PAGE《輪機(jī)自動化》課程教學(xué)大綱一、本課程的性質(zhì)與任務(wù)輪機(jī)自動化屬于輪機(jī)管理專業(yè)的專業(yè)課性質(zhì)。其目的是講解輪機(jī)自動化所涉及的基本控制理論和船舶機(jī)艙典型自動控制系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)、工作原理、管理要點(diǎn)和故障分析方法，為學(xué)生能夠適應(yīng)現(xiàn)代船舶機(jī)艙的管理奠定基礎(chǔ)。二、課程簡介“輪機(jī)自動化”課程講授輪機(jī)自動化所涉及的基本控制理論和船舶機(jī)艙典型自動控制系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)、工作原理、管理要點(diǎn)和故障分析方法。課程內(nèi)容包含14個部分，即反饋控制系統(tǒng)的基本概念、調(diào)節(jié)器基本作用規(guī)律、傳感器和變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、船舶冷卻水溫度自動控制系統(tǒng)、燃油粘度自動控制系統(tǒng)、分油機(jī)自動控制系統(tǒng)、船用燃油輔鍋爐的自動控制系統(tǒng)、閥門遙控及液艙遙測系統(tǒng)、主機(jī)遙控系統(tǒng)基礎(chǔ)知識、船舶柴油主機(jī)氣動操縱系統(tǒng)、AUTOCHIEF-Ⅳ主機(jī)遙控系統(tǒng)、監(jiān)視與報警系統(tǒng)概述和DATACHIEF-C20監(jiān)視與報警系統(tǒng)。三、課程知識體系架構(gòu)及教學(xué)要求(一)理論授課1．反饋控制系統(tǒng)的基本概念1.1反饋控制系統(tǒng)的組成概念：●反饋控制系統(tǒng)、反饋、控制對象、測量單元、調(diào)節(jié)單元、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、環(huán)節(jié)、擾動、閉環(huán)系統(tǒng)◎輸入、輸出、設(shè)定值、測量值、偏差、被控量、控制量、基本擾動、外部擾動○前向通道、反饋通道、開環(huán)控制、復(fù)合控制、前饋知識點(diǎn)及應(yīng)用：●（1）反饋控制系統(tǒng)的基本組成環(huán)節(jié)●（2）反饋控制系統(tǒng)的傳遞方框圖●（3）反饋控制系統(tǒng)的工作過程●（4）反饋控制系統(tǒng)的分類○（5）自動控制系統(tǒng)的其他形式案例：○柴油主機(jī)缸套冷卻水溫度控制系統(tǒng)1.2反饋控制系統(tǒng)的動態(tài)過程概念：●穩(wěn)態(tài)（平衡態(tài)）、動態(tài)（過渡）過程、階躍輸入、衰減率、超調(diào)量、靜態(tài)偏差、過渡過程時間◎速度輸入、脈沖輸入、發(fā)散振蕩、等幅振蕩、衰減振蕩、非周期過程、最大動態(tài)偏差○正弦輸入、振蕩次數(shù)、上升時間、峰值時間知識點(diǎn)及應(yīng)用：●（1）控制系統(tǒng)動態(tài)過程的概念●（2）控制系統(tǒng)的典型輸入信號●（3）評定控制系統(tǒng)動態(tài)過程品質(zhì)的指標(biāo)案例：●（1）定值控制系統(tǒng)的動態(tài)過程●（2）隨動控制系統(tǒng)的動態(tài)過程2．調(diào)節(jié)器基本作用規(guī)律2.1雙位作用規(guī)律概念：●雙位控制、雙位作用規(guī)律、壓力開關(guān)、上限值、下限值、幅差知識點(diǎn)及應(yīng)用：●（1）雙位控制的概念●（2）雙位控制的特點(diǎn)●（3）雙位控制中被控量上、下限的調(diào)整案例：●（1）浮子式輔鍋爐水位雙位調(diào)節(jié)器●（2）YT-1226型壓力調(diào)節(jié)器2.2比例作用規(guī)律概念：●比例作用、比例系數(shù)、比例帶◎正作用式調(diào)節(jié)器、反作用式調(diào)節(jié)器○量程系數(shù)知識點(diǎn)及應(yīng)用：●（1）比例作用的概念及其表達(dá)式●（2）比例作用的控制過程●（3）比例作用的特點(diǎn)●（4）比例帶的概念及其大小對比例作用強(qiáng)度的影響●（5）比例作用的開環(huán)階躍響應(yīng)特性案例：●（1）浮子式水位比例控制系統(tǒng)