專利名稱：一種無(wú)擾動(dòng)的船舶主汽輪機(jī)控制方式的切換系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于船舶主汽輪機(jī)控制領(lǐng)域，具體涉及一種無(wú)擾動(dòng)的船舶主汽輪機(jī)控制方式的切換系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
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船舶主汽輪機(jī)控制一般同時(shí)具備閥位控制和轉(zhuǎn)速控制兩種遠(yuǎn)程控制方式，兩種控制方式使用同一只主機(jī)操縱器進(jìn)行操縱。在閥位控制時(shí)，主機(jī)操縱器用來(lái)給定主機(jī)蒸汽調(diào)節(jié)閥控制器的開(kāi)度，主機(jī)操縱器的刻度指示與閥門(mén)開(kāi)度指令線性對(duì)應(yīng)；在轉(zhuǎn)速控制時(shí)，主機(jī)操縱器用來(lái)給定主機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速，主機(jī)操縱器的刻度指示與主機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速線性對(duì)應(yīng)。在主機(jī)閥位控制時(shí)，操車(chē)人員通過(guò)操作主機(jī)操縱器將給定刻度值傳遞給主控制器，主控制器將刻度值按線性對(duì)應(yīng)關(guān)系換算成為主機(jī)蒸汽調(diào)節(jié)閥控制器開(kāi)度指令，控制主機(jī)蒸汽調(diào)節(jié)閥控制器按開(kāi)度指令運(yùn)行，調(diào)節(jié)流經(jīng)主機(jī)的蒸汽流量，從而控制主機(jī)轉(zhuǎn)速；在主機(jī)轉(zhuǎn)速控制時(shí)，操車(chē)人員通過(guò)操作主機(jī)操縱器將給定刻度值傳遞給主控制器，主控制器將刻度值按線性對(duì)應(yīng)關(guān)系換算成主機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速，通過(guò)轉(zhuǎn)速PID邏輯運(yùn)算自動(dòng)將主機(jī)蒸汽調(diào)節(jié)閥控制器調(diào)整至一定開(kāi)度，使主機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速一致?，F(xiàn)有的船舶主汽輪機(jī)控制方式的切換通過(guò)一個(gè)兩位式的旋鈕開(kāi)關(guān)進(jìn)行，開(kāi)關(guān)的兩個(gè)位置分別為閥位控制和轉(zhuǎn)速控制，開(kāi)關(guān)位置通過(guò)電信號(hào)傳遞給主控制器，主控制器根據(jù)不同的開(kāi)關(guān)位置采用不同的邏輯運(yùn)算?，F(xiàn)有的切換方法是:當(dāng)主機(jī)運(yùn)行于某一穩(wěn)定工況下時(shí)，直接將旋鈕開(kāi)關(guān)旋至另一位置。由于兩種控制方式下，主控制器內(nèi)根據(jù)設(shè)置好的兩種邏輯運(yùn)算將主機(jī)操縱器的同一給定刻度值換算成不同的運(yùn)算輸入，兩種控制方式切換后，主控制器發(fā)出的蒸汽調(diào)節(jié)閥控制器開(kāi)度指令與切換前不同，導(dǎo)致主機(jī)蒸汽調(diào)節(jié)閥控制器的開(kāi)度發(fā)生變化，需要操車(chē)人員迅速操作主機(jī)操縱器改變給定刻度，使主機(jī)重新回到切換前穩(wěn)定運(yùn)行的轉(zhuǎn)速。傳統(tǒng)的切換方法在切換過(guò)程中，主機(jī)蒸汽調(diào)節(jié)閥控制器位置發(fā)生變化，主機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生擾動(dòng)，不利于系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。發(fā)明內(nèi)容:
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種無(wú)擾動(dòng)的船舶主汽輪機(jī)控制方式的切換系統(tǒng)，在轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的閥位控制檔和轉(zhuǎn)速控制檔之間設(shè)有過(guò)渡控制檔，提高了閥位控制檔和轉(zhuǎn)速控制檔相互轉(zhuǎn)換時(shí)船舶運(yùn)行的平穩(wěn)性。