量水位的变化方向一致，即随着测量水位的升高，

变送器正压室的压力不断增加。同时进行负迁移。

19.在M58型气动调节器中，比例、积分、微分作用是如何实现的？

如何调整比例带PB、积分时间Ti、和微分时间Td?

答：在M58型PID调节器中，比例作用是通过浮动环绕比例带调整杆偏转的角度

与给定值和测量值之间的偏差值成比例实现的，改变比例带调整杆的位置可整定

比例带，顺时针转动比例带调整杆PB减小，逆时针转动PB增大；积分作用是通

过节流盲室输出接正反馈波纹管4,进行正反馈实现的，调整节流盲室的节流阀

开度，可整定积分时间Ti,微分作用是通过比例惯性环节的输出接在负反馈波

纹管11进行负反馈实现的，调整微分阀的开度可整定微分时间Td。

20.在M58型气动调节器中，其正、反作用是如何切换的?为什么？

答:M58型调节器正、反作用切换是通过切换板来实现的，在浮动环上作用4个

波纹管，其中波纹管4,11分别接正反馈信号、负反馈信号，当把切换板转至A

位时，测量信号接波纹管12,给定信号接波纹管5,这时，调节器是反作用式的。

因随测量信号的增大，浮动环将绕比例带调整杆顺时针转动，挡板离开喷嘴，其

输出压力将低，当把切换板转一个90°,即由A位转至B位，此时，测量信号

接波纹管5,给定信号接波纹管12,当测量信号增大时，浮动环绕比例带调整杆

逆时针转动，挡板靠近喷嘴，使输出压力信号增大。

21.何谓气开式、气关式气动执行器？与气动执行部分及调节阀的作

用方式有什么关系？

答：气开式执行器：调节阀的开度变化与执行器输入压力信号同方向变化；输入

信号增加，输出开度增加；输入信号减小，输出开度减小。

气关式执行器：调节阀的开度变化与执行器输入压力信号反方向变化；输入

信号增加，输出开度减小；输入信号减小，输出开度增加。

气动执行器的类型与气动执行部分及调节阀的作用方式的关系如下：

气动执行部分类型调节阀类型气动薄膜调节阀类型图形

正作用式十正作用式+气关式A

正作用式+反作用式一气开式B

反作用式一正作用式一气开式C

反作用式一反作用式一气关式D

三机舱自动控制系统

二.简答题：

1.简述气缸冷却水温度控制系统的类型、功能以及特点？

答：柴油机在运行时，气缸套和缸盖必须用淡水冷却，冷却水的出口温度通常在

45—75℃之间。气缸冷却水温度控制系统通常可分为直接作用式和间接作用式两

大类：

直接作用式是指冷却水温度控制系统不用外加能源，而是将装在冷却水管路

中的温包或感温盒内充足低沸点液体,利用其压力随温度成比例变化的特性直接

推动三通调节阀来改变经冷却器水的流量和旁通水流量，以控制冷却水温度在给

定值附近。直接作用式调节器结构简单，但是只能实现比例控制，存在静差，所

以其精度低，误差大，主要用于小型主机和副机。在对冷却水温度精度要求较高

的情况下，如对于中大型主机，使用直接作用式调节器是不适宜的，一般采用间

接作用式（如电动和气动）控制系统。

间接作用式是指冷却水温度控制系统需要在外加能源的作用下进行调节，

目前常用的气动和电动控制系统属于间接作用式。该作用方式根据需要可实现

比例微分、比例积分等作用规律，调节精度高，误差小。目前主要有MRTI型

电动冷却水温度控制系统和单片机式的中央冷却水控制系统，下文将详细介绍

其功能和控制原理。

微机控制的柴油机冷却水温度控制系统也已经广泛应用于主机上，可以实现强大

的智能化控制功能，并在此基础上逐步引入变频调速、模糊控制等先进技术。

2.简述气缸冷却的方法？

