不管采用何种类型的锅炉，其自动控制环节是类似的。概括地讲，辅锅炉的自动控制环节主要包括：水位自动调节、蒸汽压力自动控制、燃烧程序控制以及警报和保护环节。图4-3为船舶辅锅炉电气自动控制系统框图。

图4-3　船舶辅锅炉电气自动控制系统框图

1-蒸汽压力传感器；2-供油电磁阀；3-点火变压器；4-火焰传感器；5-锅炉水位传感器

1.浮子式水位调节系统

图4-4显示的是磁性浮子式水位调节器。它利用漂浮在水面上的浮子1作为水位感受元件，浮子上下浮动时绕支点2摆动，摆动的最大幅度即为高、低工作水位差。浮子作上下摆动时，固定在一端的磁铁3也跟着作上下摆动，从而带动磁铁6使电触点开关7动作，以实现对水泵主接触器的控制，由此组成了锅炉水位双位调节自动控制系统。这种调节器存在机械传动，因此故障率相对较高。

图4-4　磁性浮子式水位调节器

1-浮子；2-支点；3-磁铁；4-调节板；5、8-定位钉；6-触磁铁；7-电触点

2.蒸汽压力的自动控制

锅炉气压稳定的前提是必须保持蒸发量和送气量能量的平衡。燃烧过程自动调节的主要任务是使锅炉气压维持在规定值或是在规定的允许范围之内；同时为了保证燃烧良好，必须使供风量与供油量相适应。蒸汽压力的自动控制主要有双位控制和比例控制两种。

燃烧系统的双位控制，就是气压上升至设定值上限时，停止燃烧；而气压下降至设定值下限时，点火燃烧。采用双位控制系统，锅炉的点火和熄火比较频繁。如图4-3中的标注1所示，锅炉内的蒸汽压力作用于压力双位调节器，实际上它是一个压力继电器，如图4-5所示。当气压上升到设定值上限时，作用在波纹管上的力使电触头断开，使驱动油泵和风机的电动机断电停转，燃油电磁阀也关闭，锅炉熄火。炉内气压开始下降，当将至设定值下限时，压力继电器闭合将电路接通，风机和油泵起动，同时开启电磁阀，电点火器进行点火，锅炉重新燃烧，气压又开始上升，如此重复不已。上下限之间差值可以通过转动幅差弹簧上的调节螺钉加以调整。转动主弹簧1上的调节螺钉，可调整其设定气压值。双位调节系统的燃烧器只能在其额定供油量和停止之间进行切换。蒸汽压力不灵敏区（即上下限差值）的大小决定了切换的频繁程度。由于小型辅助锅炉对供汽压力的稳定性要求不高，不灵敏区可以适当增大，以减少起动的次数。但增大气压的不灵敏区也是有限度的，因而锅炉需要经常点火和熄火，使有关设备元件的起动和停止十分频繁，从而容易引起故障和使用寿命。在负荷不稳定而蒸发量较大的锅炉中，这种不利工况就更加明显。所以只有蒸发量小、负荷稳定的锅炉比较适宜采用双位自动控制系统。对于货船辅助锅炉，由于产生的蒸汽仅用于加热燃油、滑油以及日常生活用，它的蒸发量小（一般低于5t／h）、蒸汽压力低（一般低于1 MPa），对蒸汽压力的波动要求不高，一般都采用双位控制系统。

图4-5　YD-651型压力继电器

1-主弹簧；2-幅差弹簧；3-波纹管；4-杠杆；5-叉形臂；6-拉片；7-定位片；8-电触头；9-控制压力指针；10-差动值指针；11-接线柱

此外，为了弥补双位自动控制系统只有最大和零两种输出的特点，可采用多位调节系统。其特点主要是除了设置一个具有相当于锅炉高负荷喷油量的主喷油器外，还配置了一个相当于锅炉低负荷喷油量的辅助喷油器（甚至还有主喷油器带两个可切换使用的喷油器），辅助喷油器一般兼作点火喷油器，各喷油器配合不同的风量运行时，可有不同的产汽量。采用多位调节系统可以使锅炉不需经常点火和熄火，提高了运行安全性。

