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

числом 43,3, разобщительной многозубчатой муфты, сельсина приемника типа СС-404 с поворотным корпусом, контактного приспособления и индикатора включения дистанционного управ­ ления. Обратная связь осуществляется через передачу от вы­ ходного вала к корпусу сельсина. Величина зоны нечувствитель­ ности контактного приспособления и момент трения на оси сер­ вомотора при наладке блока могут регулироваться. Для выключе­ ния сервомотора дополнительно предусмотрены концевые микро­ выключатели, предотвращающие повреждения механизма при по­ садке его на упоры в крайних положениях. Максимальный воз­ можный угол рассогласования роторов сельсина-датчика и сель­ сина-приемника не превосходит 160°. Это гарантирует сельсинную передачу от опрокидывания при резких рывках датчика или ложное их согласование при включении дистанционного управ­ ления. Поэтому в данном исполнительном блоке используется простое контактное приспособление без накопителя рассогласо­ вания.

С помощью зубчатой муфты исполнительный блок при местном управлении может отсоединяться от передачи к регуляторам. Муфта выполнена таким образом, что допускает включение только при одном согласованном угловом положении выходного вала и корпуса сельсина-приемника. Конструкция блока удобна для осмотра и настройки и закрывается сверху общим алюминиевым кожухом.

27. УЗЛЫ СИСТЕМ СОГЛАСОВАНИЯ НАГРУЗОК

нагрузок дизелей..

Первый сервомотор — следящий, непрямого действия — по конструкции аналогичен сервомотору, показанному на рис. 60. Сервомотор коррекции нагрузки — неследящий, двухполостной, прямого действия. Конструкция его' представлена на рис. 61.

Сервомотор состоит из алюминиевого корпуса / с запрес­ сованной в него бронзовой втулкой, поршня со штоком 2, центри­ рующей пружины 3 и крышек 4 и 5. Поршень и шток уплотняются в цилиндре с помощью резиновых колец круглого сечения. Дав­ ление от датчиков положений реек топливных насосов ведущего и данного (ведомого) дизеля подводится по обе стороны поршня. При рассогласовании этих давлений поршень перемещается и че­ рез дифференциальный рычаг (на чертеже не показан) действует на опору пружины регулятора скорости ведомого дизеля, кор­ ректируя его нагрузку.

Центрирующая пружина служит для придания статической определенности системе согласования нагрузок. Благодаря опоре -концов этой пружины на шайбы пружина деформируется при от-

214

клонении поршня в любую сторону. При исчезновении сигнала рассогласования нагрузок пружина стремится установить пор­ шень в среднее положение.

Исполнительный блок электрической системы согласования нагрузок питается переменным током напряжением 110 В часто­ той 50 Гц. Основными элементами блока являются сервомотор коррекции нагрузки с шестиступенчатым цилиндрическим редук­ тором, сельсин-дифференциал с поворотным корпусом и контакт­ ное устройство. Элементы блока собраны на стальной плите раз­ мером 95 X 190 мм. Выход редуктора сервомотора через дифферен­ циал соединяется с опорой пружины регулятора скорости. Пово­ ротный корпус сельсина-дифференциала через зубчатую пере-

Рис. 61. Пневматический сервомотор коррекции нагрузки

дачу приводится от выходного валика регулятора, связанного с рейкой топливного насоса. Электрический сельсин исполнитель­ ного блока соединен с аналогичным сельсином-датчиком поло­ жения рейки ведущего дизеля.

При равенстве нагрузок данного ведомого и ведущего дизе­ лей, когда положения их реек согласованы, контактное устрой­ ство выключено и сервомотор неподвижен. При расхождении на­ грузок и положений реек ротор сельсина отклоняется и включает контактное устройство. При этом сервомотор будет изменять затяг пружины регулятора, а выходной валик регулятора будет' поворачивать корпус сельсина и вместе с ним ротор сельсина до тех пор, пока положения реек не будут согласованы и контакт­ ное устройство не выключит исполнительный сервомотор.

