船舶机舱电力拖动控制.doc

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第十二章船舶机舱辅机控制

第一节船舶冷藏装置自动控制

一、船舶制冷系统的基础知识

制冷就是从被冷对象中移出热量并建立一个相对的低温环境，用于船舶可以在较长时间内维持船上种类食品保鲜或者货物的冷藏贮运。

按工作原则不同，制冷装置可分类为：

压缩式、吸收式、真空式及半导体式，船上用得最多的是压缩式。

压缩式制冷装置的主要组成部件是：

制冷压缩机，它又可分为活塞式、螺杆式和离心式，实用中以活塞式为多见。

（一）、制冷基本原理

从物理学知道，任何液态物质的蒸发气化时，都要吸收大量的热量，称为气化潜热，利用这一规律，选择气化温度很低的液体，如在一个标准大气压（105Pa）下气化温度为—29.8℃的氟得昂12（F12）作为制冷剂，让它在一定的条件下蒸发气化，则将从其周围吸取大量的热量，使周围温度迅速降低从而达到制冷的目的。

由热力学知道，气体的饱和温度（即气体开始冷凝成液体的温度），是和一定的饱和压力，相对应的。

因此，用压缩机吸入致冷剂蒸气，并压缩到较高的压力，则气态冷剂的饱和温度也相应提高，造成对外放热，实现冷凝的条件。

如将F12气态冷凝压缩到74×104Pa（7.59kg.f/cm2）的压力时，它的饱和温度升高到30℃，再在冷凝器中用温度较低的旋外海水对冷剂进行冷却，从而实现气态冷剂的液化，并放出热量的目的。

（二）、压缩式制冷装置基本组成及工作程序

图12-1压缩式制冷装置组成示意图

1-冷库；2-蒸发器；3-压缩机；4-冷凝器；5-节流阀

图12-1中的制冷剂F12在节流阀的控制下，进入冷库蒸发器的蛇形管中，由于节流阀降压的结果，冷剂就会在较低的压力下膨胀，蒸发气化，吸收冷库中大量的热量，降低库温，实现制冷。

工作程序如图12-2。

为了不使蛇形管的压力因冷剂不断流入并发生气化而升高，采用压缩机将其及时抽出并压缩，在冷凝器中冷却放热，重新凝结成液态，并经节流阀再次进入蛇形管蒸发气化，从而形成一个封闭的制冷循环。

T↑;P↓;Q汽

T↓;P↓;Q液

T↓;P↑;Q液

T↑;P↑;Q汽

图12-2工作程序示意图

T-温度；P-压力；Q-制冷剂状态

二、冷藏装置工作的自动化

现代船舶制冷装置要求实现自动化，目的在于根据外界条件的变化，自动调整装置的工作，随时保持所需温度，简化管理，提高经济性，保证安全运行。

现代船舶制冷装置要求实现自动化可以解决以下几个问题：

（一）、利用温度继电器与电磁阀，实现对冷库温度及其温度波动的控制

温度继电器的感温管置于冷库之中，当库温达到额定值的下限时，感温管使继电器触头断开，切断电磁阀电路而使阀关闭，制冷装置停止工作。

当库温回升至额定值的上限时，温度继电器将使电磁阀重新开启制冷装置工作，于是库温又逐渐下降，实现了对库温的双位控制。

（二）、通过低压继电器的双位控制，自动起停压缩机，起调节和保护的作用。

当各冷库的温度都达到整定值下限时，各电磁阀均应关闭，此时如不将压缩机停车，则压缩机的吸入压力会越来越低，甚至出现真空，有可能使外界空气漏入系统。

因此，利用低压继电器使压缩机停车，随着冷库温度的升高，温度继电器的触头重新闭合，电磁阀通电开启，制冷剂进入蒸发器，压缩机吸入侧压力逐渐升高，当达到整定值上限时，低压继电器触头闭合，重新起动压缩机，实现压缩机起停的双位控制。