答：柴油机冷却水温度控制的方法是把气缸冷却水分成两部分:一部分通过淡水

冷却，经海水冷却使温度降低；另一部分不通过淡水冷却器，即通过旁通的方法

直接与通过冷却的淡水混合，然后进入柴油机气缸的冷却空间。若冷却水温度偏

高，通过三通阀减少旁通的淡水量，增多通过冷却器的淡水量。如下图。

调

节

器

3.在采用WALTON恒温阀组成的气缸冷却水温度控制系统中，若发现

冷却水温度不可控地升高，将采取什么措施?如何判断故障出在哪个

部位？

答:若发现冷却水温度不可控地升高，要用扳手扳动WALTON恒温阀端盖上的给

定指针，通过传动轴转动滑板，使其全关旁通管口，全开经冷却器管口，过几分

钟后再观察冷却水温度是否下降，若下降，说明故障是出在WALTON恒温阀本身,

如感温盒石蜡混合液严重漏泄等，若温度仍不能下降，则WALTON恒温阀没有故

障，故障是出在冷却系统的管路中。

4.在MR—II型电动冷却水温度控制系统中，都采取了哪些保护措施,

各起什么作用?如何调整冷却水温度的给定值？

答：(1)在电机M通电回路中加装一个限位开关，当电机带动平板阀转到接近极

限位置时，限位开关断开，切断电机电源，防止平板阀卡在极限恢置，以免电机

反向起动电流太大，且起动动作迟缓；

(2)装有电机热保护继电器，防止电机因短路.过载使电流过大而被烧坏；

(3)在“减少输出继电器”和“增加输出继电器”的通电回路中各串联一个

对方的常闭触头，互相连锁，防止两个继电器同时通电。

在系统投人工作前，要把面板上的开关2按下，即MRB板上的SW2合于上面.

温度表即可显示冷却水温度给定值，若该值不合适.可转动面板上旋钮1,即MRB

板上的电传器W1,可改变冷却水温度给定值，直到温度表指针指示值合适为止，

再把面板上的按钮2拔水，以显示冷却水'温度的测量值。

5.简述MR—H型电动冷却水温度控制系统的控制过程。

答：由T802测出的温度信号一方面送至指示仪表，指示当前冷却水进口温度的

实际值；另一方面经分压器把冷却水进口温度实际值按比例转换成电压信号。这

个测量信号与占电位器整定的给定值相比较得到一个偏差信号e。偏差信号经

比例微分作用输出控制信号送至脉冲宽度调制器。脉冲宽度调制器把连续变化的

控制信号调制成脉冲信号。若测量温度高于给定值，脉冲宽度调制器输出的脉冲

信号使“减少输出继电器”断续通电，接触器SW|也断续通电，其触点SWM断

续闭合使三相交流伺服电机M向正向断续转动。再经减速装置带动两个互成90

度的平板阀，一个控制旁通水量，另一个控制淡水经过冷却器的水量。当电机M

正转时,关小旁通阀,开大经冷却器的淡水阀使冷却水温度降低。若测量温度低于

给定值时，脉冲宽度调制器输出的脉冲信号使''增加输出继电器”断续通电，接

触器SW?断续通电，其触点SW,断续闭合，电机M反向断续转动，开大旁通阀,

关小经冷却器的淡水阀使冷却水温度提高。当冷却水温度测量值等于或接近于给

定值时，调节器无输出，“减小”和“增加”继电器均断电，接触器SW|和SW?

均断开，电机M停转，三通调节阀的开度保持不变。如下图。

6.在NAKAKITA型燃油粘度控制系统中，为使系统投入工作或切除系

统工作应做哪些准备工作？

答：(1)合上控制电源主开关，接通控制系统电源；

(2)把温度“上升一下降”速率设定开关没定在某速度挡，如“1”挡；

(3)把柴油一重油转换开关转至重油H位。

这时，控制系统将自动投人工作，要切除系统的工作.只要把“柴油一重油”