Сервомотор коррекции нагрузки—типа АСМ-100. На валу сервомотора имеется регулируемый фрикционный тормоз, поз­ воляющий изменять выбег системы. Тормоз представляет собой стальной, каленый и шлифованный диск и такую же колодку, нагружаемую пружиной. Поворотный корпус сельсина имеет на наружной поверхности контактные кольца, с которыми соприка­ саются токоподводяшие щетки. Корпус поворачивается на ди­ сковой шариковой опоре. Контактное устройство представляет собой диск на валу ротора сельсина, имеющий прорезь, в которую входит водило с двумя контактами. Конструкция устройства поз-

215

воляет регулировать контактный зазор и не препятствует повороту ротора сельсина на любой необходимый угол в пределах ±180°. Рабочий угол поворота корпуса и ротора сельсина не превышает 160°, что исключает возможность опрокидывания сельсинной связи.

При использовании данного блока на ведущем дизеле группы его сервомотор должен быть отключен, а ротор сельсина зафик­ сирован неподвижно.

Описанный исполнительный блок может быть установлен на любом регуляторе скорости прямого и непрямого действий. Он обеспечивает согласование нагрузок параллельно работающих дизелей с точностью до 2% за время около 5 с после окончания возмущающего воздействия.

28. РЕГУЛЯТОРЫ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ

Для регулирования скорости вращения силовых дизельных приводов применяются регуляторы прямого и непрямого действий. На дизелях семейства Ч и ЧН 15/18 широкое распространение получил регулятор прямого действия, навешиваемый на топлив­ ный насос. Этот регулятор может поддерживать любое заданное число оборотов дизелей в пределах 500—1500 об/мин, а для от­ дельных модификаций дизелей — до 2000 об/мин [15].

Основными элементами регулятора являются центробежный измеритель скорости, выполненный в виде шести шаров, выходной рычаг, связанный с рейкой топливного насоса, главные пружины растяжения, управляющий рычаг, насаженный на входной вал регулятора, и корпус.

Составной частью регулятора является также упругоприсоединенный воздушный катаракт, связанный со свободным концом рейки топливного насоса. Кроме того, для ограничения макси-. мальной подачи топлива напротив торца рейки предусмотрен регулируемый упор.

Регулятор работает следующим образом. При повороте вход­ ного валика и управляющего рычага пружины измерителя растя­ гиваются, и выходной рычаг прижимается к толкателю. При этом шары, находящиеся в пазах крестовины, зажимаются между кони­ ческой и плоской тарелками, а выходной рычаг увеличивает подачу топлива. Дизель начинает разгоняться. По мере увеличения его скорости грузы расходятся и постепенно уменьшают подачу топ­ лива до уровня, соответствующего внешней нагрузке. Заданная скорость вращения дизеля будет достигнута, когда силы пружин'

игрузов уравновесятся.

•При уменьшении заданной скорости действие регулятора совершается в обратном порядке. Таким образом, поворотом входного валика регулятора задается различное натяжение пру­ жин измерителя скорости, что, в свою очередь, предопределяет заданную скорость вращения дизеля. Максимальный угол пово-

216

рота валика управления ограничивается упорными винтами, имею­ щимися на корпусе регулятора снаружи. Положение нижнего упорного винта устанавливается при регулировке номинальных значений мощности и скорости вращения дизеля. Положение верхнего упорного винта соответствует прекращению подачи топ­ лива и остановке дизеля через регулятор.

Конструктивная особенность данного регулятора состоит в том, что пазы крестовины, направляющие грузы, выполнены не радиально, а тангенциально по отношению к оси крестовин. Поэтому грузы могут реагировать не только на изменения угловой ско­ рости, но и на возникающие при этом угловые ускорения измери­ теля. Это способствует улучшению динамических показателей регулятора.