（三）、通过高压继电器实现高压保护

高压继电器以压缩机的排出压力为信号，控制压缩机的控制电路，不论何种原因使排出压力超过高压继电器整定值时，压缩机将自动停车。

直到故障排除后方能恢复工作。

三、冷藏装置的电力拖动控制实例

船上冷藏装置的压缩机、水泵、高低温库冷风机等4台异步电动机。

由一只电控箱控制，电控箱上设有自动、手动转换开关，见图12-3。

（一）、在电路图中标出各逻辑行的行号。

给各逻辑行按顺序编号，在图的下方（或右边）用阿拉伯数字编号，以在图12-3中标示。

（二）、以左开右闭（上开下闭）的原则找出每个线圈在图中所有辅助触点所在逻辑行的位

置，标注在线圈的下方。

在电路图中从左至右，从上至下寻找一遍，逐个标注。

以在图12-3

图12-3冷藏装置控制电路图

中标示。

（三）、自动状态下工作过程分析

1、将拔动开关SA1拨到“自动”（9）c-d；（17）g-h；（18）k-l接通，因开机时压力和（13）SP1和SP2保持初始的常闭状态又因开机时高、第温库相对为高温（18）SP1和SP2保持初始的常闭状态。

合上电源开关

（1）SQ（13）KA1↑KA1（9）合→KM2准备工作。

KA1（10）合→KM1。

KA1（14）开→锁KM2。

（17）KA3↑KA3（8）合（8）KA7↑①

KA3（11）合→KM1准备（9）KA2↑②

KA3（15）合→ST3↑→ST3（16）合③

KA3（23）合→KA1准备。

KA3（28）合→HL1↑亮。

KA3（35）合→YV3、YV4准备。

KA3（33）开→锁YV1。

（18）KA4↑KA4（8）合→无意义。

KA4（11）合（10）准备工作。

KA4（15）合→无意义（11）KA6准备工作。

KA4（24）合→KA2准备工作。

KA4（29）合→HL5亮。

KA4（33）合→YV1准备。

KA4（36）合→YV3、4↑高低温库进制，

（25）HL1↑亮。

电源指示。

冷剂阀打开。

①→KM2（4）合→M2↑冷却用水水泵运行。

②KA7（9）合→无意义。

KA7（10）合KM1↑KM1（3）合→M1↑压缩机运行。

KM1（19）合→锁EH1（锁压缩机油加热器）。

KA6↑KA6（10）合→无意义。

KA6（11）合→SP2投入工作。

KA6（27）合→HL3↑亮，压缩机工作灯。

KA7（26）合→HL2↑亮，水泵工作灯。

③→KA5↑KA5（8）合→无意义。

KA5（11）合→无意义。

KA5（24）合（23）KT1↑→KT1（20）合→KM3↑→KM3（5）合→M3↑。

（24）KT2↑→KT2（21）合→KM4↑KM4（6）合→M4↑。

KM4（14）合→KA2

KA5（36）合（35）YV3↑，高温库分别冷剂阀打开。

准备。

（36）YV4↑，低温库分别冷剂阀打开。

2、温度变化

上述结果：

M1、M2、M3、M4压缩机、水泵、高、低温库风机运行，并且YV2、YV3、YV4进入口高、低温库进制冷剂电磁阀打开t温度下降→（17）ST1高温库温度降到鉴定值而动作→（17）KA3↓→（23）KT1↓（经2s延时）→KT1（20）开→KM3↓→（5）M3↓停高温库风机→（18）ST2低温库温度降到整定值而动作→（18）KM4↓→（24）KT2↓（经2s延时）→KT2（21）开→（6）M4↓，停低温库风机。

3、保护

（1）过载保护：

KR1～KR5分别为压缩机，水泵，冷风机的电机及融霜加热器的过载保护用热继电器。

当KR4过载动作时，（21）KM4通电，（14）KA2通电，使（30）HL6灯亮同时电铃（37）HA工作，发出声光报警。

（2）压力过限保护：

压缩机在排出和吸入压力超过限定值时，压力控制器（13）SP1会断开故障保护电路使（13）KA1失电，使M1、M2、M3、M4压缩机、水泵、冷风机停车，而（14）KA2得电发出声光报警。