3.燃烧的程序控制

锅炉的程序控制是指对锅炉的起动和停止按预先设定好的时间顺序进行的自动控制，它属于时序程序控制系统。

图4-6是船舶锅炉的典型程序控制方案框图。从图中可以看出程序控制器通电的条件是蒸汽压力开关闭合及水位正常等；通电以后在40 s内预扫风，而扫风的条件是风机启动；在第40 s至第45 s时风门减小，点火器产生电火花，第42 s轻油电磁阀通电，使轻油供入点火喷油器雾化点火；如果点火成功，火焰探测器探测到火焰，第52 s重油电磁阀通电，向主喷油嘴供重油；若重油点火成功，第70 s轻油电磁阀断电；第72 s时程序停留在此位置，锅炉进入正常燃烧。对于风油比例调节的自动锅炉，点火成功后，调节器根据蒸汽压力的变化对风油按比例自动调节。

如果点火失败，则点火和喷油自动停止，同时进行后扫风，扫风结束后发出声光警报。有的锅炉还可以自动进行第二次点火。锅炉正常燃烧使蒸汽压力上升至上限值，则自动断油熄灭，后扫风；气压下降至下限值时自动点火燃烧。如果要正常停炉，可以认为发出指令，程序控制器再次通电，于第74 s至第94 s之间重油燃烧切换到轻油燃烧，第100 s时油泵停，在第100 s至第120 s之间后扫风，然后整个系统停止，下一次要启动则必须复位后启动。如果上述条件不满足要求，如水位太低，那么要水位调节系统工作使水位正常后才能使程序控制器通电；如果点火不成功，那就要切断油路，复位后重新执行程序。此外，图中还表示了极限低水位、蒸汽压力过高等8种报警保护系统，在实际系统中还可根据情况增加。

图4-6　船舶锅炉的典型程序控制方案框图

在程序控制系统中，其主要元件包括信号发送器、时序控制器、点火变压器及点火电极和火焰传感器。

信号发送器包括手动信号发送器和自动信号发送器。前者一般采用按钮和选择开关。后者采用各种自动继电器（俗称开关），如压力继电器、温度继电器、液位继电器等。用它们来接通或断开控制电路，以完成程序控制的起动和停止。

（1）时序控制器。时序控制器是辅助锅炉程序控制的核心部分。它根据起动信号发送器送出来的电信号接通或切断电路，或根据规定的时间来接通或切断电路。目前时序控制器分为有触点控制器、无触点控制器、可编程控制器和微型计算机控制器等。

有触点时序控制器：船上用得较多的主要有多回路时间继电器和凸轮式时间继电器两种，它们的工作原理类似。

图4-7　多回路时间继电器的结构简图

1-微型同步电机；2-电磁线圈离合器；3-减速器；4-标度盘；5-复位弹簧；6-爪形块；7-电触点(www.daowen.com)

图4-7是多回路时间继电器的结构简图。它主要由控制用微型同步电机1、电磁线圈离合器2、减速器3、标度盘4、复位弹簧5、爪形块6及几组电触点7组成。通电后电机转动，同时电磁线圈通过杠杆吸合离合器，从而经减速器带动标度盘以一定速度旋转。在旋转过程中，标度盘上按预定时间整定好的爪形块6分别推动常开或常闭电触点7，使之闭合或断开。因每组电触头都安排在不同控制电路中，所以就能在不同的时间将某个电路接通或断开。标度盘每转一圈完成所有起动步骤的时间在锅炉中常为60 s，时间继电器尚能借助其末尾一组常闭触头的断开而最后使电机停止转动，电磁线圈离合器则要在电源断开后才能脱开，这时标度盘依靠复位弹簧归复原位，以备下次起动之用。