◎（2）氣動比例調(diào)節(jié)器2.3比例積分作用規(guī)律概念：●積分作用、比例積分作用、積分時間知識點(diǎn)及應(yīng)用：●（1）積分作用的概念及其表達(dá)式●（2）比例積分作用的的概念及其表達(dá)式●（3）積分作用的特點(diǎn)●（4）積分時間的概念及其物理意義●（5）比例帶的概念及其大小對比例作用強(qiáng)度的影響●（6）比例積分作用的開環(huán)階躍響應(yīng)特性案例：◎氣動比例積分調(diào)節(jié)器2.4微分作用規(guī)律概念：●理想的微分作用、實際的微分作用、微分時間知識點(diǎn)及應(yīng)用：●（1）微分作用的概念及其表達(dá)式●（2）比例微分作用的概念及其表達(dá)式●（3）微分時間的概念及其大小對微分作用強(qiáng)弱的影響●（4）微分作用的特點(diǎn)●（5）實際微分作用的開環(huán)階躍響應(yīng)特性案例：◎氣動比例微分調(diào)節(jié)器2.5比例積分微分作用規(guī)律概念：●比例積分微分作用知識點(diǎn)及應(yīng)用：●（1）比例積分微分作用的概念及其表達(dá)式●（2）比例積分微分作用的開環(huán)階躍響應(yīng)特性●（3）比例積分微分作用的氣動實現(xiàn)方法◎（4）比例積分微分作用的集成電路實現(xiàn)方法○（5）比例積分微分作用的數(shù)字實現(xiàn)方法案例：●（1）QTM-23J氣動PID調(diào)節(jié)器◎（2）NAKAKITA氣動PID調(diào)節(jié)器◎（3）由運(yùn)算放大器組成的PID調(diào)節(jié)器○（4）增量式數(shù)字PID控制算法流程3．傳感器和變送器3.1船舶機(jī)艙常用傳感器概念：●溫度傳感器、壓力傳感器、液位傳感器、流量傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器知識點(diǎn)及應(yīng)用：●（1）各種傳感器的測量原理◎（2）信號變換原理案例：◎（1）熱電阻、熱電偶溫度傳感器及其轉(zhuǎn)換電路◎（2）滑動電阻式、金屬應(yīng)變片式、電磁感應(yīng)式壓力傳感器◎（3）變浮力式、吹氣式液位傳感器◎（4）容積式、電磁式、差壓式流量傳感器◎（5）測速發(fā)電機(jī)式、磁脈沖式轉(zhuǎn)速傳感器◎（6）相位差式轉(zhuǎn)矩傳感器3.2變送器概念：●變送器、零點(diǎn)、量程、遷移知識點(diǎn)及應(yīng)用：●（1）變送器的構(gòu)成原理●（2）變送器零點(diǎn)和量程的概念●（3）變送器的標(biāo)準(zhǔn)輸出信號●（4）氣動差壓變送器的工作原理及其調(diào)整方法◎（5）電動差壓變送器的工作原理及其調(diào)整方法●（6）變送器的應(yīng)用方法案例：◎（1）氣動差壓變送器◎（2）電動差壓變送器◎（3）變送器測量鍋爐水位的實例4執(zhí)行機(jī)構(gòu)概念：●氣開式調(diào)節(jié)閥、氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥、閥門定位器、位置反饋知識點(diǎn)及應(yīng)用：●（1）氣動調(diào)節(jié)閥的類型●（2）氣動閥門定位器的工作原理●（3）電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組成原理●（4）電/氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組合方式案例：◎帶閥門定位器的氣動薄膜調(diào)節(jié)閥5船舶冷卻水溫度自動控制系統(tǒng)概念：●開式冷卻、閉式冷卻、高溫淡水、低溫淡水、缸套水知識點(diǎn)及應(yīng)用：●（1）主機(jī)缸套水的冷卻方法●（2）主機(jī)缸套冷卻水溫度控制系統(tǒng)的組成●（3）控制系統(tǒng)工作原理及操作方法案例：◎ENGARD型中央冷卻水溫度自動控制系統(tǒng)6燃油黏度自動控制系統(tǒng)概念：●燃油粘度、燃油粘度控制、燃油溫度控制、燃油切換知識點(diǎn)及應(yīng)用：●（1）燃油粘度控制方法●（2）燃油粘度測量原理●（3）燃油粘度控制系統(tǒng)的組成及其工作原理案例：◎NAKAKITA型燃油粘度控制系統(tǒng)7分油機(jī)自動控制系統(tǒng)概念：●操作水、排渣、排水、分油機(jī)時序控