Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

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

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

24.10.2023

Размер:

10.38 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 / 2411 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 > Следующая >>>

нагрузки, приходящейся на один дизель. Здесь с выходными орга нами регуляторов, приводящими рейки топливных насосов, свя заны гидравлические датчики их положений 1.

Рис. 33. Схема электрической системы согласования на грузок

Они формируют давления, пропорциональные нагрузкам ди зелей. Эти сигналы через дросселирующие отверстия 2 подаются в уравнительный к коллектор 3, в котором создается давление, пропорциональное средней нагрузке на один дизель. Это давление и давление, пропорциональное нагрузке данного дизеля, подво-

• Рис. 34. Схема гидравлической системы согласования нагрузок

104

дятся в полости гидравлического сервомотора двойного действия 5. Последний корректирует величину нагрузки дизеля, перемещая подвижную втулку 6 золотника измерителя скорости 8. Благо даря этому изменяется равновесное состояние измерителя и до стигается необходимое смещение статической характеристики ре гулирования за счет перемещения сервомотора регулятора 7.

Секции данной системы встраиваются внутрь регуляторов непрямого действия и питаются от имеющихся в них масляных насосов. При параллельной работе дизелей все регуляторы объеди няются только одним общим трубопроводом, играющим роль уравнительного коллектора. Для придания определенности коор динатам поршней сервомоторов при равновесном состоянии си

стемы они	центрируются в некотором промежуточном положении
с помощью	пружины.

Преимущество данной системы состоит в ее симметричности. Это означает, что данная система позволяет легко выводить из параллельной работы и вводить в нее любой из дизелей с помощью кранов 4, не заботясь о сохранении ведущего дизеля в группе.

Механизм формирования сигнала средней нагрузки в уравни тельном коллекторе заключается в следующем. Каждый задатчик поддерживает перед дросселем свое индивидуальное давление,- зависящее от положения рейки топливного насоса и нагрузки соответствующего дизеля. Для поддержания этого давления дат чики стравливают или добавляют в трубопровод к дросселю определенное количество воздуха. В статике, при неизменном дав лении в коллекторе, алгебраическая сумма расходов через дрос

сели будет равняться нулю, т. е.
Qi + Q3 + Q3 +• • • + Qn		= о.
При малых перепадах давлений отсюда		можно записать
М (Pi - рк) + Щ (р2 - л) +	+ #	(р« - л) = о.

где k — коэффициент расхода через дроссель; / — площадь дрос селя; р к •— давление в коллекторе.

Полагая, что в идеальной симметричной системе k и f одина ковы для всех дросселей, получим

Pi + Pz + Ps Н	тЬ Ра =	ПРю
откуда
р,=~Ър-г	•	(П2)

"1=1

Таким образом, давление в коллекторе равняется среднему арифметическому подводимых давлений от п датчиков.

• Следует отметить, что системы согласования нагрузок по ведущему дизелю апробированы в большей степени и представ ляются более устойчивыми. Рассмотрим динамику этих систем,

105

считая характеристики их управляющих элементов релейными и пренебрегая инерционностью дистанционных связей и измеритель ных устройств.

Автоматическое согласование нагрузок дизелей по положениям органов топлпвоподачи сопровождается колебательным движением реек топливных насосов, которое в зависимости от параметров системы может, иметь вид затухающего или расходящегося про цесса. Задачей анализа является определение параметров системы, при которых процесс движения реек будет устойчивым и каче ственным, т. е. сходящимся достаточно быстро и при минимальном числе переключений управляющего элемента. Такой анализ осложняется рядом затруднений, вызываемых нелинейностью задачи.

Исследование процессов согласования реек топливных насосов выполнено для двух идентичных дизелей, жестко связанных с на грузкой. При этом запаздывания в системе не учитывались, внеш няя нагрузка в узких пределах изменения угловой скорости дизе лей считалась неизменяющейся, а степени неравномерности обоих регуляторов принимались одинаковыми.

