民國115年 高考三級 輪機技術 船用電學與自動控制
第4題
針對船用柴油機冷卻水溫度控制系統，請說明此一回授控制系統的基本 組成單元，並請說明各單元的作用。（25 分）
題目
針對船用柴油機冷卻水溫度控制系統，請說明此一回授控制系統的基本 組成單元，並請說明各單元的作用。（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、系統概述：船用柴油機冷卻水溫度控制屬單迴路回授控制，目的在維持缸套冷卻水出口溫度於設定值（約 70～85℃），避免低溫腐蝕與高溫熱應力。系統由設定點、比較元件、控制器、最終控制元件、被控程序及感測元件構成閉合迴路，訊號依序由感測端回授至比較端，再前向送至閥門。
- 二、感測元件：以電阻式溫度檢測器（Resistance Temperature Detector, RTD）或熱電偶（Thermocouple）量測冷卻水出口溫度，將溫度轉換為電訊號回授至控制器。其精度、響應時間與安裝位置直接影響控制品質，須避免裝設於死水區或氣泡聚集處。
- 三、控制器與比較元件：控制器接收回授訊號並與設定值比較得出偏差，依比例（Proportional）、積分（Integral）、微分（Derivative）運算輸出控制訊號，即 PID 控制。比例決定響應強度，積分消除穩態誤差，微分抑制超調，參數須依實際熱容量整定。
- 四、最終控制元件：多採三通調節閥（Three-Way Control Valve）或節溫器（Thermostatic Valve），依控制器輸出調整流經冷卻器（Cooler）與旁通（Bypass）的流量比例，改變散熱量以調節水溫。閥門須具失效安全（Fail-Safe）設計，失氣或失電時導向安全側。
- 五、被控程序與擾動：被控程序為柴油機與冷卻水系統的熱平衡，主要擾動包括主機負載變化、海水溫度、冷卻器污塞及泵浦流量。回授機制使擾動發生後自動修正閥位；建議併設高溫警報、低溫警報與手動旁通，並定期清洗冷卻器、校正感測器，以維持控制效能。
AI 依官方試題文字產生的參考解答，非考選部公告答案，內容僅供備考參考。