专利名称：一种无扰动的船舶主汽轮机控制方式的切换系统的制作方法
技术领域：
本发明属于船舶主汽轮机控制领域，具体涉及一种无扰动的船舶主汽轮机控制方式的切换系统。
背景技术：
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船舶主汽轮机控制一般同时具备阀位控制和转速控制两种远程控制方式，两种控制方式使用同一只主机操纵器进行操纵。在阀位控制时，主机操纵器用来给定主机蒸汽调节阀控制器的开度，主机操纵器的刻度指示与阀门开度指令线性对应；在转速控制时，主机操纵器用来给定主机目标转速，主机操纵器的刻度指示与主机目标转速线性对应。在主机阀位控制时，操车人员通过操作主机操纵器将给定刻度值传递给主控制器，主控制器将刻度值按线性对应关系换算成为主机蒸汽调节阀控制器开度指令，控制主机蒸汽调节阀控制器按开度指令运行，调节流经主机的蒸汽流量，从而控制主机转速；在主机转速控制时，操车人员通过操作主机操纵器将给定刻度值传递给主控制器，主控制器将刻度值按线性对应关系换算成主机目标转速，通过转速PID逻辑运算自动将主机蒸汽调节阀控制器调整至一定开度，使主机实际转速与目标转速一致。现有的船舶主汽轮机控制方式的切换通过一个两位式的旋钮开关进行，开关的两个位置分别为阀位控制和转速控制，开关位置通过电信号传递给主控制器，主控制器根据不同的开关位置采用不同的逻辑运算。现有的切换方法是:当主机运行于某一稳定工况下时，直接将旋钮开关旋至另一位置。由于两种控制方式下，主控制器内根据设置好的两种逻辑运算将主机操纵器的同一给定刻度值换算成不同的运算输入，两种控制方式切换后，主控制器发出的蒸汽调节阀控制器开度指令与切换前不同，导致主机蒸汽调节阀控制器的开度发生变化，需要操车人员迅速操作主机操纵器改变给定刻度，使主机重新回到切换前稳定运行的转速。传统的切换方法在切换过程中，主机蒸汽调节阀控制器位置发生变化，主机转速发生扰动，不利于系统稳定运行。发明内容:
为克服现有技术的不足，提供了一种无扰动的船舶主汽轮机控制方式的切换系统，在转换开关的阀位控制档和转速控制档之间设有过渡控制档，提高了阀位控制档和转速控制档相互转换时船舶运行的平稳性。本发明提供的技术方案为:该无扰动的船舶主汽轮机控制方式的切换系统，包括主机操纵器、主控制器、蒸汽调节阀控制器及转换开关，主机操纵器连接主控制器，所述的转换开关包括阀位控制档和转速控制档，主控制器分别通过转换开关的阀位控制档和转速控制档与蒸汽调节阀控制器连接通信，采用的技术方案在于:所述的转换开关为三位档式开关，阀位控制档和转速控制档之间设有过渡控制档，过渡控制档与蒸汽调节阀控制器电气连接。本发明所涉及的切换方法，与现有的技术相比具有以下特点:
1.本发明避免了传统切换系统带来的主汽轮机转速扰动，在阀位控制档和转速控制档之间设有过渡控制档，可在切换过程中保持船舶稳定航行。
2.本发明切换过程中蒸汽调节阀开度完全保持不变，避免了传统切换系统带来的阀前主蒸汽压力波动，利于保持蒸汽动力装置平稳运行。3.本发明硬件实现方式为在原有控制系统上，将两位式转换开关更换为三位档式转换开关并增加少量接线，硬件易于实现。4.本发明在切换过程中必须经过将三位档式转换开关旋至过渡控制档的操作，避免了操车人员直接进行切换的误操作可能。5.本发明适用于直流电机、交流电机、步进电机、电液执行器、电液伺服油动机等多种驱动形式的蒸汽调节阀控制器，使用范围广。
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附图为本发明的电气原理图。
具体实施方式