Основное исходное уравнение процесса вытекает из системы дифференциальных уравнений регуляторов скорости ведущего и ведомого дизелей и уравнения установки в целом. Основное уравнение может быть представлено в следующем общем виде:

т 1 в + t i , + 4 i i = ( B - D ) - C T ' (пз)

где г), г]', т)"— относительная разность положений реек ведомого и ведущего дизелей и ее производные по безразмерному времени т. Введение переменной 17 позволяет изучать процессы выравнивания положений реек независимо от процессов изменения угловой ско

рости и исключить		из основного уравнения		время	установки;
А — параметр,	выражающий		влияние степени	неравномерности
регулирования	на	процесс	согласования нагрузок;		В — пара

метр, выражающий начальную асимметрию системы. В начале

процесса	согласования	при	т)0 = ± 1 Б т а х	= ±А/4,	в	конце
процесса	при т) = 0 В =	0;	С — параметр,	выражающий		интен

сивность действия корректирующего сервомотора и зависящий от разности положений реек и относительной величины зоны нечув ствительности управляющего элемента TJ,, следующим образом:

при	Т)		л* •	С =	0,	С > 0,
при	Т]	>		Л >	0	С > 0,
при	л	>	\|,	т} < 0		С	< 0 ;
D — параметр, выражающий			интенсивность				действия изодром-

ных устройств регуляторов при работе исполнительного серво мотора. Этот параметр зависит от разности положений реек точно так же, как и параметр С.

Уравнение (113) справедливо для дизелей с различными регу ляторами прямого и непрямого действия. При этом в случае

106

регуляторов прямого действия с упругоприсоединенным катарак том не учитывается масса измерителя скорости, а в случае регуля торов непрямого действия — масса и трение измерителя с золот ником. Значения безразмерных параметров А, В, С, D и времени т для отдельных типов регуляторов сведены в табл. 8.

Таблица 8. Значения параметров системы согласования нагрузок

					Тип р е г у л я т о р а
Парамета р а м е тр		Простейший		Р е г у л я т о р п р я м о г о		Р е г у л я т о р н е п р я м о г о действия
		р е г у л я т о р
		п р я м о г о		действия	с у п р у г о п р и с о е		с о с т а ю щ е й с я
		действия		диненным катарактом		н е р а в н о м е р н о с т ь ю			и н з о д р о м о м
Безраз						[6,Г, + ( 1 - Р			) 6,Г,]
мерное		' Г
					г , т к		brTtTs
время	х
А		«	т			w15	[бгГ,- + ( 1 - р ) б , Г 5 ] 2

В				Р	TtTK	р		s r r ( . r s
		2Е\	Г , J	2Е	@[Tt + TK)*	2Е		[6iTi+(l-p)drTsr-

С		V	т*	• v	т]т\	V		m
		2Е	гз	2E	(6;Гг + 7к )3	2Е	[6,Г, +	(1 -	р) &ГТ,]*

			к
D			0	V	Т1ТК	v		s f r ? r s
				2Е	(бг Г£ + Гк )2	2Е	[б;Г,- +	( 1 - р ) б г Г 5 р

В	таблице		обозначено: т — безразмерное				время; t — время
в с; б — степень неравномерности регулирования;								Тп	Тк— по

стоянные, зависящие от массы и вязкого трения регулятора и связанных с ним деталей; Ts, 7\- — постоянные сервомотора и изодрома регулятора; 8r, 6,- — степень неравномерности измери теля и изодрома; р — коэффициент обратного воздействия изме рителя на из одром; Е — поддерживающая сила измерителя веду щего дизеля; Р — разность поддерживающих сил измерителей ведомого и ведущего дизелей, являющаяся результатом различия реальных статических характеристик регулирования, неодина кового затяга пружин и т. д. и вызывающая расхождение реек топливных насосов; V— скорость изменения затяга пружины ре гулятора ведомого дизеля исполнительным сервомотором устрой ства.

