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

жение при смещении поршня в любую сторону. Пружина имеет малую жесткость, а среднее ее усилие равняется приблизительно половине усилия на поршне. Работоспособность сервомотора при рабочем ходе 24 мм (±1 2 мм) равняется 80 кгс-см.

Сервомоторы управления скоростью и согласования нагрузок вместе со сдвоенными элементами сравнения собираются на сталь­ ных плитах. Дифференциальный рычаг, к которому шарнирно присоединяются штоки сервомоторов и тяга к регулятору дизеля, имеет на конце рукоятки для ручного управления скоростью. В це­ лом, эти узлы образуют исполнительные блоки управления, наве­ шиваемые на дизели.

Наибольшее перемещение тяги к регулятору под действием сер­ вомотора согласования нагрузок составляет 15% от перемещения той же тяги под действием сервомотора управления скоростью. Этого достаточно, чтобы компенсировать 100-процентное рассогла­ сование нагрузок при наклоне статической характеристики регу­ лирования в пределах 0—10%.

Система управления была подвергнута испытаниям на безмо­ торном стенде и на дизелях типа 4410,5/13.

Испытания цепей управления скоростью вращения дизелей по­ казали, что благодаря расположению элементов сравнения в не­ посредственной близости от сервомотора достигается достаточное быстродействие цепей при минимальном открытии сопел на 0,5— 0,75 оборота регулировочных винтов. При этом расход воздуха остается практически ничтожным и не превосходит расхода через постоянные дроссели в датчиках. Колебания и медленные «полза­ ния» системы в положениях равновесия отсутствуют. Увеличение открытия сопел более чем на два оборота регулировочных винтов может приводить к автоколебаниям и заметному увеличению рас­ хода воздуха. При дистанции управления ЗЭм перемещение поршня сервомотора в обе стороны без нагрузки совершалось минимум за 1,5 с, а с нагрузкой 10 кгс — приблизительно за 4 с. В том,числе время запаздывания сервомотора составляет около 0,5 с.

На стенде были сняты также характеристики цепей выравни­ вания нагрузок, которые оказались очень близкими к характери­ стикам цепей управления скоростью.

При испытаниях системы на двух параллельно работающих дизелях управление велось.через регуляторы скорости типа Р-11М. Скорость вращения дизелей изменялась в пределах 700— 1500 об/мин. Наклон статических характеристик регулирования был установлен 6 = 2%, чтобы усложнить условия работы системы и наиболее полно выявить ее устойчивость, быстродействие и точ­ ность. Расстояние от поста управления до исполнительных блоков равнялось 30 м.

На дизелях были сняты статические и динамические характе­ ристики системы управления при раздельной и параллельной ра­ боте дизелей. При всех испытаниях система управления работала

-174

устойчиво. Статические характеристики управления при незави­

торцы реек топливных насосов через толкатели нажимали на штоки

1200

20

800

10•

Рис. 50. Статические характеристики всережимного управления при параллельной работе дизелей

датчиков перемещений. Нагрузки параллельно работающих дизе­ лей согласовывались на номинальном режиме, после чего нагрузки при всех операциях управления больше не регулировались. На рис. 50 представлена статическая характеристика всережимного группового управления при параллельной работе с автоматическим выравниванием нагрузок. Скорость вращения дизелей изменялась от 750 до 1500 об/мин. На большинстве режимов нагрузки согласо­ вывались полностью. Максимальное расхождение нагрузок в от­ дельных точках не превосходило 1 кВт, что составляет ± 2 , 1 % от номинальной мощности дизеля. Полученные статические характе-

175

ристики управления при па­ раллельной работе следует считать вполне удовлетвори­ тельными. Снятые для срав­ нения аналогичные характе­ ристики параллельной работы

15 без коррекции нагрузки по- <» казали, что расхождения на-

§грузок могут достигать 16 °о и

щболее.