Результаты испытаний регуляторов этого типа показывают, что по степени нестабильности числа оборотов на установившихся режимах они обеспечивают показатели на уровне IV класса точ­ ности по ГОСТ 10511—63. Это связано с повышенной нечувстви­

На рис. 62 представлена конструкция всережимного регуля­ тора скорости, устанавливаемого на дизель-гидравлические агре­

прямого действия, с упругоприсоединенным катарактом, изме­ няемым наклоном статической характеристики регулировения, корректором статической характеристики и встроенным пневма­ тическим сервомотором дистанционного управления (пневмоголовкой). Основные данные регулятора следующие:

Регулятор состоит из следующих основных частей: нижнего корпуса 7, пневмоголовки 3, привода к измерителю угловой ско­ рости с упругой муфтой 8, измерителя скорости с пружиной 6, упругоприсоединенного катаракта 5, устройства для изменения наклона статической характеристики, указателя подачи топлива, корректора статической характеристики с ограничителем макси­ мальной подачи топлива 4, сервомотора дистанционного управле­ ния 2 и механизма ручного управления• 1.

217

Нижний корпус и пиевмоголовка регулятора стянуты четырьмя шпильками. В нижнем корпусе расположены: привод к измери­ телю скорости, измеритель скорости, устройство для изменения статизма, катаракт, корректор и указатель подачи топлива. В пневмоголовке находится сервомотор дистанционного управ­ ления и механизм ручного изменения скорости.

Рис. 62. Регулятор скорости прямого действия со встроенным пневматическим сервомотором упра­ вления

Привод к измерителю угловой скорости включает в себя коническую шестерню и муфту, состоящую из верхней полумуфты, нижней полумуфты и пружин. Муфта служит для гашения коле­ баний угловой скорости, возникающих вследствие неравномер­ ности вращения коленчатого вала.

Измеритель угловой скорости состоит из крестовины, закреп­ ленной на валу регулятора, и четырех грузов. Грузы насажены на оси, которые вместе с грузами свободно вращаются на шарико-

218

подшипниках. Грузы имеют форму угловых рычагов. Нижние" части грузов несут на себе ролики, которые через упорный шари­ коподшипник передают на муфту усилие, создаваемое центробеж­ ной силой грузов при вращении крестовины. Муфта вмонтирована в стакан, который имеет ушки для соединения с двуплечим ры­ чагом, сидящим на шпонке на выходном валике регулятора. Выходной валик при помощи тяг и рычагов связан с рейкой топ­ ливного насоса.

Приложенное к муфте усилие от грузов уравновешивается уси­ лием со стороны сервомотора управления, а также пружиной'изме­ рителя и пружиной механизма изменения статизма регулирования.

Упругоприсоединенный катаракт служит для повышения устой­ чивости работы системы регулирования и состоит из поршня, соединенного через пружину с двуплечим рычагом. При движении поршень, перегоняя масло через регулируемое отверстие, встре­ чает сопротивление, благодаря чему пружина катаракта дефор­ мируется и обусловливает дополнительный исчезающий статизм регулирования при переходных процессах.

Устройство для изменения степени неравномерности включает в себя пружину, рычаг и сектор. Для изменения степени неравно­ мерности поворачивают сектор по часовой стрелке до совмещения его наружной кромки с делением на корпусе регулятора.

Указатель подачи топлива состоит из собственно стрелкиуказателя, закрепленной на выходном валике регулятора, и планки с делениями. Среднее деление на планке соответствует подаче топлива при 50% нагрузки, верхнее — при холостом ходе и ниж­ нее — при 100% нагрузки.

Корректор статической характеристики регулирования с огра­ ничителем подачи топлива представляет собой шток с буртиком, опирающийся на дополнительную пружину, которая -заключена во втулке с резьбой на наружной поверхности. Втулка ввинчена в нижний корпус регулятора. Вращая эту втулку, можно изме­ нять положение корректора по вертикали. Корректор регулируется на работающем дизеле таким образом, чтобы при номинальном крутящем моменте и номинальной скорости дизеля двуплечий рычаг измерителя, опускаясь, касался буртика корректора. При нажатии рычага на буртик вступает в действие пружина коррек­ тора, обеспечивающая сильное увеличение статизма регулиро­ вания при увеличении крутящего момента дизеля сверх номиналь­ ного (см. технические требования к регуляторам скорости дизель­ ных приводов, изложенные в гл. I).

При достижении максимального требуемого значения крутя­ щего момента дизеля буртик корректора садится на кромку втулки, максимальная подача топлива ограничивается и дизель выходит на внешнюю характеристику.