Решение однородного уравнения, соответствующего основ ному уравнению (113), выражает свободное движение предвари-

107

тельно рассогласованных			реек в Симметричной системе (В"=		0)
без	устройства для	выравнивания нагрузок (С = 0,		D =	0).
	Анализ этого решения		при начальных условиях т =	0, т) =	1,
i l '	= 0 показывает,	что	в симметричной системе с остающейся

степенью неравномерности рейки всегда стремятся к согласован

ному состоянию 11 = 0. При этом в случае	А ^	1 процесс схожде
ния реек будет апериодическим, а при	А >	1 — затухающим

колебательным. В случае нулевой неравномерности начальное


рассогласование		будет оставаться				неизменным.
Рассматривая аналогичным образом несимметричную «систему
(В Ф 0)	без устройства		для	выравнивания				нагрузок	(С — 0,
D = 0),	можно	видеть, что рейки			в этом случае всегда стремятся
к остающемуся		рассогласованию			ц	=	4В/А.	При этом	в случае
нулевойнеравномерности			(А	— 0)		это	рассогласование		ц —>' о о ,

т. е. рейки будут садиться на противоположные упоры. В дальней шем при рассмотрении переходных процессов согласования поло жений реек за исходное состояние принимается состояние равно весия т] = 1 при В = А/4.

Для анализа вынужденного движения реек под действием устройства для согласования необходимо иметь общее решение основного уравнения (ИЗ). Общее решение такого уравнения складывается из решения соответствующего однородного уравне

ния и некоторого частного решения, зависящего от правой						части.
В области А <	1 (A =j= 0, А	=== 1) общее решение, найденное
методом вариации	произвольных	постоянных,			имеет вид
л = ^ е » . ' + к" + ~		[(В	-D	+ - £ )	- Ст] ,	(114)
где
«i = — -g- (1 — У"1 —А);		а2	=	(1 +	1 / 1 _ Л ) .

При схождении реек, предварительно рассогласованных на величину т] = 1, начальные условия т = 0, ц = 1 и ц' = 0 дают следующие значения постоянных в решении (114):

(115)

а,

Процесс согласования реек при малых и нулевых зонах нечув ствительности управляющего элемента слагается из процесса первоначального схождения реек и ряда последовательных забро-

108

сов с начальной скоростью v. Процесс заброса определяется на чальными условиями т = 0, ц = 0, которые дают постоянные:

а, — а, /

(116)

В области А > 1 (А Ф 1) общее решение исходного уравнения будет

	11 = е 2	(Ахsin ]Л4 —1 X -\- k.? cos			г	--
		+ ^ ( B - D	+ i ^ - C V ) .			(117)
Для	первоначального схождения реек от рассогласования
1	постоянные
		— 1				(118.)
						(118.)
Для заброса реек
	] /Л	2v
	] /Л	— 1				(119)
		* • — • т ( в - в + ^ ) .				(119)
		* • — • т ( в - в + ^ ) .
Решение уравнения (113) в случае Л =				1 можно		определить,
находя	предел т) по уравнению (117) при			А —> 1 и		постоянных
(118) и	(119).
При	этом для схождения реек получим
1! == 4 (В — D +		4С — Ст) — 4 ( я — £ +		4С — -1)-е'
	_ 2	( я - £ ) +	2 С - { - ) т е -		^ ,	(120)
а для заброса
	11 = 4(5 — D + 4C —Ст) —4(В—£> +				_ х_
	11 = 4(5 — D + 4C —Ст) —4(В—£> +				4 С ) е " 2
	- 2 ( 5 - D +		2 C - i ) те			4121)
						г

109

Вынужденное движение реек при А = О, когда степени не равномерности обоих регуляторов равны нулю, определяется путем отдельного решения уравнения (113) при А = 0.

В этом случае процесс схождения будет выражаться урав нением

1 1 = l + ( B _ D

+ C)(T +

e - t _ l ) _ ^ i .

(122)

Равновесное начальное состояние системы возможно только

при

Для

заброса в случае А

= 0 будем иметь

уравнение

( B _ D + C)(T +

e - ' - l ) — ^ - +

0(1

- е - * ) .