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参照附图，该无扰动的船舶主汽轮机控制方式的切换系统，包括主机操纵器、主控制器、蒸汽调节阀控制器及转换开关，主机操纵器连接主控制器，所述的转换开关包括阀位控制档和转速控制档，主控制器分别通过转换开关的阀位控制档和转速控制档与蒸汽调节阀控制器连接通信，所述的转换开关为三位档式开关，阀位控制档和转速控制档之间设有过渡控制档，过渡控制档与蒸汽调节阀控制器电气连接。本发明将传统的两位式旋钮开关更换为三位档式转换开关，开关左右两侧位置分别为阀位控制档和转速控制档，中间位置为过渡控制档。开关的档位通过电信号传递给主控制器和蒸汽调节阀控制器。当开关档位于两侧时，蒸汽调节阀控制器接收主控制器发来的控制信号，当开关档位于中间的过渡控制档位置时，蒸汽调节阀控制器屏蔽主控制器发来的控制信号，接收过渡控制档发来的控制信号，保持蒸汽调节阀的开度不变。对于不同的蒸汽调节阀控制器，过渡控制的作用不同:对于可同时接收模拟量控制信号和开关量控制信号的电液执行器，过渡控制发出的控制信号为开关量控制信号，电液执行器位置保持不变；对于步进电机，过渡控制器发出的控制信号为步进电机的使能信号，即过渡控制时步进电机使能输入为非，步进电机停止动作，位置保持不变。主控制器内设置三种控制逻辑运算:阀位控制运算、转速控制运算和过渡控制运算，阀位控制运算用于将主机操纵器给定的刻度值按线性对应关系换算成为主机蒸汽调节阀开度指令，控制主机蒸汽调节阀控制器按开度指令运行，调节流经主机的蒸汽流量，从而控制主机转速；转速控制运算用于将刻度值按线性对应关系换算成主机目标转速，通过转速PID逻辑运算自动将主机蒸汽调节阀调整至一定开度，使主机实际转速与目标转速一致；过渡控制运算用于接收蒸汽调节阀开度的反馈信号，将蒸汽调节阀的开度值线性换算成主控制器的输出指令。切换步骤为:首先将三位档式转换开关旋至中间位置，即过渡控制档，然后操作主机操纵器至目标刻度，最后将三位档式转换开关旋至目标控制方式，切换完毕。具体的切换过程及原理如下:
(O主机由阀位控制切换至转速控制:三位档式转换开关初始位于阀位控制档，首先将三位档式转换开关旋至中间的过渡控制档，此时蒸汽调节阀控制器接收到过渡控制档发出的控制信号保持蒸汽调节阀的开度不变，然后操作主机操纵器给定主机目标转速，此时主控制器输出跟踪蒸汽调节阀的开度也保持不变，最后将三位档式转换开关旋至转速控制档，此时主控制器进入转速控制方式，进行转速PID逻辑运算，由于主机操纵器给定目标转速与实际转速相同，主控制器的转速PID的偏差值为O，主控制器输出保持不变，主机蒸汽调节阀的开度也保持不变，主机转速无扰动。(2)主机由转速控制切换至阀位控制:三位档式转换开关初始位于转速控制档，首先将三位档式转换开关旋至中间的过渡控制档，此时蒸汽调节阀控制器接收到过渡控制档发出的控制信号保持蒸汽调节阀的开度不变，然后操作主机操纵器给定当前蒸汽调节阀开度线性对应的操纵器刻度，此时主控制器输出跟踪蒸汽调节阀开度也保持不变，最后将三位档式转换开关旋至阀位控制档，此时主控制器进入阀位控制方式，主控制器输出为此时的主机操纵器刻度线性对应的蒸汽调节阀开度值，即蒸汽调节阀开度保持不变，主机转速无扰动。以下通过两个实施例对本发明的具体实施方式
作进一步说明:
实施例1