本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:該無(wú)擾動(dòng)的船舶主汽輪機(jī)控制方式的切換系統(tǒng)，包括主機(jī)操縱器、主控制器、蒸汽調(diào)節(jié)閥控制器及轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，主機(jī)操縱器連接主控制器，所述的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)包括閥位控制檔和轉(zhuǎn)速控制檔，主控制器分別通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的閥位控制檔和轉(zhuǎn)速控制檔與蒸汽調(diào)節(jié)閥控制器連接通信，采用的技術(shù)方案在于:所述的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)為三位檔式開(kāi)關(guān)，閥位控制檔和轉(zhuǎn)速控制檔之間設(shè)有過(guò)渡控制檔，過(guò)渡控制檔與蒸汽調(diào)節(jié)閥控制器電氣連接。本發(fā)明所涉及的切換方法，與現(xiàn)有的技術(shù)相比具有以下特點(diǎn):
1.本發(fā)明避免了傳統(tǒng)切換系統(tǒng)帶來(lái)的主汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速擾動(dòng)，在閥位控制檔和轉(zhuǎn)速控制檔之間設(shè)有過(guò)渡控制檔，可在切換過(guò)程中保持船舶穩(wěn)定航行。
2.本發(fā)明切換過(guò)程中蒸汽調(diào)節(jié)閥開(kāi)度完全保持不變，避免了傳統(tǒng)切換系統(tǒng)帶來(lái)的閥前主蒸汽壓力波動(dòng)，利于保持蒸汽動(dòng)力裝置平穩(wěn)運(yùn)行。3.本發(fā)明硬件實(shí)現(xiàn)方式為在原有控制系統(tǒng)上，將兩位式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)更換為三位檔式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)并增加少量接線，硬件易于實(shí)現(xiàn)。4.本發(fā)明在切換過(guò)程中必須經(jīng)過(guò)將三位檔式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)旋至過(guò)渡控制檔的操作，避免了操車(chē)人員直接進(jìn)行切換的誤操作可能。5.本發(fā)明適用于直流電機(jī)、交流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、電液執(zhí)行器、電液伺服油動(dòng)機(jī)等多種驅(qū)動(dòng)形式的蒸汽調(diào)節(jié)閥控制器，使用范圍廣。


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附圖為本發(fā)明的電氣原理圖。
具體實(shí)施方式
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參照附圖，該無(wú)擾動(dòng)的船舶主汽輪機(jī)控制方式的切換系統(tǒng)，包括主機(jī)操縱器、主控制器、蒸汽調(diào)節(jié)閥控制器及轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，主機(jī)操縱器連接主控制器，所述的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)包括閥位控制檔和轉(zhuǎn)速控制檔，主控制器分別通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的閥位控制檔和轉(zhuǎn)速控制檔與蒸汽調(diào)節(jié)閥控制器連接通信，所述的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)為三位檔式開(kāi)關(guān)，閥位控制檔和轉(zhuǎn)速控制檔之間設(shè)有過(guò)渡控制檔，過(guò)渡控制檔與蒸汽調(diào)節(jié)閥控制器電氣連接。本發(fā)明將傳統(tǒng)的兩位式旋鈕開(kāi)關(guān)更換為三位檔式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)左右兩側(cè)位置分別為閥位控制檔和轉(zhuǎn)速控制檔，中間位置為過(guò)渡控制檔。開(kāi)關(guān)的檔位通過(guò)電信號(hào)傳遞給主控制器和蒸汽調(diào)節(jié)閥控制器。當(dāng)開(kāi)關(guān)檔位于兩側(cè)時(shí)，蒸汽調(diào)節(jié)閥控制器接收主控制器發(fā)來(lái)的控制信號(hào)，當(dāng)開(kāi)關(guān)檔位于中間的過(guò)渡控制檔位置時(shí)，蒸汽調(diào)節(jié)閥控制器屏蔽主控制器發(fā)來(lái)的控制信號(hào)，接收過(guò)渡控制檔發(fā)來(lái)的控制信號(hào)，保持蒸汽調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度不變。