转换开关转至柴油D值即可，这时重油程序降温到中间温度.系统自动由用重油

而切换到用柴油，然后柴油继续程序降温到下限温度，再拉开控制电源的开关，

系统工作将被切除。

7.在NAKAKITA型燃油粘度控制系统中,在什么情况下系统对柴油温

度进行定值控制？

答：(1)对柴油程序加温到中间温度后，在10—20s内柴油未能转换成重油，

则对柴油进行中间温度定值控制；

(2)对柴油程序加温未到中间温度时，把柴油一重抽转换开关转至柴油D位，

则对柴油进行当时温度酌定值控制；

(3)在切除系统工作时，对重油程序降温到中间温度，完成重油对柴油的转

换，接着对柴油程序降温，但未到下限位时，把柴油一重油转换开关转至重油H

位，则对柴油进行当时温度的定值控制；

(4)切除系统工作时，当油温程序下降到下限值时，对柴油进行下限温度的

定值控制。

8.在NAKAKITA型燃油粘度控制系统中，控制方式及控制类型的选

择？

答：

(1)Tmin<T<Tmid采用温度程序控制，管路里选择柴油

(2)Tmid<T<Tmax采用温度程序控制，管路里选择重油

(3)Tmax<T采用粘度定值控制，管路里选择重油

定？

答：由同步电机SM,和SM2的转动通过差动减速齿轮装置和小齿轮带动驱动杆

和温度给定值指针转动。温度给定值的上升速度是靠温度“上升一下降”设定开

关来实现的。它共分五档，即0、1、2、3和5档，分别控制电机SMi和

的转动方向。两个电机都经差动减速装置带动小齿轮转动，但它们的减速比

SM2

不同，SM,的减速比小于SM］。这样两个电机的转动方向不同，温度给定值的变化

速度也不同。如下表。

档位SMi转动方向SM?转动方向温度给定值上升速度℃/min

0停停温度定值控制

1反转正转1

2正转停1.5

3停正转2.5

5正转正转4

10.简述VISCOCHIEF型燃油黏度控制的特点。

答：VISCOCHIEF型燃油黏度控制系统是目前为止最先进、最完善的燃油黏度控制

系统，其优越性体现在以下几点：

(1)PT100型温度传感器，检测温度敏感性好，对温度的变化响应速度快；

单片机黏度传感器测量精度高，同时又采用了温度和黏度联合控制新方案，使用

中不需要调整参数，大大提高了系统的动态控制精度，并提高了系统的稳定性。

(2)EVTTOC型黏度传感器属于第二代黏度传感器，没有运动部件，可以在

全流量下测量，不易阻塞，结构紧凑，重量轻，在主机燃用劣质高黏度燃油情况

下仍具有较高的测量精度。

(3)由于该黏度控制系统采用了单片机，因此它具有完善的自检、控制、显

示、多种故障报警等功能，大大提高了系统的可靠性。很多功能设置的改变是靠

改变控制系统的某些参数来实现的，这就使它具有很强的适应性和灵活性，并具

有与上位机进行通讯的功能，为实现全船动力装置集中控制和监视提供了必要条

件。

11.简述VISCOCHIEF型燃油黏度控制方式。

答：(1)DO温度定值控制；

(2)HFO温度或粘度定值控制；

(3)手动控制蒸汽调节阀。

在运行过程中，同时存在温度程序控制、温度/粘度定值控制。

12.简述VISCOCHIEF型燃油黏度控制过程。

答：控制过程：

OFF—HFO或D0TF0

燃油程序加温，当HFO的温度达到Ts±3C时，进入粘度定值控制。此时，DO

指示灯熄灭，HFO指示灯亮。

稳定后，改为粘度/温度定值控制。在DO和HFO的升温过程中，均有温度程序

控制。作用规律：PI控制(由单片机程序实现)

系统对柴油进行加热，温度升高的速率是按事先设定的规律进行程序控制的。

当温度达到设定的DO控制温度以下3c之内时，加温过程的程序控制结束，自动

转入温度定值控制，此时DO指示灯亮，粘度警报被自动关掉。

13.柴油机货船辅锅炉燃烧时序控制系统应包括哪些操作？

答：其操作应包括：

(1)自动起动燃油泵和鼓风机，并开大风门挡板，用大风量进行预扫风至所

规定的时间；

(2)预扫风结束后，要自动关小风门，并接通点火变压器电源，引出电火花

进行预点火3s左右；

(3)顶点火时间达到后，保持点火变压器通电，并打开点火油头或工作油头

的电磁阀，这时由于风门关得最小，回油阀开很最大，用小风量少喷油进行点火;