Мембранный сервомотор дистанционного управления, находя­ щийся в верхней головке регулятора, воспринимает управляющее давление от задатчика и передает усилие через стакан непосредст-

219

венно на муфту регулятора. Для обеспечения основного наклона статической характеристики регулирования используется пру­ жина измерителя скорости, заключенная внутри сервомотора. Она

Пружина измерителя используется также при местном руч­ ном изменении скорости дизеля. Для этого в головке имеется рукоятка с винтом, с помощью которой можно затягивать пру­ жину. При этом цепь дистанционного управления автоматически отключается, так как полость над мембраной соединяется с атмо­ сферой. Такое устройство исключает случайную подачу на регу­ лятор двойного управляющего сигнала от местного и дистанцион­ ного управления и недопустимое повышение скорости дизеля.

Для регулировки первоначального положения пружины и ми­ нимальной скорости дизеля, а также для возможности ручного выравнивания нагрузок дизелей при параллельной работе в верх­ ней головке имеется винт, с помощью которого можно в опреде­ ленных пределах перемещать опору пружины.

Результаты испытаний регулятора подробно описаны в гл. V- Регулятор РН-30, применяемый на дизеле 8ЧН21/21, является

тель скорости регулятора — центробежного типа, с конической пружиной переменного шага. Исполнительный сервомотор — гидравлический, с дифференциальным поршнем. Жесткая обрат­ ная связь с переменным регулируемым передаточным отношением служит для изменения наклона статической характеристики, гидравлическая изодромная обратная связь — для обеспечения устойчивости процесса, регулирования при нулевом статизме и повышения устойчивости при остаточных статизмах. Обе обрат­ ные связи-—силового типа, при перемещениях поршня сервомотора обеспечивают силовое воздействие на измеритель скорости. Регу­ лятор имеет автономную систему масляной циркуляции, включаю­ щую реверсивный шестеренчатый насос и пружинный аккумуля­ тор, регулирующий и стабилизирующий давление в напорной магистрали. В механизм регулятора введено специальное устрой­ ство для коррекции статической характеристики.

Конструкция регулятора допускает присоединение различных блоков дистанционного управления. В рассматриваемой модифи­ кации регулятора управление скоростью производится с помощью навешенного пневмогидравлического исполнительного устройства.

Регулятор имеет указатель положения сервомотора и указа­ тель уровня масла, вынесенные на лицевую сторону. Передача движения к "рейке топливного насоса производится от выходного валика сервомотора, концы которого выходят на боковые стороны регулятора. Измеритель скорости получает вращение от верти­ кального валика в приводе регулятора.

220

Регулятор оборудован стоп-устройством для аварийной оста­ новки дизеля от аварийных датчиков, посылающих электрический сигнал электромагниту, упрайляющему стоп-золотником. Основ­ ные технические данные регулятора следующие:

Пределы изменения скорости дизеля на режиме холостого хода в об/мин 500—1600 Полный конструктивный угол поворота входного валика управления

В5 т-

Рис, 63. Принципиальная схема регулятора скорости непрямого действия

В процессе поддержания установленной скорости взаимодей­ ствие основных элементов регулятора происходит следующим образом (рис. 63). При падении скорости вследствие увеличения нагрузки грузы измерителя / сходятся, а золотник 10, связан­ ный с муфтой 11 измерителя, опускается й открывает нижнее окно во втулке, связывая масляную магистраль с управляющим каналом 8.

Верхнее сливное окно втулки при этом закрыто. В результате масло под давлением поступает в полость, образованную поршнем

221

сервомотора 2 большего диаметра. Равновесие поршня нарушается, и он перемещается в сторону увеличения подачи, преодолевая усилие со стороны поршня меньшего диаметра, постоянно нагру­ женного давлением масла, и усилие от реек топливных насосов, соединенных с рычагом 3.

При уменьшении нагрузки и разгоне дизеля золотник 10 поднимается, сообщая большую полость сервомотора со сливным окном, в результате чего поршень сервомотора 2 движется в сто­ рону уменьшения подачи топлива под постоянным усилием мень­ шего поршня.