制、報警知識點(diǎn)及應(yīng)用：●（1）分油機(jī)自動控制系統(tǒng)的組成●（2）控制系統(tǒng)的時序控制過程●（3）控制系統(tǒng)的操作和管理案例：◎ALFA-LAVALEPC-40分油機(jī)自動控制系統(tǒng)8船舶燃油輔鍋爐自動控制系統(tǒng)概念：●預(yù)掃風(fēng)、點(diǎn)火、燃燒時序、時序控制器、火焰檢測器、風(fēng)壓保護(hù)、熄火保護(hù)、水位控制、燃燒控制知識點(diǎn)及應(yīng)用：●（1）輔鍋爐的水位雙位控制●（2）輔鍋爐的蒸汽壓力自動控制●（3）輔鍋爐的燃燒時序控制過程◎（4）采用PLC的輔鍋爐燃燒時序控制案例：◎采用PLC的輔鍋爐燃燒時序控制實例9閥門遙控及液艙遙測系統(tǒng)概念：●閥門遙控、液位遙測知識點(diǎn)及應(yīng)用：●（1）閥門遙控系統(tǒng)的功能、組成及原理●（2）液位遙測系統(tǒng)的功能、組成及原理案例：無10主機(jī)遙控系統(tǒng)基礎(chǔ)知識概念：●自動遙控、手動遙控、起動、換向、能耗制動、強(qiáng)制制動、重復(fù)起動、重起動、慢轉(zhuǎn)起動、加速速率限制、程序負(fù)荷、轉(zhuǎn)速限制、臨界轉(zhuǎn)速回避、負(fù)荷限制、應(yīng)急操縱、越控知識點(diǎn)及應(yīng)用：●（1）主機(jī)遙控系統(tǒng)的組成●（2）主機(jī)遙控系統(tǒng)的主要功能●（3）主機(jī)遙控系統(tǒng)的分類●（4）車鐘系統(tǒng)●（5）起動邏輯回路●（6）換向邏輯回路●（7）制動邏輯回路●（8）轉(zhuǎn)速與負(fù)荷控制●（9）主機(jī)遙控系統(tǒng)的信號轉(zhuǎn)換和執(zhí)行機(jī)構(gòu)案例：◎（1）車鐘系統(tǒng)實例◎（2）起動、換向邏輯回路實例◎（3）電/氣轉(zhuǎn)換器實例◎（4）電/液伺服器實例◎（5）電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)實例11船舶柴油主機(jī)氣動操縱系統(tǒng)概念：●氣動操縱系統(tǒng)、兩位三通閥、主起動閥、起動控制閥、氣缸起動閥、空氣分配器、操作部位切換、遙控、機(jī)旁操作、起動油量、可變噴油定時知識點(diǎn)及應(yīng)用：●（1）氣動操縱系統(tǒng)的氣源及其分布●（2）機(jī)旁/遙控切換●（3）集控/駕控切換●（4）機(jī)旁操作時的停車、換向和起動過程●（5）集控操作時的停車、換向和起動過程●（6）駕控操作時的停車、換向和起動過程●（7）VIT動作原理案例：◎MAN-B&W-S-MC/MCE型主機(jī)氣動操縱系統(tǒng)12AUTOCHIEF-Ⅳ主機(jī)遙控系統(tǒng)概念：●駕駛臺控制單元、集控室控制單元、車鐘記錄裝置、安全保護(hù)單元（SSU8810）、數(shù)字調(diào)速單元（DGU8800e）知識點(diǎn)及應(yīng)用：●（1）AC-4主機(jī)遙控系統(tǒng)的組成●（2）駕駛臺控制面板及其功能●（3）集控室控制面板及其功能●（4）AC-4主機(jī)遙控系統(tǒng)的主要控制功能●（5）AC-4主機(jī)遙控系統(tǒng)在不同車令下的工作過程●（6）AC-4主機(jī)遙控系統(tǒng)的參數(shù)顯示與設(shè)置●（7）AC-4主機(jī)遙控系統(tǒng)的裝置功能試驗案例：◎AC-4主機(jī)遙控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及其主要操作方法13機(jī)艙監(jiān)視與報警系統(tǒng)概述概念：●監(jiān)視與報警、延伸報警、延時報警、報警閉鎖、連續(xù)監(jiān)視、掃描監(jiān)視知識點(diǎn)及應(yīng)用：●（1）監(jiān)測參數(shù)的類型●（2）監(jiān)視與報警系統(tǒng)的監(jiān)測方式●（3）監(jiān)視與報警系統(tǒng)的組成與功能案例：無14DATACHIEF-C20監(jiān)視與報警系統(tǒng)概念：●網(wǎng)絡(luò)、分布式處理單元（DPU）、遠(yuǎn)程操作站（ROS）、值班呼叫系統(tǒng)（WCS）、網(wǎng)關(guān)知識點(diǎn)及應(yīng)用：●（1）DCC20監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成●（2）分布式處理單元（DPU）●（3）遠(yuǎn)程操作站（ROS）及系統(tǒng)功能案例：◎DATACHIEF-C20監(jiān)視與報警系統(tǒng)(二)實驗授課1.