无触点时序控制器：无触点时序控制器是利用晶体管的开关特性，使晶体管工作在饱和或截止状态，从而控制继电器通电或断开。延时作用是根据电容充放电原理组成的RC延时环节来实现的，其工作原理如图4-8所示。

图4-8　晶体管延时开关电路

（a）单管延时释放电路　（b）继电器延时通电电路

（2）点火变压器及点火电极。船用的自动点火装置，大部分通过点火变压器，将380 V的交流电压升至8 000 V或10 000 V，然后在点火极两端利用高压电尖端放电，产生火花点火。点火电极是两根2 mm的镍铬合金丝，它用耐高压电的瓷套管绝缘，固定在喷油器上，如图4-9所示。

图4-9　点火装置的结构示意图

1-点火电极；2-点火喷油嘴；3-主喷油嘴

图4-10　光敏电阻火焰传感器

1-光敏电阻；2-磨砂玻璃；3-耐热玻璃

（3）火焰传感器。火焰传感器用于监测炉膛内有无火焰，以便在锅炉起动点不着火或正常燃烧突然熄火时的报警和执行停炉保护程序，它是保证锅炉可靠运行的关键。辅助锅炉中常用的火焰传感器主要有光敏电阻、光电池和紫外线检测管。

光敏电阻元件是由涂在透明底板上的光敏层和金属电极引出线构成。光敏电阻的主要特性是接受光照射时其电阻值很小，无光照时其电阻值很大。图4-10是用光敏电阻组成的火焰传感器。由于光敏电阻1接受高温炉壁所辐射的可见光和红外线会使光敏电阻误动作，所以，在安装时要避免高温炉壁的辐射线直接照射到光敏电阻上。此外光敏电阻不可承受高温，否则会影响使用寿命。在光敏电阻的前面装有磨砂玻璃2可以阻挡红外线的透入，同时利用耐热玻璃3和空气的冷却，可以保证光敏电阻的温度不会超过规定的范围。

图4-11　光敏电阻火焰监视电路原理图

光敏电阻监视火焰的电路原理如图4-11所示。在图4-11（a）中，犚g是光敏电阻。无光照时，继电器J不动作；当有光照时，犚g阻值减小，电流增大，继电器J动作。在图4-11（b）中，光敏电阻犚g被光照射时有基极电流，因此集电极有电流使继电器J动作；无光照时，光敏电阻阻值极大，基极无电流，集电极无输出，继电器J因断电而释放。

光电池实际上也是一种半导体器件，它是利用油光照射后两电极之间产生电压的原理而工作的。图4-12是光电池控制原理图。图4-12（a）中采用RAR型硒光电池，当它接受光照射时，正负极之间将会产生小于1 V的电压，经过放大器MV后足以使继电器FR动作。图4-12（b）采用2CR11型光电池，当它接受光照射时，光电池两极之间将会产生0.5 V的电压，经过晶体管放大后使继电器J动作。光电池使用寿命长，而且它的光谱敏感范围仅限于可见光，而不是红外线，这对火焰的监视是合适的，因此现在在船上用得越来越多。

（4）警报及保护环节。在辅助锅炉运行过程中，为了达到安全、可靠、无人值班的目的，除了对锅炉水位与燃烧采用自动控制外，还必须对各种危险工况采取安全保护措施。当设置安全保护装置后，一旦在锅炉点火、升汽或运行中产生异常情况，相应的感受元件就能检测故障产生的原因，并发出声光警报，迫使锅炉熄火，后扫风，以免产生各种事故，导致锅炉及各种设备的损坏甚至伤及人身安全。概括地讲，对于不同类型的锅炉，主要有以下几种保护环节：

①极限低水位：由液位控制器检测；

②蒸汽压力过高：由压力调节器检测；

图4-12　光电池控制电路原理图

③点火失败、异常熄火：由火焰传感器检测；

④燃油压力过低：由油压力继电器检测；

⑤燃油温度过高或过低：由温度调节器检测；

⑥电动机过载：由热继电器检测。