摘 要

本文通过设计温控的模块，分析温控系统的组成工作原理，进一步编制温控系统环境试验大纲，最后进行环境试验，型式认可，检验温度控制模块是否满足军用设备环境要求和系统电磁兼容性要求。

本文主要工作如下：

（1）了解温控系统的背景及意义，明确研究对象内容和研究目标。

（2）详细介绍温控系统的组成模块，加深对温控系统的了解，进一步对温控系统的

功能进行介绍，介绍温控系统的工作原理。

（3）检测温度控制模块是否满足军用设备环境要求。编制温控系统环境试验大纲，

详细介绍试验内容，高温试验、盐雾试验、湿热试验、倾斜摇摆试验、霉菌试验及振动试验。

（4）明确试验程序，了解试验流程和试验顺序。

环境试验的必要性：1.满足设备在最严苛条件下的正常工作；2.环境试验是军用产品

的强制性要求。

关键词：温控系统；控制方法；国军标；环境试验

Abstract

In this paper, the design of the temperature control module, operation principle of the temperature control system, temperature control system environment further development test program, environmental testing, inspection temperature control module meets the environmental requirements of military equipment and systems for electromagnetic compatibility requirements.

The main work is as follows:

(1) to understand the background and significance of the research, a clear research contents and goals.

(2) Details of the composition of the module temperature control system, a better understanding of the temperature control system, temperature control system further functions are introduced, describes the working principle of the temperature control system.

(3) the detected temperature control module meets the environmental requirements of military equipment. Preparation of environmental temperature control system test plan, detailing the content of the test, high temperature test, salt spray test, damp heat test, tilt swing test, mold test and vibration test.

(4) To clear the test procedures, test procedures and test sequence to understand

The necessity of environmental tests: 1 to meet the equipment to work under the most severe conditions; 2 environmental testing is a mandatory requirement for military products.

Keywords: temperature control system; control method; the military standard; environmental testing

目 录

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2发展现状

1.3研究目的及内容

1.4本文技术路线

第二章 温控系统

2.1温控系统的组成

2.2温控系统的系统组成工作原理

2.2.1系统组成

2.2.2滑油温度控制模块的工作原理

2.3控制方法——棒棒控制

2.4控制方法——PID控制

2.5本章小结

第三章 编制依据和标准

3.1编制依据和标准

3.2不同环境对设备的影响及国军标要求

3.2.1高温

3.2.2船舰设备高温环境要求

3.2.3潮湿

3.2.4盐雾

3.2.5船舰的盐雾要求

第四章 试验大纲

4.1高温试验

4.2盐雾试验

4.3湿热试验

4.4倾斜摇摆试验

4.5霉菌试验

4.6振动试验

4.7冲击试验

4.8主滑油温度控制模块电磁兼容试验

4.8.1电快速瞬变脉冲群抗扰度试验

4.8.2浪涌抗扰度试验

第五章 试验程序

第六章 展望

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

当船舶的主机在正常运行的时候，由于各类零部件之间存在着转动摩擦及滑动摩擦，在这种情况下，如果加入的润滑油温度不当，往往就不能使各连接部件充分的润滑及冷却，就可能导致主机零部件出现发热严重的现象，如果发热情况导致温度过高，在一定程度上会导致设备丧失性能并不可恢复。所以需要严格控制温度对设备的影响，在设计温度控制系统的时候，需要严格控制以下两个重要参数：滑油的温度和冷却介质的流量，这样才会让各个部件之间的润滑效果更好，从而减少磨损，减缓各个运动部件的疲劳强度，但同时需要温控系统对环境有一定的适应能力，根据以上所述,本文提出了“‘XX’型船用温控系统的环境试验大纲的编制”的课题。

滑油温度是机械运动（船舶机舱、甲板机械等等）过程中重要的控制条件，在设计温控系统的过程中，以往的滑油温度控制器通常由各种复杂的电路来组成，甚至包括各种不必要的电气元件，这样设计出的电路不够简洁，同时精度也受到质疑。基于以上条件，国内外温控系统的研究，主要集中在控制系统的组成和模块性能方面^[7]。