對(duì)于不同的蒸汽調(diào)節(jié)閥控制器，過(guò)渡控制的作用不同:對(duì)于可同時(shí)接收模擬量控制信號(hào)和開(kāi)關(guān)量控制信號(hào)的電液執(zhí)行器，過(guò)渡控制發(fā)出的控制信號(hào)為開(kāi)關(guān)量控制信號(hào)，電液執(zhí)行器位置保持不變；對(duì)于步進(jìn)電機(jī)，過(guò)渡控制器發(fā)出的控制信號(hào)為步進(jìn)電機(jī)的使能信號(hào)，即過(guò)渡控制時(shí)步進(jìn)電機(jī)使能輸入為非，步進(jìn)電機(jī)停止動(dòng)作，位置保持不變。主控制器內(nèi)設(shè)置三種控制邏輯運(yùn)算:閥位控制運(yùn)算、轉(zhuǎn)速控制運(yùn)算和過(guò)渡控制運(yùn)算，閥位控制運(yùn)算用于將主機(jī)操縱器給定的刻度值按線性對(duì)應(yīng)關(guān)系換算成為主機(jī)蒸汽調(diào)節(jié)閥開(kāi)度指令，控制主機(jī)蒸汽調(diào)節(jié)閥控制器按開(kāi)度指令運(yùn)行，調(diào)節(jié)流經(jīng)主機(jī)的蒸汽流量，從而控制主機(jī)轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)速控制運(yùn)算用于將刻度值按線性對(duì)應(yīng)關(guān)系換算成主機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速，通過(guò)轉(zhuǎn)速PID邏輯運(yùn)算自動(dòng)將主機(jī)蒸汽調(diào)節(jié)閥調(diào)整至一定開(kāi)度，使主機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速一致；過(guò)渡控制運(yùn)算用于接收蒸汽調(diào)節(jié)閥開(kāi)度的反饋信號(hào)，將蒸汽調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度值線性換算成主控制器的輸出指令。切換步驟為:首先將三位檔式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)旋至中間位置，即過(guò)渡控制檔，然后操作主機(jī)操縱器至目標(biāo)刻度，最后將三位檔式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)旋至目標(biāo)控制方式，切換完畢。具體的切換過(guò)程及原理如下:
(O主機(jī)由閥位控制切換至轉(zhuǎn)速控制:三位檔式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)初始位于閥位控制檔，首先將三位檔式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)旋至中間的過(guò)渡控制檔，此時(shí)蒸汽調(diào)節(jié)閥控制器接收到過(guò)渡控制檔發(fā)出的控制信號(hào)保持蒸汽調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度不變，然后操作主機(jī)操縱器給定主機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速，此時(shí)主控制器輸出跟蹤蒸汽調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度也保持不變，最后將三位檔式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)旋至轉(zhuǎn)速控制檔，此時(shí)主控制器進(jìn)入轉(zhuǎn)速控制方式，進(jìn)行轉(zhuǎn)速PID邏輯運(yùn)算，由于主機(jī)操縱器給定目標(biāo)轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速相同，主控制器的轉(zhuǎn)速PID的偏差值為O，主控制器輸出保持不變，主機(jī)蒸汽調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度也保持不變，主機(jī)轉(zhuǎn)速無(wú)擾動(dòng)。