Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Кисельников В.Б. Системы автоматизации силового дизельного привода

.pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
24.10.2023
Размер:
10.38 Mб
Скачать

В. Б. КИСЕЛЬНИКОВ, А. Г. ПЛОТКИН

СИСТЕМЫ

АВТОМАТИЗАЦИИ

СИЛОВОГО

ДИЗЕЛЬНОГО

ПРИВОДА

1 v.' \

КОНТРОЛЬНЫЙи Э!1К-ЗЕМПЛЯР

ЛЕНИНГРАД „МАШИНОСТРОЕНИЕ" ЛЕНИНГРАДСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ 1973

К44 УДК 62—833.6

К и с е л ь н и к о в В. Б., П л о т к и н А. Г. Системы авто­ матизации силового дизельного привода. Л., «Машиностроение», (Ленингр. отделение), 1973. 240 с.

В книге рассмотрены задачи и особенности автоматизации сило­ вых дизельных приводов и технические требования к системам управ­ ления, регулирования, автоматизации пуска и остановки, контроля и защиты. Представлены результаты теоретического и эксперимен­ тального исследования переходных процессов управления дизель­ ными приводами с механической и гидравлической передачами. Освещены принципы построения, структура, параметры и алгоритмы работы отдельных систем. Приведены описания устройства и резуль­ таты испытаний современных систем автоматизации, применяемых на отечественных дизельных приводах. Показана конструкция вхо­ дящих в системы узлов.

Книга предназначена для инженерно-технических работников, связанных с разработкой и эксплуатацией силовых дизельных при­ водов. Она также может быть использована студентами вузов соот­ ветствующих специальностей.

Табл. 22. Ил. 63. Список лит. 22 назв.

Ре ц е н з е н т канд. техн. наук А. И. Распутине

Ре д а к т о р канд. техн. наук Г. X. Левин

334—161 К 038(01)—73 161—73

© Издательство «Машиностроение», 1973 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

В Директивах X X I V съезда КПСС указывается, что главная задача новой пятилетки состоит в обеспечении значительного подъема материального и культурного уровня жизни народа на основе высоких темпов развития социалистического произ­ водства, повышения его эффективности, научно-технического прогресса и ускорения роста производительности труда. В эпоху современной научно-технической революции одним из основных путей совершенствования индустриальной базы и повышения производительности труда является комплексная автоматизация производственных Процессов во всех сферах народного хозяйства.

В новой пятилетке особое внимание уделяется развитию дизелестроения и увеличению ресурса выпускаемых дизелей, который в ближайшие годы должен возрасти в 1,5—2 раза. Для решения этих задач большое значение имеет автоматизация дизельных установок.

Значительное место в производстве занимают дизели для силового привода различных механических агрегатов. Такие дизели широко используются в нефтедобывающей, • газовой, химической, горной, строительной промышленности и в других отраслях народного хозяйства.

На заводах дизельной промышленности создаются и осваиваются новые типы дизелей, специально предназначенные для силового привода.

Расширение сферы применения дизелей силового привода обу­ словливает необходимость их автоматизации. В первую очередь возникает необходимость в системах дистанционного автоматизи­ рованного управления (ДАУ) всережимной параллельной работой дизелей, в специализированных системах регулирования скорости вращения дизелей, в системах автоматизации процессов пуска, остановки и обслуживания, в системах контроля и защиты. В перспективе встают задачи создания систем комплексной авто­ матизации дизельного привода и потребителей мощности, в том числе систем объединенного управления установками по оптималь­ ным программам и систем централизованного контроля.

Реализация указанных систем связана со специальными ис­ следованиями силового привода, переходных процессов его ра­ боты, разработкой принципиальных схем и алгоритмов управле­ ния, методов анализа и расчета аналоговых и дискретных устройств, составляющих системы автоматизации дизельных при­ водов.

1*

3

Автоматизация силового привода повышает его производитель­ ность и снижает затраты на эксплуатацию. Системы автоматиза­ ции способствуют увеличению коэффициента использования мощ­ ности дизелей, сокращают время переходных процессов и вспомога­ тельных операций, ограничивают перегрузку дизелей и элементов передачи к потребителю, сокращают эксплуатационный расход топлива. Все это достигается за счет рациональных методов управ­ ления и регулирования установок. Вместе с тем повышается надеж­ ность, ресурс и безопасность работы приводов, уменьшаются расходы на обслуживание и облегчается труд персонала благо­ даря автоматизации процессов пуска, остановки, контроля и за­ щиты дизелей. Внедрение комплексных систем автоматизации си­ лового дизельного привода, наряду с повышением его эксплуата­ ционных показателей, дает значительный экономический эффект.