在主机运行过程中，需要温控系统对环境有一定的适应能力，能够满足各类环境下系统的正常功能，保证设备的稳定性和精度不受环境影响；比如高温试验、霉菌试验等等，对此，本文需要做出一定试验进行进一步的验证。

本文通过对温度控制模块硬件试制样机的环境试验，检验试制样机的功能和技术性能是否满足温度调节系统的技术要求；检验温度控制模块是否满足军用设备环境要求和系统电磁兼容性要求。

1.2发展现状

船舶在海面航行时，高盐度、高温环境使舰船装备遭受严重的腐蚀，除上述因素外，摇摆和倾斜、振动和冲击等在一定程度上都影响着船舶装备的适应性，我们做环境试验时必须考虑这些因素，环境试验是准确、高效评价装备环境适应性的重要手段之一，一直以来，世界各国都努力制定、完善了环境试验标准，从而了形成各有特色的标准体系，这些标准对温控系统的环境试验有着很好的指导意义^[8]。

美国在环境试验方面做出了很出色的效果，在世界各地共建立了各类装备环境试验站50余个。目前，美国已经花费大量时间和精力致力于环境试验，并对军用产品提出了明确要求，军用产品在出厂前必须首先进行环境试验才可以正常使用。

和美国类似，前苏联在全球各地区也建立了了各类装备环境试验站40余个。在前苏联解体后，因为政治军事的需要，俄罗斯保留了环境试验的场所，而这些试验场所和设备在一定程度上基本体现出了俄罗斯对环境试验的重视和军事水品^[9]。

日本军事装备环境试验场所虽然远远比不上美国和俄罗斯，但日本拥有特有的管理模式，对国家的军事装备进行全面的检验、生产，通过环境实验确保军用产品的规范化，通过环境试验严格审核军用产品，使产品在苛刻条件下依然正常运行。

环境试验是精确、高效评价装备环境适应性程度的有效手段之一。这也最大可能的增加了大家对环境试验的重视程度，多年以来，世界各军事强国都积极努力制定环境试验的标准，寻找新的试验方法，改善新的设备条件，模拟制造出新的环境，从而满足不同武器装备、不同使用环境的试验要求，在这种理念的引导之下，进而而形更具完善、更与时俱进的环境试验标准体系，这些标准对舰船装备的环境试验具有极其重要的指导意义^[10]。

1.3研究目的及内容

首先，对温控系统的硬件模块进行试验，查明其性能和组成，进一步明确检验试制样机的功能和技术性能是否满足温控系统的基本要求；同时检验温度控制模块是否满足军用设备环境要求和系统电磁兼容性要求等。

其次，在该研究课题之前，前期通过查阅资料，如：“钢质海船入级规范” ^[11]，国军标舰船环境条件要求^[12]，军用设备环境实验方法等等标准，对规范做出了一定的了解，同时与产品要求相匹配，将标准规范与实际产品相结合，进而对船舶温控系统有全面的认识，另一方面，通过对船舶温控系统的系统性能和模块组成进行探究，逐步了解温控系统的工作原理，进一步进行高温试验、盐雾试验、湿热试验、倾斜摇摆试验、霉菌试验及振动试验^[13]来观测温度控制模块是否满足军用设备环境要求。采用的试验设备如下：精密的万用表，信号发生器，精密温度表，高温实验箱，振动台，示波器，倾斜摇摆实验平台，盐雾实验箱，冲击机^[14]。

1.4本文技术路线

通过学习了解温控的结构和模块，认识温控系统的控制方法和控制理论，同时仔细查询国军标和钢质海船入级规范，学习了解规范内容，进一步编制温控系统环境试验大纲，最后进行环境试验，型式认可。