（吸入压力过低时不发出声光报警）

（3）滑动压差过限保护：

当滑动压差过限时，油压控制器（11）SP2动作，KA1失电，停止压缩机、水泵及风机工作，同时发出声光报警。

（4）压力控制器（33）SP3通过电磁阀（33）YV4自动调节压缩机的能量，以免压缩机频繁起动。

（四）、手动状态下工作过程分析

1、SA1扳到手动（9）a—b ；（17）e—f,（18）i—j接通。

（17）SA5接通1-2；3-4。

合上SQ（13）KA1↑ KA1（9）合→KM2准备。

KA1（10）合→KM1准备。

KA1（14）合→锁KA2。

（17）KA3↑KA3（8）合→无意义。

KA3（11）合→无意义。

KA3（15）合→ST3↑→ST3（16）合→KA5↑

KA3（23）合→KT1准备。

KA3（28）合→HL4亮。

KA3（35）合→YV3、YV4准备。

KA3（33）合→锁YV1。

（18）KA4↑KA4（8）→无意义。

KA4（11）→无意义。

KA4（15）→无意义。

KA4（24）→KT2准备。

KA4（29）→HL5亮。

KA4（33）→YV1准备。

KA4（36）→YV3↑、YV4↑。

（25）HL1↑亮。

KA5（8）合→无意义。

KA5（11）合→无意义。

KA5（24）合（23）KT1↑→KT1（20）合→KM3↑→KM3（5）合→M3↑。

（24）KT2↑→KT2（22）合→KM4↑KM4（6）合→M4↑。

KA5（36）合（35）YV3↑。

KM4（14）合→KA2准备。

（36）YV4↑。

2、起动水泵

按下（9）SB3KM2↑→KM2（4）合→M2↑。

KA7↑KA7（9）合→自保。

KA7（10）合→KM1准备。

KA7（26）合→HL2亮。

3、停水泵

按下（9）SB4KM2↓→KM2（4）开→M2↑。

KA7↓KA7（9）开→关KM2。

KA7（10）开→锁KM1。

KA7（26）开→HL2灭。

4、起动压缩机

按下（10）SB1KM1↑KM1（3）合→M1↑。

KM1（19）合→锁EH1。

KA6↑KA6（10）合→自保。

KA6（11）合→SP2工作。

KA6（27）合→HL3亮。

5、停压缩机

按下（10）SB2KM1↓KM1（3）开→M1↓。

KM1（19）开→放开EH1。

KA6↓KA6（10）开→关KM1。

KA6（11）开→关SP2。

KA6（27）开→HL3灭。

第二节空调设备电气控制

一、空调设备电气控制系统

一般远洋运输船舶空调都是采用集中制冷/加热方式。

装设两台制冷压缩机组和通风机，它的制冷原理与冷藏设备一样，所以，它的控制方案也是大同小异。

不过空调的压缩机组功能比较多，外界热负荷变化也比较大，一般空调压缩机都有减载起动，随外界热负荷变化而自动卸载或增载（即自动减缸或增缸工作）。

我们以NSA45LR空调装置的电气控制线路为例，说明其电气控制原理。

图12-4是NSA45LR空调装置控制线路原理图。

图12-4NSA45LR空调装置控制线路原理图

二、系统控制电路原理分析

（一）、在电路图中标出各逻辑行的行号。

给各逻辑行按顺序编号，在图的下方（或右边）用阿拉伯数字编号，以在图12-4中标示。

（二）、以左开右闭（上开下闭）的原则找出每个线圈在图中所有辅助触点所在逻辑行的位置，标注在线圈的下方。

在电路图中从左至右，从上至下寻找一遍，逐个标注。

以在图12-4中标示。

（三）、自动状态下工作过程分析

将K1，K2拔到A自动位置，开始工作时SPH，SPL制冷剂管道高低压开关闭合，ST1回风温度感应器调温开关闭合，ST2电机绕组检查开关闭合，SP2油压保护开关未工作，SP1水压开关断开。