(4)火焰感受器开始监视炉膛内火焰，若在规定的时间内炉膛没有火焰，说

明点火失败，将自动停炉，并发声光报警；

(5)若在规定的时间内，炉膛有火焰，说明点火成功，要切除点火变压器的

的工作，并维持一段“低火燃烧”对锅炉预热；

(6)对锅炉预热一段时间后，自动开大风门关小回油阀对锅炉进行高火燃

烧，以后用双位蒸汽压力调节船控制锅护的高火燃烧和低火燃烧，即转入正常燃

烧；

(7)在正常燃烧阶段安全保护系统将自动监视水位.汽压和风压，若水位达

危险低水位或蒸汽压力升升到高压保护压力或鼓风机失灵等现象出现时，自动停

炉，并发声光报警。

14.在LAEI型辅锅炉燃烧时序控制系统中，有哪些原因会使锻炉自

动停炉，并发声光报警信号？

答：（1）时序马达转到3s时起动放风机，转列6s时开始监视风压。若在此后的

9s内风压仍未建立起来，则燃烧锁定继电器BR断电，自动停炉，发声光报警：

（2）从正式点火开始，9s内炉膛内没有火焰，则点火失败，燃烧锁定继电器

BR断电.自动停炉，并发声光报警；

（3）在正常燃烧阶段，蒸汽压力达到高压保护压力燃烧锁定继电器立即断

电，自动停炉发声光报警；水位低于危险低水位时，BR也立即断电.自动停炉.发

声光报警；鼓风机失灵，风压失压后.延时9s燃烧锁定继电器BR断电。自动停

炉.发声光报警；

（4）在正常燃烧阶段，锅炉自动熄火或光电池损坏，则BR立即断电，自动

停炉，发声光报警。

四主机遥控系统

二问答题

1简述主机遥控系统的分类。

答：目前在各国船舶使用的主机遥控可分为四种类型：

1气动遥控2电动遥控3电动-气动（液压）遥控

4微机（可编程控制器）-电动-气动（液压）遥控

2简述主机遥控系统的组成。

答：1遥控车钟辅车钟车钟记录以及操纵地点的选用切换

2遥控操纵功能单元

3应急操纵设备

4安全保护设备

5主机各重要部件工况的信号联系

6系统的故障报警设备

7模拟测试设备

8电源气源以及其他辅助设备

3简述主机遥控系统的主要功能。

答：主机遥控应具备一下4种功能

1逻辑控制

2紧急操纵功能

3模拟测试功能

4安全保护功能

4简述主机遥控实现重起动的常用方案。

答：1增加起动油量

2提高发火转速

5简述能强制制动与能耗制动相比较的区别。

答：强制制动有3点与能耗制动不同：

1对所有主机只要在运行中完成换向的，都能进行强制制动，而不必有应急

操纵指令

2只有主机低于发火转速时才能进行强制制动

3空气分配器与主起动阀均投入工作，气缸在压缩冲程进起动空气，强制主

机停止运行

6简述主机遥控系统指令发讯方式。

答；：1气动式指令发讯方式

2电位器式发讯方式

3继电器式发讯方式

7简述主机临界转速自动避让方式。

答：避开临界转速区有3种方式：

1避上限方式2避下限方式3避上下限方式

8主机操纵部位有哪些？主机操纵部位选择的优先级是什么？

答：主机的操纵部位分别为：机旁集控室驾驶台

优先级是：机旁最高，其次是集控室，驾驶台最低

9简述HAGENUK电液伺服器中各元件的作用。

答：1先导阀的作用是引导主阀使其跟随动作

2滑阀及其活塞的作用是保证动力油压恒定

3反馈弹簧的作用是将动力活塞的位移转换成反馈作用力

4旁通阀的作用是沟通动力活塞上下空间之油压

10简述主机遥控系统安全保护及紧急操纵功能通常包括哪些？

答：通常包括以下几条：

1应急运行2机旁应急操纵

2应急停车4主机故障自动减速及停车控制

11.简述主机遥控系统加速速率限制时，其经过的主要阶段

答：主机加速速率限制主要包括三个阶段

1.启动阶段，即主机在0〜30%〃”的范围内运行，这一阶段主要靠压缩空

气进行启动，转速变化很快，一般可以在几秒内完成

2.快加速阶段，即主机在30〜70%即的范围内运行，这一阶段被称为港

内航行变速的操纵阶段，进出港用车频繁，且主机已经供油燃烧，进入中速负荷

区。这一阶段的限制被称为快加速速率限制。

3.慢加速阶段，即主机在70〜100%与的高转速区内运行，这一阶段被称

为航行变速的操纵阶段，此时已经进入高负荷区。这一阶段的限制被称为程序负

荷。

12.某主机倒车运行时，将车钟手柄直接拉至正车运行，同时按下应

急运行按钮，简述其经过的主要阶段(写出各阶段车令，凸轮轴位置

以及转向)