(2)主機(jī)由轉(zhuǎn)速控制切換至閥位控制:三位檔式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)初始位于轉(zhuǎn)速控制檔，首先將三位檔式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)旋至中間的過(guò)渡控制檔，此時(shí)蒸汽調(diào)節(jié)閥控制器接收到過(guò)渡控制檔發(fā)出的控制信號(hào)保持蒸汽調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度不變，然后操作主機(jī)操縱器給定當(dāng)前蒸汽調(diào)節(jié)閥開(kāi)度線性對(duì)應(yīng)的操縱器刻度，此時(shí)主控制器輸出跟蹤蒸汽調(diào)節(jié)閥開(kāi)度也保持不變，最后將三位檔式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)旋至閥位控制檔，此時(shí)主控制器進(jìn)入閥位控制方式，主控制器輸出為此時(shí)的主機(jī)操縱器刻度線性對(duì)應(yīng)的蒸汽調(diào)節(jié)閥開(kāi)度值，即蒸汽調(diào)節(jié)閥開(kāi)度保持不變，主機(jī)轉(zhuǎn)速無(wú)擾動(dòng)。以下通過(guò)兩個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步說(shuō)明:
實(shí)施例1
某型船舶主汽輪機(jī)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速范圍O 200轉(zhuǎn)/分，對(duì)應(yīng)的主機(jī)操縱器刻度為O 200轉(zhuǎn)/分，對(duì)應(yīng)的蒸汽調(diào)節(jié)閥控制器開(kāi)度為O 100%，蒸汽調(diào)節(jié)閥控制器為電液執(zhí)行器。設(shè)計(jì)三位檔式旋鈕開(kāi)關(guān)，旋鈕開(kāi)關(guān)左右兩側(cè)位置分別為閥位控制檔和轉(zhuǎn)速控制檔，中間位置為過(guò)渡控制檔。開(kāi)關(guān)檔位通過(guò)電信號(hào)傳遞給主控制器和電液執(zhí)行器的控制箱。當(dāng)開(kāi)關(guān)位于兩側(cè)的閥位控制檔和轉(zhuǎn)速控制檔時(shí)，電液執(zhí)行器的控制箱接收主控制器發(fā)來(lái)的控制信號(hào)，當(dāng)開(kāi)關(guān)位于中間的過(guò)渡控制檔時(shí)，電液執(zhí)行器的控制箱屏蔽主控制器發(fā)來(lái)的控制信號(hào)，接收過(guò)渡控制檔發(fā)來(lái)的控制信號(hào)，電液執(zhí)行器保持位置不變，蒸汽調(diào)節(jié)閥位置保持不變。當(dāng)該型船舶主汽輪機(jī)以轉(zhuǎn)速控制方式穩(wěn)定運(yùn)行于120轉(zhuǎn)/分，電液執(zhí)行器開(kāi)度為50%時(shí)，切換到閥位控制方式的步驟如下:首先將三位檔式旋鈕開(kāi)關(guān)旋至中間的過(guò)渡控制檔，此時(shí)電液執(zhí)行器的控制箱接收到過(guò)渡控制檔發(fā)來(lái)的控制信號(hào)，保持電熱執(zhí)行器開(kāi)度不變，蒸汽調(diào)節(jié)閥位置保持不變，然后操作主機(jī)操縱器給定至電液執(zhí)行器開(kāi)度線性對(duì)應(yīng)的操縱器刻度處，即:
200 轉(zhuǎn) / 分 X50% =100 轉(zhuǎn) / 分
此時(shí)主控制器輸出跟蹤電液執(zhí)行器開(kāi)度也保持不變，最后將三位檔式旋鈕開(kāi)關(guān)旋至閥位控制檔，主控制器輸出為此時(shí)的主機(jī)操縱器刻度(100轉(zhuǎn)/分)線性對(duì)應(yīng)的蒸汽調(diào)節(jié)閥開(kāi)度值，即:
(100 轉(zhuǎn) / 分 +200 轉(zhuǎn) / 分)X 100% =50%
與切換前相同，主機(jī)轉(zhuǎn)速無(wú)擾動(dòng)。實(shí)施例2
某型船舶主汽輪機(jī)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速范圍O 250轉(zhuǎn)/分，對(duì)應(yīng)的主機(jī)操縱器刻度為O 250轉(zhuǎn)/分，對(duì)應(yīng)的蒸汽調(diào)節(jié)閥開(kāi)度為O 100%，蒸汽調(diào)節(jié)閥控制器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為步進(jìn)電機(jī)。設(shè)計(jì)三位檔式旋鈕開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)左右兩側(cè)位置分別為閥位控制和轉(zhuǎn)速控制，中間位置為過(guò)渡控制。開(kāi)關(guān)檔位通過(guò)電信號(hào)傳遞給主控制器和步進(jìn)電機(jī)的控制箱。