юНа рис. 51 приведена одна

2. из полученных осциллограмм =g переходных процессов всере-

5жимного управления дизеля-

«ми при параллельной работе, g Осциллограмма получена при I" скачкообразных перемеще­

йблизок к постоянному. При

срости, равный примерно 2,5%

176

лограмме равна ± 1 , 7 % от номинальной мощности одного ди­ зеля.

Испытания показали, что описанная система управления обла­ дает необходимой устойчивостью и обеспечивает плавное бессту­ пенчатое изменение скорости вращения параллельно работающих дизелей, а также точное согласование их нагрузок. По статическим и динамическим качествам система соответствует современным тре­ бованиям, предъявляемым к системам управления групповыми дизельными приводами.

24. СИСТЕМЫ АВАРИЙНО-ПРЕДУПРЕДИТЕЛЬНОЙ >

СИГНАЛИЗАЦИИ И ЗАЩИТЫ

Для автоматизации дизелей силового привода разработан и при­ меняется в настоящее время ряд систем, обеспечивающих аварий­ но-предупредительную сигнализацию и защиту, пуск и остановку дизелей. Как в отечественной практике, так и за рубежом такие системы имеют различную структуру, зависящую от назначения агрегата и объема автоматизирующих операций. Ниже приведены технические характеристики и рассмотрен принцип действия неко­ торых характерных систем автоматизации для различного типа дизелей силового привода. Широкое распространение получили системы АПС, состоящие из приемных реле, пульта управления и сигнализации типа СП-32Ф-3, выпускаемого отечественной про­ мышленностью. Эта система применяется для дизелей самых раз­ личных назначений и классов. Система обеспечивает надежное функционирование при температурах окружающего воздуха 0— 40° С, относительной влажности 95% при 25° С. Пульт СП-32Ф-3 выполнен в водозащищенном исполнении, устойчив к вибрации и тряске, что позволяет монтировать его непосредственно на дизеле или агрегате. Система выполняется в двух модификациях — на напряжение 24 В постоянного тока и 127 В переменного тока часто­ той 50 Гц. Пульт СП-32Ф-3 построен на контактных электромагнит­ ных реле МКУ-48.

Система обеспечивает аварийно-предупредительную сигнализа­ цию по одному уровню контроля следующих параметров: низкое давление смазочного масла, перегрев охлаждающей воды, перегрев смазочного масла.

При отклонении какого-либо из контролируемых параметров за установленные нормы включается расшифровывающая световая и обобщенная звуковая сигнализации. В комплект системы входят: приемные реле давления смазочного масла, перегрева охлажда­ ющей воды и перегрева смазочного масла, пульт управления и сигна­ лизации СП-32Ф-3, звуковой сигнализатор.

На рис. 52 представлена схема системы АПС. Работа схемы за­ ключается в следующем. При подаче питания через нормально зам­ кнутые контакты реле PI, Р2, РЗ запитываются сигнальные лампы Л1,Л2, ЛЗ с зелеными табло, свидетельствующие о включен-

177

ном состоянии системы и отсутствии аварийной ситуаций. При сра­ батывании какого-либо из приемных реле, контролирующих низ­ кое давление масла (РДМ), перегрев воды (РТВ) или перегрев масла

Питание

Рис. 52. Схема системы АПС с пультом СП-32Ф-3

(РТМ), подается питание на обмотку соответствующих электро­ магнитных реле PI, Р2 или РЗ. При включении одного из указан­ ных реле размыкается его нормально замкнутый контакт, обесто-

178

чивающий лампу с зеленым табло, и замыкается нормально разом­ кнутый контакт, запитывающий одну из ламп Л4, Л5 или Л6, име­ ющих красные табло с соответствующими расшифровывающими

питание на реле включения звукового сигнала Р4. Звуковой сиг­ нал, который может быть установлен в любом месте отдельно от пульта, включается через нормально разомкнутый контакт Р4. Выключение звукового сигнала может быть осуществлено обслу­ живающим персоналом ключом Кв. 3.