Настоящая работа является попыткой систематизировать и обобщить имеющийся опыт автоматизации силового дизельного привода, накопленный в Центральном научно-исследовательском дизельном институте (ЦНИДИ) и на заводах дизелестроительной отрасли.

В основу ее положены, в первую очередь, результаты иссле­ дований дизельных приводов и работ по созданию систем автома­ тизации, проводившихся в ЦНИДИ, в которых авторы принимали непосредственное участие. В книге рассматриваются особенности режимов работы силовых дизельных приводов, современное со­ стояние, структура и задачи создания систем автоматизации и предъявляемые к этим системам технические требования. Особо рассматриваются результаты теоретического, и эксперименталь­ ного исследования динамики процессов управления силовыми при­ водами с механическими передачами и гидротрансформаторами и приводятся рекомендации по наиболее целесообразным способам управления.

В книге.приводятся материалы по выбору, проектированию, анализу и расчету отдельных систем автоматизации дизельных, приводов. Описываются существующие и вновь разработанные системы автоматизации, результаты их стендовых и эксплуата­ ционных испытаний и конструкция входящих в них устройств.

Книга содержит сведения только об отечественных системах автоматизации дизельного привода и не претендует на охват всех

разработок, существующих

в данной области.

 

Автором гл. I I и I I I является

В. Б. Кисельников,

гл. IV —

А. Г. Плоткин. Остальные

главы

написаны авторами

совместно.

Глава I

ЗАДАЧИ АВТОМАТИЗАЦИИ СИЛОВОГО ДИЗЕЛЬНОГО ПРИВОДА

1. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ И РЕЖИМЫ РАБОТЫ СИЛОВОГО ДИЗЕЛЬНОГО ПРИВОДА

Под силовым дизельным приводом понимается агрегат, состоя­ щий из одного или нескольких дизелей и сопряженных-с ними элементов трансмиссии, приводящий в действие различные ста­ ционарные потребители мощности. Такие потребители отличаются большим разнообразием по назначению и характеристикам. Сюда относятся, например, гидравлические насосы, насосы для подачи раствора в буровых установках, поршневые воздушные компрессоры, компрессоры газоперекачивающих станций, роторы буровых установок, бетономешалки,' агломерационные мельницы, различные лебедки и другие агрегаты.

Особенности работы силового дизельного привода требуют применения и создания специальных систем и средств автомати­ зации, которые во многом отличаются от систем автоматизации судовых, тепловозных, транспортных и дизель-генераторных уста­ новок.

В настоящее время силовые дизельные приводы находят широ­ кое распространение в различных областях техники. Для силового привода используется до 30% (по мощности) всех дизелей, выпус­ каемых отечественной промышленностью. Расширение потреб­ ности в дизельном приводе вызвало необходимость разработки мощных приводных агрегатов, оснащенных современными систе­

мами автоматизации. Выпуск и освоение таких агрегатов

начат

на ряде дизелестроительных заводов. В качестве примера

можно

отметить силовые дизель-гидравлические агрегаты типа

СА-6,

СА-10, АДГ-1000 и др.

 

Широкое применение силового дизельного . привода

объяс­

няется рядом известных преимуществ дизелей по сравнению с дру­ гими первичными двигателями. К числу этих преимуществ отно­ сится прежде всего полная автономность работы дизелей, их эко­ номичность, возможность использования дешевых сортов топлива, малые весогабаритные показатели и надежность" в эксплуатации. Однако с точки зрения силового привода дизели обладают и су­ щественными недостатками, такимикак малый коэффициент за­ паса крутящего момента по внешней характеристике, ограничен­ ная способность выдерживать перегрузки, сравнительно узкие

5

Тип

ди з е л я

6415/18

6ЧН15/18

12415/18

12ЧН15/18

Таблица I. Дизели для силовых приводов

Марка д и з е л я

Назначение

Номинальнаямощ­

лвность. с.