1、合上

（1）SQ1；

（2）SQ2；（3）SQ3→（4）T↑（5）HL1亮，电源指示。

（9）HL5亮，不正常指示（未工作）。

2、按下（10）SB1KM1↑KM1

（1）合上→M1↑，风机起动。

KM1（11）合上→为控制回路供电→EH↑，滑油加热。

KA1↑KA1（6）合上→HL2亮，风机指示。

KA1（11）合上→自保。

3、按下（12）SB3KM3↑KM3（3）合上→M3↑，水泵起动

KM3（13）合上→自保。

KA2↑→KA2（8）合→HL4亮，水泵指示。

→（13）SP1合上→KA5↑KA3（14）合上→KA3准备。

KA3（9）断开→HL5↑灭，正常工作。

4、按下（14）SB5→KA3↑KA3（15）合上→自保。

KA3（15）合上→KA4↑KA4（7）合上→HL3亮。

KA4（15）合上

→KM2↑KM2

（2）合上→M2↑，压缩机起动。

KM2（18）合上SP2得电工作，开始油压监视。

为电磁阀供电（24）YV4↑打开供液电磁阀，供液。

（25）YV5↑打开回油阀，将滑油从油

分离器中分出的滑油送回曲轴箱内。

K3，K4自动卸载开关工作，

根据负载情况自动调节。

KM2（26）断开→EH↓，停油加热。

（四）、自动温度控制和能量调节

1、回风温度到达整定值

随压缩机的运行，温度开始下降，当回风温度降到温度感应器的整定值→（15）ST1动作断开KM2↓KM2

（2）断开→M2↓，停压缩机。

KM2

（2）断开SP2↓。

YV1、2、3、4、5↓。

KM2（26）合上→EH↑，油加热。

KA4↓KA4（7）断开→HL3灭。

KA4（15）断开→锁KM2↓。

2、回风温度高于整定值

停止压缩机，温度逐渐上升，当回风温度高于温度感应器的整定值→（15）ST1复位，合上KA4（7）合上→HL3亮。

KA4（15）合上→KM2↑KM2

（2）合上→M2↑。

KM2（18）合SP1↑工作。

YV1、2、3、4、5恢复供电。

KM2（26）断开→EH↓停止油加热。

3、水泵过载保护

风机过载→

（1）KR1动作→KR1（10）断开→KM1↓M1↓。

断控制回路供电→所有设备停止工作。

水泵过载→（3）KR3动作→KR3（11）断开→KA5↓KA5（4）断→KA3↓→KM2↓→M2↓。

KA5（9）合上→HL5亮，故障指示。

压缩机过载→

（2）KR2动作→KR2（11）断→KA5↓KA5（14）开→KA3↓→KM2↓→M2↓。

KA5（9）合上→HL5亮，故障指示。

4、过压保护

（1）、当制冷剂管道内压力超过整定值→（17）SPH断开→KA5↓

KA5（14）断开→KA3↓→KM2↓→M2↓。

KA5（9）合上→HL5亮，故障指示。

（2）、另外SPL、ST2、SP1、SP2的动作，都会产生与SPH相同的结果→停压缩机，HL4亮。

第三节船舶辅助锅炉自动控制

船舶辅助锅炉是船舶动力装置的重要组成部分。

在柴油机提供推进动力的船舶上，辅助锅炉产生的蒸汽主要用于加热燃油、滑油、水以及提供各种生活用汽。

为了提高机舱的自动化程度，辅助锅炉的全自动控制是不可缺少的。

对于小型辅助锅炉，由于产生的蒸汽主要供主机暖缸、加热燃油以及日常生活用，故对蒸汽参数的稳定性要求不高，一般采用双位控制或比例调节，允许蒸汽压力在设定范围内波动，实现有差调节。

而对于大容量的油船辅助锅炉，因为加热货油、驱动货油泵、锅炉给水泵等蒸汽辅机以及洗舱的需要，多采用比例——积分环节，使蒸汽压力基本稳定在设定值，实现无差调节。

另外，目前在船上除采用蒸汽辅助锅炉外，还有的船用辅助锅炉是将热力油或水加热到一定温度，然后再将它们在全船循环以实现其供热要求。

一、船舶辅锅炉电气控制系统的技术要求

主机为柴油机的船舶，一般都装设辅