答:从倒车直接拉至正车时：

(1)停油减速。此时车令为正车IH,凸轮轴位置为倒车CS,转向为倒车RS

(2)换向。当主机转速减小至小于应急换向转速时，进行换向。换向完毕后，

车令为正车IH,凸轮轴位置为正车CH,转向为倒车RS

(3)制动。若主机为中速机，则换向完毕后先进行能耗制动。当主机转速小于

气油切换转速时，进行强制制动。若主机为低速机，则直接进行强制制动。制动

完毕后，此时车令为正车IH,凸轮轴位置为正车CH,对低速机转速为0。

(4)反向起动。制动完毕后，进行反向起动，此时应为应急起动，即需要进行

重起动。此时车令为正车IH,凸轮轴位置为正车CH,转向为RH。

(5)反向起动结束。当主机转速到达气油切换转速后，进行气油切换，切断起

动空气，起动结束。此时车令为正车IH,凸轮轴位置为正车CH,转向为RH。

(6)转速与负荷控制。起动结束后，主机进入转速与负荷控制，对主机进行加

速速率限制，临界转速限制，程序负荷限制等。此时车令为正车IH,凸轮轴位

置为正车CH,转向为RH。

13.简述主机起动、换向、制动各需要什么逻辑鉴别条件，即在什

么情况下需要起动、换向、制动？用逻辑式表示。

答：起动鉴别逻辑是指能自动判定车令与凸轮轴位置是否一致。起动逻辑鉴别条件包括：

(1)有动车车令，即车钟不在停车位置，而在正车位置或者倒车位置；

(2)车令转向与主机凸轮轴位置一致。

当开车指令时，只有车令与凸轮轴位置一致才允许起动，否则是不准发起动信号的。

通常用/〃和人分别表示正车车令和倒车车令，用C”和Cs分别表示凸轮轴在正车位置

和在倒车位置。若用纥^表示起动的鉴别逻辑，则其逻辑表达式可写为：

YSL=1H，CH+【S，CS

主机的换向逻辑鉴别是用来产生正车或倒车的换向指令。主机换向鉴别逻辑条件包括：

①有动车车令，如正车车令用表示，或倒车车令用G表示；

②车令与凸轮轴位置不符，如凸轮轴在正车位置，用C”表示；或凸轮轴在倒车位置，

%

制动鉴别逻辑即车令与主机转向不符，该条件用于判别是否需要制动，用及£表示，则

制动鉴别逻辑表达式可写为

YRL—IH,R,+Is,RH

14.在主机遥控系统中，对自动问避临界转速回路的要求是什么了有

几种安排方式?各自特点是什么?常用的是哪种方式？

答:要求快速通过临界转速区，当转速设定在临界转速区时。能自动避开临界转

速，使主机在临转速的上限或下限运行。

有三种方案:其一是避上限，即转速设定在临界转速区时，自动在临界转速

下限值运行;其二是避下限，当转速设定在临界转速区时，自动在临界转速的上

限值运行;其三是避上、下限，加速时避下限，减速时避上限。通常都采用避上

限。

15.在主机遥控系统中,转速限制与负荷限制有什么区另IJ?各包括的内

容是什么?是如何实现的？

答:转速限制，一般是指调速器前面的对车令设定转速的限制、经各种限制后所

输出的信号就作为转速给定值送调速器,转速限制包括加速速率限制，程序负荷,

最低稳定转速限制，轮机长最大转速限制，故障降速限制，自动回避临界转速等,

负荷限制是指调速器的输出，限制主机在某种状态下的最大供油量，它包括增压

空气压力限制，最大转矩限制及手动最大油量限制等。

16.在主机遥控系统中，电/气转换器和电液伺服器的作用是什么？

答：电/气转换器是用于具有气压信号设定转速给定值的液压调速器的遥控系统

中，它把设定的转速信号经过各种限制后所输出的电压信号，经电/气转换器送

至调速器，作为转速的给定值。