反饋控制系統(tǒng)實驗實驗內(nèi)容：單容水柜水位控制系統(tǒng)演示與實操實驗要求：（1）結(jié)合水位控制系統(tǒng)實驗裝置了解反饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，熟悉實驗裝置的管路和信息流程，對反饋控制系統(tǒng)的基本組成環(huán)節(jié)進(jìn)行對號入座；（2）將控制對象（單容水柜）、將調(diào)節(jié)器、測量單元和執(zhí)行機(jī)構(gòu)連成閉環(huán)系統(tǒng)，并投入運(yùn)行，觀察實際水位的變化情況，理解調(diào)節(jié)過程；（3）通過電腦屏幕觀察反饋控制系統(tǒng)的動態(tài)過程。2.氣動差壓變送器的調(diào)整和性能實驗實驗內(nèi)容：（1）氣動差壓變送器零點(diǎn)和量程的調(diào)整；（2）量程遷移；（3）分析線性度實驗要求：（1）正確接通差壓變送器的氣源及輸入和輸出信號;（2）對差壓變送器進(jìn)行調(diào)零、調(diào)量程及進(jìn)行正、負(fù)遷移操作;（3）進(jìn)一步掌握單杠桿差壓變送器的結(jié)構(gòu)和工作原理，熟練掌握調(diào)零、調(diào)量程及進(jìn)行遷移的基本操作技術(shù);（4）繪出變送器輸出隨輸入而變化的曲線，分析其線性度。3.電動差壓變送器實驗實驗內(nèi)容：（1）電動差壓變送器零點(diǎn)和量程的調(diào)整；（2）量程遷移；（3）分析線性度實驗要求：（1）用電動差壓變送器測量氣動壓差信號，整定變送器的零點(diǎn)和量程；（2）進(jìn)行正確的電路連接，調(diào)整變送器的零點(diǎn)和量程，使得當(dāng)輸入壓差在規(guī)定的范圍內(nèi)全程變化時，變送器的輸出能在4～20mA范圍內(nèi)變化。4.壓力控制器實驗實驗內(nèi)容：壓力控制器的調(diào)校方法對控制系統(tǒng)的維護(hù)管理實驗要求：（1）實驗內(nèi)容為整定壓力控制器的上、下限動作壓力值；（2）要求能夠進(jìn)行正確的電路連接，通過設(shè)定值旋鈕和幅差調(diào)整旋鈕將控制器的上、下限動作壓力值分別調(diào)整在0和0.1MPa。5.輔鍋爐燃燒程序控制系統(tǒng)實驗實驗內(nèi)容：（1）輔鍋爐燃燒時序控制各種時序動作時間及調(diào)整方法；（2）燃燒時序控制系統(tǒng)常見故障實驗要求：（1）對輔鍋爐水位、燃燒時序控制系統(tǒng)進(jìn)行操作，調(diào)整有關(guān)參數(shù)；（2）掌握輔鍋爐自動控制系統(tǒng)的組成、工作原理，及高低水位、高低蒸汽壓力及各種時序動作開關(guān)動作時刻的調(diào)整方法；（3）掌握分析和排除故障的方法。四、教學(xué)時數(shù)分配表1.理論教學(xué)時數(shù)分配表序號內(nèi)容總學(xué)時數(shù)講課實驗實踐上機(jī)一反饋控制系統(tǒng)的基本概念42二調(diào)節(jié)器基本作用規(guī)律61三傳感器和變送器42四執(zhí)行機(jī)構(gòu)2五船舶冷卻水溫度自動控制系統(tǒng)4六燃油粘度自動控制系統(tǒng)4七分油機(jī)自動控制系統(tǒng)2八船用燃油輔鍋爐的自動控制系統(tǒng)41九閥門遙控及液艙遙測系統(tǒng)2十主機(jī)遙控系統(tǒng)基礎(chǔ)知識6十一船舶柴油主機(jī)氣動操縱系統(tǒng)2十二AUTOCHIEF-Ⅳ主機(jī)遙控系統(tǒng)4十三監(jiān)視與報警系統(tǒng)概述2十四DATACHIEF-C20監(jiān)視與報警系統(tǒng)2合計=SUM(ABOVE)4862.實驗（實踐）教學(xué)時數(shù)分配表序號實驗內(nèi)容學(xué)時適用專業(yè)實驗性質(zhì)必開/選開1反饋控制系統(tǒng)實驗2輪機(jī)工程設(shè)計性、創(chuàng)新性必開2氣動差壓變送器的調(diào)整和性能實驗1輪機(jī)工程驗證性必開3電動差壓變送器實驗1輪機(jī)工程綜合性必開4壓力控制器實驗1輪機(jī)工程綜合性必開5/