Использование двух сигнальных ламп — зеленой и крас­ ной — в каждой цепи обеспечивает двойную сигнализацию и дуб­ лирование визуального контроля за состоянием дизеля, поскольку при выходе из строя одной лампы функцию расшифровывающего сигнализатора сможет выполнять другая лампа. Однако наличие постоянно включенных трех зеленых лламп является недостатком системы, поскольку это связано с расходом энергии и необходи­ мостью частой смены ламп, имеющих ограниченный ресурс. Суще­ ственным недостатком рассмотренной системы является отсутствие защитных цепей и устройства для аварийной остановки дизеля.

Известное неудобство в эксплуатации вызывает отсутствие ав­ томатического восстановления цепи звукового сигнала и включе­ ние аварийной сигнализации о низком давлении смазочного масла при неработающем дизеле. Ряда указанных недостатков лишена система АПС, разработанная в ЦНИДИ. Эта система также яв­ ляется универсальной, позволяющей использовать ее для широкого ряда дизелей. Система включает в себя приемные реле, аварийное стоп-устройство, звуковой сигнал, пульт управления и сигнали­ зации и дистанционный щиток. Система спроектирована на кон­ тактных электроэлементах. Питание всех элементов осуще­ ствляется от источника постоянного тока напряжением 24В. Системой АПС обеспечивается:

контроль аварийных уровней по низкому давлению смазочного масла, перегреву воды и смазочного масла (РДМ, РТВ, РТМ);

обобщенная световая и звуковая сигнализация (местная или дистанционная);

защита дизеля (отключаемая с местного или дистанционного пульта).

При выходе за допускаемые пределы какого-либо из контроли­

схему подается через выключатель К- При этом через последова­ тельно соединенные, нормально замкнутые контакты реле PI, Р2

179

и РЗ подается напряжение на лампу Л4, сигнализирующую о на­ личии питания в системе и отсутствии аварийной ситуации. При срабатывании приемного реле запитывается соответствующее ис­ полнительное электромагнитное реле PI, Р2, РЗ. При высоких температурах воды или масла исполнительное реле становится на самоблокировку через свои нормально разомкнутые контакты,

и г? I .

Дистанционный пульт

Рис. 53. Схема системы АПС (унифицированный вариант)

180

обеспечивая этим самым запоминание аварийного сигнала до при­ хода обслуживающего персонала.

После срабатывания любого из исполнительных реле выклю­ чается лампа нормальной работы Л4 (с зеленым табло) и вклю­ чается расшифровывающая причину аварийной ситуации сигналь­ ная лампа Л1, Л2 или ЛЗ (красное табло). Одновременно с этим через нормально разомкнутые контакты, собранные по схеме ИЛИ, через выключатель Вк1 подается питание на стоп-устройство (СУ), останавливающее дизель. При необходимости обслуживающий персонал имеет возможность снять автоматическую защиту дизеля выключателем Вк1. В тех случаях, когда используется звуковой сигнал на местном щите, он подключается параллельно стопустройству. Такое подключение стоп-устройства и звукового сиг­ нала позволяет через Вк1 выключить их из работы при пуске ди­ зеля, когда при поданном питании на систему давление масла не достигло рабочего значения. Аналогичная операция используется в режиме работы системы с отключенной защитой. В случае под­ ключения дистанционного щитка питание на стоп-устройство по­ дается через выключатель Вк2, обеспечивая возможность дистан­ ционного отключения защиты. Кроме того, на дистанционном щитке может быть включен звуковой сигнал через выключатель ВкЗ. Снятие звукового сигнала на дистанции фиксируется лам­ пой Л5.