某型船舶主汽轮机设计转速范围O 200转/分，对应的主机操纵器刻度为O 200转/分，对应的蒸汽调节阀控制器开度为O 100%，蒸汽调节阀控制器为电液执行器。设计三位档式旋钮开关，旋钮开关左右两侧位置分别为阀位控制档和转速控制档，中间位置为过渡控制档。开关档位通过电信号传递给主控制器和电液执行器的控制箱。当开关位于两侧的阀位控制档和转速控制档时，电液执行器的控制箱接收主控制器发来的控制信号，当开关位于中间的过渡控制档时，电液执行器的控制箱屏蔽主控制器发来的控制信号，接收过渡控制档发来的控制信号，电液执行器保持位置不变，蒸汽调节阀位置保持不变。当该型船舶主汽轮机以转速控制方式稳定运行于120转/分，电液执行器开度为50%时，切换到阀位控制方式的步骤如下:首先将三位档式旋钮开关旋至中间的过渡控制档，此时电液执行器的控制箱接收到过渡控制档发来的控制信号，保持电热执行器开度不变，蒸汽调节阀位置保持不变，然后操作主机操纵器给定至电液执行器开度线性对应的操纵器刻度处，即:
200 转 / 分 X50% =100 转 / 分
此时主控制器输出跟踪电液执行器开度也保持不变，最后将三位档式旋钮开关旋至阀位控制档，主控制器输出为此时的主机操纵器刻度(100转/分)线性对应的蒸汽调节阀开度值，即:
(100 转 / 分 +200 转 / 分)X 100% =50%
与切换前相同，主机转速无扰动。实施例2
某型船舶主汽轮机设计转速范围O 250转/分，对应的主机操纵器刻度为O 250转/分，对应的蒸汽调节阀开度为O 100%，蒸汽调节阀控制器的执行机构为步进电机。设计三位档式旋钮开关，开关左右两侧位置分别为阀位控制和转速控制，中间位置为过渡控制。开关档位通过电信号传递给主控制器和步进电机的控制箱。当开关位于两侧时，步进电机的控制箱接收主控制器发来的控制信号，当开关位于过渡控制档时，控制箱接收到应急位置信号，使能输入为非，步进电机停止动作。当该型船舶主汽轮机以阀位控制方式稳定运行于200转/分，蒸汽调节阀开度为65%时，切换到转速控制方式的步骤如下:首先将三位档式旋钮开关旋至中间位置，此时步进电机的控制箱接收到过渡控制信号，步进电机使能输入为非，步进电机停止动作，蒸汽调节阀位置保持不变，然后操作主机操纵器给定当前转速处，即200转/分刻度处，此时主控制器输出跟踪蒸汽调节阀开度也保持不变，最后将三位档式旋钮开关旋至转速控制档位置，此时主控制器进入转速控制方式，进行转速PID逻辑运算，由于主机操纵器给定目标转速与实际转速相同，主控制器的转速PID的偏差值为0，主控制器输出保持不变，步进电机不动作，蒸汽调节阀位置保持不变，主机转速无扰动。
权利要求
1.一种无扰动的船舶主汽轮机控制方式的切换系统，包括主机操纵器、主控制器、蒸汽调节阀控制器及转换开关，主机操纵器连接主控制器，所述的转换开关包括阀位控制档和转速控制档，主控制器分别通过转换开关的阀位控制档和转速控制档与蒸汽调节阀控制器连接通信，其特征在于:所述的转换开关为三位档式开关，阀位控制档和转速控制档之间设有过渡控制档，过渡控制档与蒸汽调节阀控制器电气连接。
全文摘要
一种无扰动的船舶主汽轮机控制方式的切换系统，它包括主机操纵器、主控制器、蒸汽调节阀控制器及转换开关，主机操纵器连接主控制器，所述的转换开关包括阀位控制档和转速控制档，主控制器分别通过转换开关的阀位控制档和转速控制档与蒸汽调节阀控制器连接通信，其技术要点在于所述的转换开关为三位档式开关，阀位控制档和转速控制档之间设有过渡控制档，过渡控制档与蒸汽调节阀控制器电气连接。本发明在两档位切换过程中，可保持蒸汽调节阀开度不变，避免了传统切换方法带来的阀前主蒸汽压力波动，利于保持蒸汽动力装置平稳运行。其适用于直流电机、交流电机、步进电机、电液执行器、电液伺服油动机等多种驱动形式的蒸汽调节阀，使用范围广。
文档编号F01D17/00GK103114878SQ201310075190
公开日2013年5月22日 申请日期2013年3月11日 优先权日2013年3月11日
发明者冯喆, 杨志丹, 韩光照, 梁允志, 刘祥 申请人:中国船舶重工集团公司第七 三研究所