Номинальнаяско­ об/минврость

Минимальнаяско­ об/мннврость

 

 

 

 

У1Д6-С2А

Для

лебедок и

165

 

других

механиз­

 

 

мов,

работающих

 

 

в

условиях низ­

 

 

ких

температур,

 

 

до —60° С

 

 

 

 

 

 

1500

500

У1Д6-250ТК-СЗ

Для

маневро­

250

 

У2Д6-250ТК-СЗ вых

тепловозов,

 

 

дорожных машин

 

 

и

лебедок

 

 

2Д12Б

Для транспорт­

300 1350

 

ных

установок,

 

 

дорожных машин

 

 

и

лебедок

 

 

1Д12Б

Для силовых

420

000

 

 

 

дизель-гидравли­ ческих агрегатов,

 

буровых

устано­

450

 

 

вок БУ-75

 

В2-400АВ-СЗ

Для

привода

500

1800

В2-500А-СЗ

лебедок и насосов

 

 

 

нефтебуровых

 

 

 

установок и ком­

 

 

 

прессоров и дру­

 

 

 

гих механизмов

 

 

Габариты (D X L X X В) в м

Вес в кг

Моторесурс п ч

1.756Х

1350

6000

Х0.887Х X 1,135

1.82Х

1.04Х

1450

1000

X 1,09

 

 

2.087Х

1600

8000

X 1,04Х 1,09

 

 

2.114Х

2000

7000 для

X I.052X

 

дорожных

X 1,23

 

машин;

 

 

 

4000 для

 

 

 

экскавато­

 

 

 

ров и

 

 

 

кранов

1.59Х

700

6000

X 1.052Х

 

 

X 1,16

 

 

1.818Х

1350

5000

X 1.036Х

 

 

X 1,033

 

 

1.573Х

1300

2500

X 1.036Х

 

 

X 0,901

 

 

И с п о л н е н и е

системКлассрегу­ лированияскорости

 

Арктическое

III

Общепромыш­

 

ленное

 

Общепромыш­ ленное, экспорт­ IV

ное и экспортнотропическое

 

В2-ТК-СЗ

Для

силовых

450

1250

600

2,022Х

 

6000

Общепромыш­

 

 

 

дизель-гидравли­

 

 

 

X 1,075Х

 

 

ленное

 

 

 

 

ческих

агрегатов

 

 

 

X 0,975

 

 

 

 

 

 

 

В2-800ТК-СЗ

Для

приводов

800

2000

 

2.022Х

1600

1000

Общепромыш­

 

 

 

 

 

 

 

насосных агрега­

 

 

 

X 1.075Х

 

 

ленное,

экспорт­

 

 

 

тов

 

 

 

 

X 0,975

 

 

ное,

экспортно-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тропическое

 

6ЧН21/21

2ЮД

Для

силовых

630

1200

 

3,15Х0,96Х

4800

20 000

Общепромыш­

 

 

 

дизель-гидравли­

 

 

 

X 1,83

 

 

ленное,

арктиче­

 

 

 

ческих

агрегатов

 

 

 

 

 

 

ское,

экспортное

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н

экспортно-

 

 

 

 

 

 

 

500

 

 

 

тропическое

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8ЧН21/21

Для

силовых

900

1500

 

 

 

III

 

 

приводов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8ЧН26/26

6Д49

Для

силовых

1050

1000

350

4.503Х

8000

2500

Общепромыш­

 

 

 

дизель-гидравли­

 

 

 

X 1,6X2,173

 

 

ленное

 

 

 

 

ческих

агрегатов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

агрегата

Н а з н а ч е н и е

М а р к а н тип

 

д и з е л я

Тип

 

 

 

БУ-75,

Для

привода бу­

12415/18

силовой

ровых

установок

 

агрегат

БУ-75

 

 

СА-5

Для

привода ле­

12ЧН15/18

 

бедок,

роторов и

 

 

насосов

буровых

 

 

установок

 

СА-6 -

Для приводов аг­

12ЧН15/18,

 

регатов

буровых

В2-ТК-СЗ

 

установок

 

АДГ-1000

Для

силовых

8ЧН26/26,

 

приводов

6Д49

СА-Ю

Для

силовых

6ЧН21/21,

(АДГ-600

приводов

2ЮД

 

Таблица

2.

Дизель-

Марка гидротранс­ форматора

Номинальная мощ­ ность в л. с.

Номинальная ско­ рость в об/мнн

Минимальная ско­

рость в об/мии

К. п. д. гидротранс­ форматора

ТТК-1

320

1350

550

ТТК-1-К

 

 

 

 

0,83

 

360

1500

560

 

ТТК-669

 

 

 

 

0,85

ТТК-932

850

880

0,835

ТТК-745

480

 

 

 

 

пределы изменения скорости вращения, невозможность запуска под нагрузкой, ухудшение пусковых качеств при низких темпера­ турах окружающей среды.

Многие из этих отрицательных особенностей дизелей преодоле­ ваются, с одной стороны, за счет использования соответствующих элементов в передачах к потребителю — гидротрансформаторов, электрических передач, гидромуфт и разобщительных фрикцион­ ных муфт, с другой стороны, отмеченные недостатки компенси­ руются оборудованием силовых приводов современными систе­ мами автоматизации.