當(dāng)開(kāi)關(guān)位于兩側(cè)時(shí)，步進(jìn)電機(jī)的控制箱接收主控制器發(fā)來(lái)的控制信號(hào)，當(dāng)開(kāi)關(guān)位于過(guò)渡控制檔時(shí)，控制箱接收到應(yīng)急位置信號(hào)，使能輸入為非，步進(jìn)電機(jī)停止動(dòng)作。當(dāng)該型船舶主汽輪機(jī)以閥位控制方式穩(wěn)定運(yùn)行于200轉(zhuǎn)/分，蒸汽調(diào)節(jié)閥開(kāi)度為65%時(shí)，切換到轉(zhuǎn)速控制方式的步驟如下:首先將三位檔式旋鈕開(kāi)關(guān)旋至中間位置，此時(shí)步進(jìn)電機(jī)的控制箱接收到過(guò)渡控制信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)使能輸入為非，步進(jìn)電機(jī)停止動(dòng)作，蒸汽調(diào)節(jié)閥位置保持不變，然后操作主機(jī)操縱器給定當(dāng)前轉(zhuǎn)速處，即200轉(zhuǎn)/分刻度處，此時(shí)主控制器輸出跟蹤蒸汽調(diào)節(jié)閥開(kāi)度也保持不變，最后將三位檔式旋鈕開(kāi)關(guān)旋至轉(zhuǎn)速控制檔位置，此時(shí)主控制器進(jìn)入轉(zhuǎn)速控制方式，進(jìn)行轉(zhuǎn)速PID邏輯運(yùn)算，由于主機(jī)操縱器給定目標(biāo)轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速相同，主控制器的轉(zhuǎn)速PID的偏差值為0，主控制器輸出保持不變，步進(jìn)電機(jī)不動(dòng)作，蒸汽調(diào)節(jié)閥位置保持不變，主機(jī)轉(zhuǎn)速無(wú)擾動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)擾動(dòng)的船舶主汽輪機(jī)控制方式的切換系統(tǒng)，包括主機(jī)操縱器、主控制器、蒸汽調(diào)節(jié)閥控制器及轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，主機(jī)操縱器連接主控制器，所述的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)包括閥位控制檔和轉(zhuǎn)速控制檔，主控制器分別通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的閥位控制檔和轉(zhuǎn)速控制檔與蒸汽調(diào)節(jié)閥控制器連接通信，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)為三位檔式開(kāi)關(guān)，閥位控制檔和轉(zhuǎn)速控制檔之間設(shè)有過(guò)渡控制檔，過(guò)渡控制檔與蒸汽調(diào)節(jié)閥控制器電氣連接。
全文摘要
一種無(wú)擾動(dòng)的船舶主汽輪機(jī)控制方式的切換系統(tǒng)，它包括主機(jī)操縱器、主控制器、蒸汽調(diào)節(jié)閥控制器及轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，主機(jī)操縱器連接主控制器，所述的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)包括閥位控制檔和轉(zhuǎn)速控制檔，主控制器分別通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的閥位控制檔和轉(zhuǎn)速控制檔與蒸汽調(diào)節(jié)閥控制器連接通信，其技術(shù)要點(diǎn)在于所述的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)為三位檔式開(kāi)關(guān)，閥位控制檔和轉(zhuǎn)速控制檔之間設(shè)有過(guò)渡控制檔，過(guò)渡控制檔與蒸汽調(diào)節(jié)閥控制器電氣連接。本發(fā)明在兩檔位切換過(guò)程中，可保持蒸汽調(diào)節(jié)閥開(kāi)度不變，避免了傳統(tǒng)切換方法帶來(lái)的閥前主蒸汽壓力波動(dòng)，利于保持蒸汽動(dòng)力裝置平穩(wěn)運(yùn)行。其適用于直流電機(jī)、交流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、電液執(zhí)行器、電液伺服油動(dòng)機(jī)等多種驅(qū)動(dòng)形式的蒸汽調(diào)節(jié)閥，使用范圍廣。
文檔編號(hào)F01D17/00GK103114878SQ201310075190
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月11日
發(fā)明者馮喆, 楊志丹, 韓光照, 梁允志, 劉祥 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七 三研究所