(123)

На основе приведенных уравнений построены систематические

графики

процессов согласования

реек i\ = / (т)

при

различных

значениях

параметров

А,

С и

начальном

рассогласовании

1] =

1 и

нулевой зоне

нечувствительности. Последнее

представ

ляет наиболее неблагоприятный случай с точки зрения устой чивости работы устройства, так как теряется демпфирующий эф фект трения в зоне нечувствительности. Анализ этих графиков (рис. 35) позволяет сделать следующие основные заключения об устойчивости работы и качестве переходных процессов:

1. Каждому сочетанию параметров Л и С соответствует опре деленное минимальное значение параметра D — D0, при котором теоретически наступает незатухающий автоколебательный про цесс изменения ц.

При D > DQ процесс будет сходящимся, а при D < D 0 — неустойчивым расходящимся, т. е. рейки будут безостановочно перемещаться от упора до упора в крайних положениях.

2. О ростом параметра А уровень D0		уменьшается,	а с ростом
^	^	137103	.
параметра С — увеличивается. При и	>•	.„ система будет

(A - j - zo) устойчива независимо от значения параметра С-

Вслучае регулятора без изодромных устройств (D = 0)

устойчивая работа при нулевой неравномерности регуляторов (А = 0) невозможна.-

3.При увеличении параметра А общее время процесса, число переключений и амплитуды забросов уменьшаются. При увеличе нии параметра С время уменьшается, но число переключений и амплитуды возрастают. При увеличении D в области устойчивости время уменьшается, а число переключений и амплитуды также возрастают.

4.В случае остающейся неравномерности (А Ф 0) качествен

ный	в целом	процесс возможен при А = 10,	С = 0,5 и D = 0,5
(£>0	= 0,35).	В случае нулевой неравномерности (А = 0) удовле
творительный		процесс имеет место при С =	0,5-^-2 и D = 5.

110

Рис. 35, Графики расчетных процессов согласования положений реек

'5. При больших значениях	параметра А	(А	> 1)	и малых С
(С <; 2) процесс заканчивается	в основном	за	время	выравнива

ния усилий затяжки пружин регуляторов. Фактическое время согласования положений реек может быть вычислено в этом случае по формуле

t = b^-.

(124)

Результаты изложенного анализа были проверены на экспе риментальном дизельном стенде, оборудованном специальной электрической системой управления по структурной схеме, изо браженной на рис. 33. Испытания показали хорошее совпадение реальных процессов управления скоростью и согласования на грузок с полученными по расчету. Выводы теории подтверждаются также результатами испытаний промышленных систем управле ния, которые показаны в гл. V.

Глава IV

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПУСКА И ОСТАНОВКИ, АВАРИЙНАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ И ЗАЩИТА ДИЗЕЛЕЙ СИЛОВОГО ПРИВОДА

13. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ДИСКРЕТНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Рассмотрение вопросов построения систем автоматизации пуска, остановки, аварийного контроля и защиты дизелей силового привода связано с задачами управления режимами объекта путем конечных воздействий на исполнительные органы. Последние могут находиться в одном из двух конечных состояний «включено* или «выключено», т. е. имеет место дискретный характер управ ления.

Дискретные системы автоматизации дизелей можно предста вить как состоящие из следующих частей (схема 2):

Поле	Поле	Поле
информации	управления	исполнения
Условия
эксплуата	Объект	управления
ции

поле информации, включающее в себя командные приборы, приемные реле и конечные выключатели, которые обеспечивают подачу необходимой информации о состоянии дизеля, приводи мого оборудования и об эксплуатационных условиях;

поле управления, перерабатывающее полученную информацию по заданному^ алгоритму (программе);

поле исполнения, включающее исполнительные механизмы для воздействия на объект управления •— дизель •— с целью измене ния его состояния в соответствии с характером полученной ин формации.

Поскольку процессы управления пуском, остановкой, контро лем, защитой характеризуются последовательным изменением конечных режимов работы дизеля, то системы автоматизации их

113

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 / 2411 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