第二章 温控系统

2.1温控系统的组成

船舶主滑油温度是机舱的重要参数之一，通过控制滑油温度使主机更好的运转，减小磨损，同时要求温控系统有一定的环境适应能力，需要满足在最严苛条件下的正常运行。温度控制模块包括以下几个部分：信号转换模块、偏差调节模块、供电模块、电源模块、开关控制模块、转换模块、功率放大模块。

信号转换模块：将电阻变化成比例的信号，并形成与测量偏差成比例的信号；

偏差调节模块：偏差调节模块用于形成测量偏差的调节规律；

供电模块：该模块为供电模块，它向其它模块提供稳定的±27V直流电源；

电源模块：用于将外部供电转换为交流220V的电源；

开关控制模块：主要功能在于当温度偏差超过±7.5℃时，控制规律转换为开关控制；

转换模块：在转换模块中，主要用于将旋转变压器的转角信号转换为与之成比例的电压信号；

功率放大模块：用于控制信号的功率放大。

2.2温控系统的系统组成工作原理

2.2.1系统组成

图2.1.1-1温控系统组成原理图

测量组件组成：调节器，电液转换器，位置反馈组件，测量组件组成，该系统为双重负反馈系统，设定温度在温度调节器中转化为成比例的电压信号，电压信号然后与设定值进行比较，比较之后得到偏差信号，偏差信号进入调节器，控制电液转换器阀门开度，进而控制冷却水流量来控制滑油温度。

图2.1.1-1电液转换器

调节器的执行机构组成：电液转换器和阀门。

特点：直接通过开关控制阀门，而不能根据输入的信号进行线形控制阀门开度，控制系统在可靠性和运行寿命方面有优势。

工作过程:首先由温度传感器将温度信号转换成电阻信号，然后温度变送器通过设计电路将电阻值转换成电流信号；通过I/V电路转换为成为一定比例的电压信号；将电压信号与设定值进行比较，从而得出偏差；偏差信号进入调节器。

进行PID控制的基本原理如下：1.保证PID的控制部分的出现与位置反馈信号进行比较，并将比较的结果进行分析。2.将电液转换器的阀杆位移信号在旋转机构的作用下转换为成比例的角度信号；3.在一定的作用下，角度信号出现之后在旋转变压器的作用下转换成交流电压信号；最后再通过电路把此交流信号转换成直流电压信号。通过对控制信号与位置反馈信号比较得出偏差值的符号进行判定，当有一个线圈（1或者2）有电流导通的时候，那么衔铁3因为收到了电磁力的作用由中间位置向有电流导通的一侧线圈一侧出现偏转，由于3的偏转进而带动射流管4由中间位置向另一侧偏移（参照机械原理）；射流管的偏移，导致射流管两侧进气量发生改变，从而进一步引起活塞6上下腔室压力的改变，当上下压力改变的时候就会带动活塞移动；活塞移动改变柱塞8与塞座9的相对位置发生改变面积，影响柱塞和塞座相对面积的改变，从而通过实现冷却介质流量的改变，使滑油温度维持稳定。

2.2.2滑油温度控制模块的工作原理

滑油温度控制模块的原理图如附图所示。其工作原理：其中温度传感器的作用使将滑油温度信号转换成电阻信号，在偏差调节模块中通过I/V电路将电阻变化进一步转换成直流电压信号，将得到的直流电压再与设定值进行比较，从而得到偏差电压，得到的偏差电压与规定的调节范围相比较，偏差电压若在调节范围之内（2.5——7.5度），之后在偏差调节模块中进行PID调节，在PID中输出信号之后，进入功率放大模块，从而控制电液转换器阀门开度，电液转换器的作用是通过控制冷却水的阀门开度从而控制水温。机械机构所在的位置与阀门所在位置成正比关系，反馈组件通过机械机构的位置，进一步得出与阀门位置成正比的反馈位置信号，反馈信号一路送到功率放大模块的输入端进行再调节。

偏差电压若超出了调节范围，则进入备用通道，备用通道为棒棒控制，备用通道控制两路信号，一路 15V，一路-15V送到功率放大模块进行转换控制，之后过程与上一样。