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

Как известно [9], движение муфты регулятора можно записать

где т — масса измерителя и связанных с ним элементов, приве­ денная к муфте; у— перемещение муфты, отсчитанное от положе­ ния муфты на холостом ходу дизеля; Е— сила пружины, приве­ денная к муфте; со — угловая скорость измерителя; k — коэффи­ циент пропорциональности между скоростью и силой вязкого трения; Л — постоянная измерителя, зависящая от у.

Аш3

Рис. 11. К выводу уравнения всережимного регулятора

В некотором положении равновесия имеем Е0 = Лосоо.

Для малых отклонений от положения равновесия уравнение (13)

В линеаризованной форме в окрестности положения равнове­ сия составляющие изменения силы пружины можно представить так:

изменение силы пружины в результате перемещения муфты на величину Ау

изменение силы пружины в результате задающего воздействия, соответствующего приращению заданной скорости Асо3

АЕ3 = А (Лойз) = 2Лосо0А©э.

Изменение поддерживающей силы грузов в результате пере­ мещения муфты на величину Ау и приращения фактической ско-

42

тической и заданной скоростей от их значений в положении равно­ весия.

Учитывая, что

торые средние значения, получим уравнение всережимного регу­ лятора, приближенно применимое ко всей области изменений

ш н о м

ная скорость измерителя и дизеля.

43

Аналогично изложенному может быть выведено уравнение всережимного регулятора непрямого действия. При пренебрежении массой и трением измерителя с золотником оно приводится к урав­

подаче топлива и заканчивается за минимально возможное время. При - яр (t) <С Ф (0s=lm функция управления располагается ниже линии, свободного разгона привода на упоре, реек. В этом случае разгон может сопровождаться колебаниями реек от упора до упора^скорость привода также колеблется, а процесс в целом

искусственно затягивается.

44

Поэтому условие управления, обеспечивающее максимально быстрый и плавный разгон системы при неизменной максимальной подаче топлива, будет

Практически это означает, что время перемещения опоры пру­ жины на номинальный ее ход при управлении должно быть меньше

управления дизельным приводом-без нагрузки' и с нагрузкой вида

существенного влияния на разгон дизельного привода. Поэтому уравнение регулятора в большинстве случаев может быть исполь­ зовано в виде (15). Уравнение регулятора в виде (16) необходимо, в частности, при рассмотрении процессов управления отдельно взятым дизелем, не соединенным с дополнительными маховыми массами.

Уравнение разобщительной муфты

Наиболее распространенным типом муфт, применяемых в ди­ зельном приводе лебедок, являются шинно-пневматические муфты. Процесс увеличения крутящего момента, передаваемого шиннопневматической муфтой при ее включении, зависит от времени, а также от скорости вращения ведущей части муфты. Эта зависи­ мость определяется законом изменения давления в муфте и дей­ ствующими на нее центробежными силами. Проведенные экспери­ ментальные исследования силового привода показали, что крутящий момент, передаваемый муфтой, нарастает практически пропорционально времени и не зависит от изменения скорости при включении. Передаваемый крутящий момент можно пред­ ставить в виде

соответствующий ее расчетной грузоподъемности; Т о — время до­

45

приведенный к оси дизеля и отнесенный к номинальному крутя­ щему моменту дизелей

— безразмерная постоянная, характеризующая скорость нара­ стания крутящего момента муфты. Она зависит от передаточного числа, т. е. от включенной передачи в коробке передач, распола­ гаемой между дизелями и муфтой-

Величина, обратная сы, т. е.

физически представляет собой безразмерное время достижения номинального крутящего момента дизелей, ибо при т = т м ц,м = 1.

Уравнение (19) может быть применено и к другим типам фрик­ ционных муфт с пневматическим и гидравлическим включениями-

Уравнение барабана лебедки

При разгоне барабан лебедки движется под действием разности крутящих моментов муфты и нагрузки в соответствии с уравне­ нием

система имеет определенную слабину, при выбирании которой барабан вначале вращается без нагрузки. Поэтому было бы более правильным уравнения движения барабана и груза рассматри­ вать раздельно. Однако, учитывая, что угол поворота барабана при выборе слабины относительно невелик, а нагрузка на барабан нарастает постепенно и вначале незначительна, слабиной талевой системы можно пренебречь и считать уравнение (22) общим урав­ нением всей ведомой части привода. G точки зрения условий ра­ боты дизеля такая постановка задачи вполне обоснована.

46

Приведенные экспериментальные исследования дизельных при­ водов лебедок (в частности при подъеме буровых труб) показали, что крутящий момент нагрузки вначале возрастает по мере пово­ рота барабана, а затем остается приблизительно постоянным, определяемым весом груза. Крутизна нарастания крутящего мо­ мента с увеличением веса, труб увеличивается. Это объясняется' тем, что трубы большей длины оказывают большее сопротивление страгиванию с места.

В большинстве случаев нарастание крутящего момента может быть выражено линейной зависимостью от угла поворота барабана.

Обозначив G 0 — угол поворота барабана, при котором дости­ гается крутящий момент Мб0 запишем,

иметь

нальности нагрузки углу поворота барабана, зависящий от пере­ дачи в коробке передач (постоянная лебедки).

47

дизелей (коэффициент загрузки дизелей на установившемся ре­ жиме) .

Абсолютный статический крутящий момент от веса груза в част­ ном случае подъема буровых труб определяется по известной формуле

т. е. элеватора, крюкоблока и подвешенной части троса; ус —

в круглые скобки, часто считают равным нулю," т. е. сила всплывания труб в растворе принимается равной силе трения о стенки скважин.

Тогда

где Q0 — суммарный вес полезного и «мертвого» груза в воздухе. В заключение установим выражения для приведенной массы и времени разгона груза, которые входят в уравнение (23). По­

скольку кинетические энергии фактической и приведенной масс груза должны быть равны, можно записать

48

7. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ УПРАВЛЕНИЯ

ДИЗЕЛЬНЫМ ПРИВОДОМ С МЕХАНИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ

Для исследования переходных процессов воспользуемся си­ стемой уравнений, полученных в п. 4—6. Рассмотрим три вида процессов управления: с предварительным разгоном дизелей, с одновременным разгоном дизелей и включением муфты и с пред­ варительным включением муфты.

Значения постоянных, входящих в уравнения, представлены в табл. 5- Они получены на основании расчетов и эксперименталь­ ных данных по трехдизельному приводу лебедки Уралмашзавода грузоподъемностью 200 тс дизелями В2-450. .

'Процессы рассматриваются при среднем значении коэффициента загрузки дизелей на установившемся режиме \x.q = 0,6.

Процессы с предварительным разгоном дизелей

В этом случае муфта лебедки включается после разгона дизель­ ного привода без нагрузки до номинальной скорости. Поскольку управляющий сигнал на увеличение скорости дизелей должен удовлетворять условию (17), а постоянными регулятора тг и т к можно пренебречь, разгон дизелей реально будет происходить целиком при максимальной подаче топлива на упоре рейки.

Уравнение свободного разгона дизельного привода при резком увеличении подачи будет

где фх '—относительная скорость холостого хода дизелей; k1 —

•п

49

51