电/液伺服器是用于采用电子调速器的主机遥控系统中，它是把调速器输出

的控制信号经增压空气压力、转矩限制等所输出的电压信号，经U/I转换器转换

成电流信号，再经电/液伺服器推动油门杆，改变对主机的供油量，故电/液伺服

器实际上是转速与负荷控制的执行机构。

17.在MAN-V40/54A型气动主机遥控系统中。把车钟手柄从全速倒车

扳到全速正车位，按应急操纵按钮与不按此按钮，主机运行状态有何

不同？

答：（1）按应急操纵按钮后，停油降速使主机在较高的转速上（应急换向转速）电

磁阀A373/1就通电完成换向；

（2）换向完成后，主机转速仍高于发火转速，这时，进行能耗制动；

（3）加速时直接取消程序负荷，按加速速率限制速度可加速到海上定速；

（4）直接进行重起动；

（5）取消轮机长最大转速限制。

18.在AUTO-CHIEFIII型主机遥控系统中，停油气缸在什么情况下输

入通大气或输入通气源，各自的条件是什么？

答:满足停油条件，停油气缸输入通大气，这时停油气缸在弹簧作用下强行把油

门杆推向零位。停油条件包括，车钟手柄在停车位置，或车令与凸轮轴位置不一

致，或车令与转向不一致，或有应急停车指令。当满足供油条件时，停油气缸输

入通气源，可解除油门零位联锁，允许供油，其条件包括有开车指令且车令与凸

轮轴位置、车令与转向均要一致，且无应急停车指令，这些条件应是与的关系。

19.气控三位五通阀常用于什么场合？按功能图分析其工作原理。

答：三位五通阀用于正、倒车的换向控制。它有五个通路（气口），三个阀位（上

位、下位、中间阀位），工作在哪一个阀位取决于两个控制输入和一个锁定输

入的状态。其功能符号如图所示。图中X为锁定输入，Y与Z分别为两个不

全为“1”的控制输入（即有正车换向或倒车换向信号），P为3MPa的动力气

源，A与B为输出。阀门工作特性如下图。

输入输出

工作阀位

Y(5)Z(7)X(6)AB

0/10/1100中间阀位

00000中间阀位

10010上阀位

01001下阀位

正车换向控制端Y

三位五通阀

20.气控多路阀常用于什么场合？按功能图分析其工作原理。

答：四位八通阀也称多路阀，它是专为气动换向控制而设计的阀件。主要用于

换向逻辑的鉴别和起动逻辑的鉴别，如图所示。它有4个位置，8个气路通道,

各气口信号名称和信号如下表所示：

1号气口0.7MPa气源2号气口倒车换向输出信号

3号气口正车换向输出信号4号气口倒车车令输入信号

5号气口正车车令输入信号6号气口车令转向与凸轮轴位置一致输出信号

7号气口通大气8号气口通大气

八八

--------

2345

四位八通阀

I位为倒车起动位。此时凸轮轴处倒车位置，若车令也为倒车，则此信号可通过多路

阀的4-6接口去起动回路实现倒车起动；

n位为正车换向位。凸轮轴处倒车位置（多路阀为I位）时，若车令为正车，此信

号无法进入接口6去起动主机，而是作用于左端活塞将多路阀推至II位，把气源接通

正车换向气路实现正车换向；

in位为正车起动位。此时凸轮轴处正车位置，若车令也为正车，则此信号可通过多

路阀5-6接口去起动回路实现正车起动；

IV位为倒车换向位。凸轮轴处正车位置（多路阀为III位）时，若车令为倒车，此信

号无法进入接口6去起动主机，而是作用于左端活塞，将多路阀推至IV位，把气源接

通倒车换向气路，实现倒车换向。

II、IV位换向完毕时，通过凸轮轴移动带动多路阀上的机械反馈装置，分别将多路

阀置HI位和I位，以实现正车和倒车起动。故