Что касается пусковых качеств .дизелей при низких темпера­ турах окружающей среды, то они могут быть улучшены путем предпускового подогрева дизеля или использования специальной пусковой жидкости.

В табл. 1 и 2 представлены параметры основных типов дизелей и дизель-гидравлических агрегатов, изготовляемых нашей про­ мышленностью для силовых приводов.

гидравлические агрегаты

а

 

ч

а

 

в

г а

вВескг

Моторесурс

£>

 

 

Эх

 

 

3.17Х 3100 6000

X1,6X2,0

4400 7000

3.935Х

5615

6000

X 1.66Х

 

 

X 2,025

 

 

5,542 X

13 700

25 000

Х1.906Х

X 2,963

 

 

3.950Х

8000

20 000

X 1,5X2,640

И с п о л н е н и е

Общепромыш­

ленное

Общепромыш­ ленное и экспорт­ но-тропическое

Общепромыш­ ленное, арктиче­ ское, экспортное и экспортно-тро­ пическое

Система управления

Пневмати­

ческая

Электри­

ческая

Пневмати­

ческая

Класс систем регу­ лирования скорости

III

IV

III

Система пуска

Электри­

ческая

или

пневмати­

ческая

Электри­

ческая

На рис. 1 в качестве примера показан общий вид современного силового дизель-гидравлического агрегата типа СА-10. Этот агре­ гат имеет на выходном валу номинальную мощность 480 л. с. и предназначен для силового привода насосов, роторов и лебедок буровых установок, а также других потребителей мощности. Агре­ гат состоит из дизеля типа 6ЧН21/21 мощностью 630 л. с. при 1200 об/мин, и комплексного гидротрансформатора типа ТТК-745, собранных на общей раме. Агрегат оборудован пневматической системой дистанционного управления, всережимным регулятором скорости прямого действия и электрической системой автоматиза­ ции пуска, сигнализации и защиты. Все эти системы рассмотрены ниже вместе с системами автоматизации других отечественных дизелей силового привода.

На рис. 2 в качестве примера показаны характеристики ди­ зеля типа 6ЧН21/21 и выполненного на его основе дизель-гидрав­ лического агре/ата СА-10. На рис. 2, а представлены регуляторная и внешняя характеристики дизеля. Из этого, рисунка видно,

8

9

то

Рис. 1. Общий вид силового дизель-гидравлического агрегата СА-10

что скорость вращения дизеля может изменяться в пределах 500— 1200 об/мин (при'номинальной нагрузке). Коэффициент приспособ­ ляемости дизеля, или коэффициент запаса его крутящего момента по внешней характеристике, составляет 1,12. Это достигается с по­ мощью системы регулирования скорости вращения со специаль­ ным корректором статической характеристики. На рис. 2, б дана внешняя характеристика агрегата с гидротрансформатором. Из сопоставления приведенных характеристик видно, что примене­ ние в трансмиссии гидротрансформатора позволяет получить на выходном валу агрегата крутящий момент, в 3,3 раза превышаю­ щий крутящий момент самого дизеля на номинальном режиме

а) Мд, кгс-м

 

 

 

 

njj.ofyhuH'

 

 

 

МвыхЛС

600

 

 

 

 

 

 

 

 

600

500

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

400

 

 

 

 

\

 

 

 

 

 

300

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

200

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

500

650

800

950

1100 1250

W0

600

800

1000 1200

 

 

 

 

 

пд,о6/мин

 

 

 

Я1ых,о5/мин

Р и с . 2 .

Характеристики

дизель-гидравлического

агрегата

СА-10; а —

регуляторная и внешняя

характеристика дизеля

6ЧН21/21;

б — внешние

 

 

 

характеристики агрегата в целом

 

 

 

Характеристики отдельных потребителей мощности силового дизельного привода весьма многообразны и требуют работы при­ водов в различных режимах по нагрузке и скорости вращения. В большинстве случаев крутящий момент на валу потребителей мощности является переменным. При отсутствии гидротрансфор­ матора в трансмиссии все изменения внешней нагрузки передаются на дизель.

Скоростные режимы силового привода также часто бывают пе­ ременными. При этом в зависимости от назначения потребителя скорость дизеля периодически изменяется либо оператором, либо под действием специальной системы автоматического регулирова­ ния установки.

В ряде случаев для дизелей силовых приводов характерна так называемая всережимная параллельная работа, при которой группа из двух, трех и более дизелей может работать параллельно на общий потребитель мощности через жесткие или гидравличес­ кие передачи в широком диапазоне скоростей и нагрузок.

и

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