Следует отметить, что как в предыдущей, так и в рассматривае­ мой системе АПС не предусмотрена автоматическая блокировка цепи контроля давления смазочного масла. Однако аварийные сигналы этой цепи в рассматриваемой системе не запоминаются, что позволяет на момент пуска, не снимая питания с цепей системы, ключом Вк1 отключить защитное и звуковое устройства и ввести их в действие, после того как произойдет запуск дизеля и погаснет . лампа Л1, т. е. когда давление смазочного масла достигнет рабо­ чих значений и дизель выйдет на рабочий режим. Система может быть использована везде, где. необходима защита по трем контро­ лируемым параметрам с запоминанием аварийных сигналов )ia необходимый период, а также и в тех случаях, когда требуется дистанционный контроль и управление. Система обеспечивает аварийный контроль при длительной работе дизеля без обслужи­ вающего персонала. Универсальность схемных решений местного ' и дистанционного включения звукового сигнала, наличие цепей защиты и сигнализация нормального режима работы одной лампой выгодно отличает рассматриваемую систему от системы с пультом СП-32Ф-3.

Для газового дизеля, работающего в качестве привода нефтекачалки, в ЦНИДИ была разработана система аварийно-предупре­ дительной сигнализации и защиты с контролем четырех параметров. Система предназначается для работы с.дизелями небольшой мощ­ ности, оборудованными зарядным генератором с ременным приво­ дом от коленчатого вала. Передача момента на нефтекачалку

181

в установке производится через муфту сцепления и коробку пере­ дач. Система построена на контактных элементах и питается по­ стоянным током напряжением 12 В от тех же аккумуляторных ба­ тарей, которые являются источником питания для штатного электрооборудования дизеля. В систему АПС входят: приемные реле, контролирующие низкий уровень давления смазочного масла, перегрев головок цилиндров и перегрев смазочного масла, пульт управления и сигнализации, зарядный генератор, клапан выклю­ чения газа и реле выключения зажигания для аварийной оста­ новки.

Помимо контроля низкого давления, .перегрева смазочного масла и головок цилиндра система обеспечивает контроль аварий­ ного заклинивания штанги насоса нефтекачалки, обрыв или ослаб­ ление приводного ремня зарядного генератора, а в случае привода этим ремнем вентилятора охлаждения головок цилиндра — также нарушения в работе последнего.

Вкачестве приемных реле,- контролирующих низкое давление

иперегрев смазочного масла, используется прибор КР-2, а в каче­ стве приемного реле перегрева головок цилиндров — датчик типа РС-403-Д. Заклинивание штанги насоса нефтекачалки и выход из строя приводов зарядного генератора или вентилятора обдува цилиндров контролируются системой по снижению до определен­ ного уровня напряжения, снимаемого с генератора во время ра­ боты дизеля под нагрузкой. При любой аварийной ситуации сигнал запоминается в системе до прихода обслуживающего персонала и обеспечивается расшифровка причины аварийной остановки ди­ зеля.

На рис. 54 представлена схема системы АПС для газового ди­ зеля, работающего в качестве привода нефтекачалки.

Питание на систему подается ключом Вк через плавкие предо­ хранители Пр1 и Пр2. В действие система вводится после замыка­ ния контакта ВС (выключателя системы). Этим контактным уст­ ройством может быть конечный выключатель на рычаге включения муфты сцепления, срабатывающий при подключении дизеля к на­ сосу нефтекачалки, или датчик на выходных валах муфты сцепле­ ния или коробки передач, срабатывающий при включении дизеля на нагрузку. Поскольку ввод под нагрузку дизеля осуществляется для рассматриваемого случая обслуживающим персоналом, то на период запуска дизеля и его подготовки к приему нагрузки кон­ троль за основными параметрами производится мотористом по штатным измерительным приборам!

После нагружения дизеля контактом- ВС обеспечивается авто­ матическое включение в действие цепей контроля АПС, что весьма важно, так как дальнейшая работа агрегата происходит в течение длительного времени без обслуживающего персонала. Автоматиче­ ское включение схемы после выхода дизеля на рабочий режим исключает также необходимость блокировки цепей контроля давле­ ния масла.

182

При возникновении какой-либо аварийной ситуации срабаты­ вают соответствующие приемные реле Д, контакты которых запитывают цепи электромагнитных реле. В случае срабатывания

От зарядного п 7 генератора "

РЗ. Реле, сработав, становится на самоблокировку, получая пита- \

183