Процесс регулирования заканчивается, когда восстановится соответствие менаду фактической нагрузкой дизеля и подачей топлива. Устойчивость регулирования при нулевой и малых статизмах обеспечивается изодромным устройством, состоящим из дающего поршня 4, связанного с сервомотором, принимающего

из изодромной полости. Изодромное устройство при переходном процессе воздействует на золотник так, чтобы последний вернулся в исходное положение, т. е. действует всегда против его движения. Кроме силового воздействия на золотник и измеритель, изо­ дромное устройство как бы увеличивает статнзм измерителя. Силовое воздействие после окончания переходного процесса исчезает, не нарушая тем самым первоначальной регулировки измерителя. Для изменения статизма силовая обратная связь осуществляет с помощью рычагов перемещение верхней точки пружины измерителя, пропорциональное перемещению поршня сервомотора. Направление движения подобрано таким образом, чтобы увеличению подачи топлива отвечало уменьшение затяга пружины измерителя.

Давление масла создается реверсивным шестеренным насосом 7 и поддерживается аккумулятором 9, который перемещает излишки масла в сливное отверстие после, достижения установленного давления. Изменение скорости дизеля производится с помощью пневмогидравлического позиционера", воспринимающего сигнал от пневматического задатчика.

29. ПРИБОРЫ ДИЗЕЛЬНОЙ АВТОМАТИКИ

Приемные реле

Как уже отмечалось ранее, существенной и важной частью систем автоматизации являются приемные реле, вырабатывающие информационный сигнал в зависимости от состояния контроли-; руемой среды, и исполнительные устройства, позволяющие реализовывать командные сигналы в управляющее воздействие на объект автоматизации. Большинство из приемных реле и исполнительных устройств размещается непосредственно на дизеле и работает

222

в весьма тяжелых условиях. Опыт показал, что для обеспечения надежной работы этих устройств необходимы специальные конст­ рукторские разработки, направленные на обеспечение высоких технических характеристик приемных реле й исполнительных устройств с учетом специфичных условий эксплуатации их на дизелях.

Важно отметить, что создание унифицированного комплекта приборов и устройств дизельной автоматики облегчает организа­ цию серийного производства на специализированных предприя­ тиях.

Все разнообразие задач ввода информации в схемы управления по состоянию дизелей силового привода или их обслуживающих систем может быть реализовано в основном следующим набором приемных реле: температуры; давления; уровня; скорости; пере­ мещения (положения).

Каждое из указанных приемных реле может быть подразде­ лено па ряд модификаций, отличающихся диапазоном настройки точек срабатывания, пределами контроля, видом энергии выход­ ного сигнала, автономностью и особенностью конструкции, струк­ турным составом.

Общепромышленные устройства и приборы, как правило, не обеспечивают необходимые данные по надежности и долговечности в составе систем дизельной автоматики. В связи с этим на дизелестроительных и приборостроительных предприятиях были раз­ работаны специальные конструкции приборов и устройств дизель­ ной автоматики, способные работать в условиях вибрации, высо­ ких температур, высокой запыленности и влажности окружаю­ щей среды. При создании конструкции приборов дизельной авто­ матики четко вырисовывалась тенденция разработки унифици­ рованных конструкций, позволяющих использовать приборы и устройства для широкого ряда дизелей и обеспечивающих работу совместно со схемами автоматического управления различного назначения. Существенными признаками унификации являлись широкий диапазон настройки срабатывания для приемных реле, единство принципа построения исполнительных приборов, общ­ ность технических решений.

По допустимым значениям контролируемых параметров прием­ ные реле подразделяются на приемные реле низкой (до 115° С) и высокой (до 800° С) температур, низкого (до 15 кгс/см2 ) и высо­ кого (до 180 кгс/см2 ) давлений. В свою очередь, реле может быть изготовлено в нескольких модификациях по диапазону настройки.

По виду энергии выходного сигнала приемные реле подразде­ ляются на электрические и пневматические. Конструктивно прием­ ные реле могут быть выполнены контактными (электрический вариант) и бесконтактными, трясковибропрочными и устойчивыми, пылезащищенными, водозащищенными, брызгозащищенными, взрывобезопасными. Нормы на заданное исполнение приемных реле даны в ГОСТ 11102—64 *.

223