§ Системы регулирования вязкости тяжелых топлив

Вязкость – способность топлива сопротивляться сдвиговым напряжениям.

• А – площадь, см²;

• F – сила, дин;

• h – толщина слоя топлива;

• V – скорость движения пластины;

• - коэффициент физ. Вязкости.

, [ ]= 1 Пуаз = 0,1 Р_а·с или 0,1 Па·сек

- кинематическая вязкость, [ Ст ]

1˚ Е = 0,135 сСт  один градус Энглера

- неравномерность регулирования по вязкости должна быть меньше 4˚Е.

= 3 ÷ 25 ˚ Е

~ 5 ˚ Е (нечувствительность регулятора вязкости)

1 с Red = 4,05 сСт

Вода: 15·10^-6 при 20˚ С (вязкость)

Воздух: 10^-6 при 20 ˚ С (вязкость)

Первые регуляторы поддерживали вязкость регулированием температуры. Температура м вязкость находятся в обратнопропорциональной зависимости.

Регуляторы VAF VISCOTERM: регулирование на основе принципа Пуазеле.

- физическая вязкость

• l – длина трубки;

• d – диаметр;

• W – расход;

• - перепад давления.

Уже позже был разработан регулятор вязкости Ev «Евроконтроль». В его основе лежит датчик VISK-21 (Дания).

Этот датчик работает по принципу:

Вал 1 вращается от электродвигателя. Между валами 1 и 2 пркачивается топливо. За счет вязкости топлива вращается вал 2 и измеряется крутящий момент.

К VAF VISCOTERM регулятору:

Измеритель – сильфон управляющей станции воздуха, обладающий пружинными свойсвами.

Х_с – перемещение донышка сильфона – сигнал, передаваемый на указатель вязкости.

Вериткальное положение опоры СООС соответствует выключенному состоянию СООС. Положение этой опоры под углом в 45 ˚ свидетельствует о максимальном воздействии СООС.

1. угловой патрубок

2. шестеренный топливный насос

3. нагнетательные клапана

4. капиллярная трубка (ЧЭ)

5. заслонка

6. сильфонный датчик (дифф.)

7. разобщительный клапан

8. рычаг

9. пластинчатая пружина

10. ролик

11. заслонка

12. талрепный шток

13. ЖОС

14. Двухкаскадный усилитель мощности

15. Дроссель

16. Двухседельный клапан

17. Стабилизатор давления воздуха

18. Пульт управления

19. Демпфирующий сильфонный блок

20. Дроссель

21. Сильфон

22. Стрелка указателя вязкости

23. Стрелка указателя уставки задания

24. Маховик статической настройки

25. Сильфонный блок ИОС

26. Дроссель ИОС

27. Рычаг

28. Рычаг

29. Палец

30. Пружина с петлей

31. Ось

32. Угловая заслонка

33. Кран переключения (ручн.-авт.)

34. Сопло

35. Винт реверсирования

36. Угловой рычаг

37. Тяга ИОС

38. Рычаг ИОС

39. Винт ИОС

40. Диск ИОС

41. Задатчик регулирования вязкости

42. Датчик усилителя

43. Клапан подвода пара к топливоподогревателю 45

44. ИМ

45. топливоподогреватель

Лекция

16 мая 2002 г.

§ Регулятор вязкости «Евроконтроль»

Измерение вязкости – по принципу измерения момента между ведущим и ведомым валами.

• n₀ – частота вращения ведущего вала;

• d – диаметр дисков (одинаковый);

• S₀ – зазор между дисками.

Между валом и корпусом ЧЭ имеются уплотнения подобные турбинным установкам (уплотнение – за счет топлива). Тем самым обеспечивается минимальное трение в уплотнениях.

1. Датчик типа VISK-21.

2. Блок управления NAF – формирование закона регулирования.

3. Мембранный клапан подвода пара с позиционером.

Технические данные:

• непрямого действия;

• с ИОС в станции управления обеспечивает И-закон регулирования (без остаточной неравномерности) в статике;

Для работы используется давление воздуха равное 1,4 бар.

Объект регулирования – топливоподогреватель (иногда – трубопроводы и топливные насосы, которые отбирают тепло от топлива).

ПРОДОЛЖЕНИЕ БЛОК-СХЕМЫ

Блок датчика

Усилитель расхода увеличивает расход, а не давление. Это нужно для передачи сигнала в виде давления воздуха на длинные расстояния (в ЦПУ от регулятора).

Система двух сильфонов создает момент за счет их несоосного расположения. Один из них передвижной (тем самым является настроечным органом).

Система двух дросселей (один постоянный, другой – сопло-заслонка) образует делитель давления.

Блок управления

1. Трубка Бурдона = ЧЭ + ЭС

2. Усилитель расхода

3. Система двух соосных сильфонов (один положительный, другой – отрицательный) – обратная связь ИОС.

4. Дроссель встроен в усилитель расхода №2, образует сигнал Р_у^’ .

Усилитель расхода + СМ = Усилитель

Порядок работы

Все УЭ - расходные.

Скачкообразное изменение вязкости - происходит разворот ведомого валика пропорционально изменению вязкости. Зазор в УЭ изменяется. Появляется управляющий сигнал на выходе датчика, пропорциональный изменению вязкости. Трубка Бурдона разворачивается и т.д.

Замечание: перед рассмотрением особенностей работы, необходимо учитывать направление изменения вязкости, изменение давление управляющего воздуха и направление движения клапана подвода пара на топливоподогреватель. (см. плакат).

С учётом этого, с увеличением вязкости зазор в первом УЭ увеличивается пропорционально вязкости, что приводит к падению давления управляющего воздуха между соплом-заслонкой УЭ и дросселем в системе УЭ. Падение давления управляющего воздуха преобразуется усилителем расхода в тоже давление на выходе с увеличенным расходом воздуха. Но расход будет обратный (на сброс в атм.). Сигнал передаётся на станцию управления, трубка Бурдона будет закручиваться, что вызовет механическое перемещение тяги сопряженной заслонкой УЭ станции управления. Заслонка УЭ станции будет отходить от сопла, увеличивая зазор пропорционально изменению вязкости. Через сопло давление управляющего воздуха будет стравливаться в атмосферу, причём расход будет увеличиваться пропорционально открытию сопла. Давление между дросселем, встроенным в усилитель расхода и соплом-заслонкой будет падать. Усилитель повторит изменение давления управляющего воздуха. Через сильфон ООС рычаг ОС развернётся, восстанавливая исходный и тем самым, замедляя переходный процесс по уменьшению давления. Через дроссель ГОС давление будет передаваться на сильфон ГОС (левый сильфон), который к концу переходного процесса в ГОС полностью скомпенсируется действием ООС. УЭ станции управления, охваченный ГООС и ООС как ГОС, обеспечивает астатическую характеристику в равномерном режиме. За счёт этого звена вязкость поддерживается постоянной. Далее сигнал проходит в позиционер. Измеритель позиционера (сильфон с пружиной) преобразует уменьшение давления в перемещение заслонки УЭ типа «сопло-заслонка». При этом рычаг-заслонка развернется против часовой стрелки, увеличивая зазор между соплом и заслонкой УЭ позиционера. При этом будет происходить сброс давления из измерительной камеры усилителя расхода, мембранный блок переместится и откроет сброс давления управляющего воздуха из полости над мембраной в атмосферу. При этом поршень СМ под действием пружины начнёт движение вверх, отслеживая скорость изменения давления управляющего воздуха. При этом рабочий орган (МИМ) будет открывать подвод пара на топливоподогреватель. Пар будет компенсировать изменение вязкости тяжелого топлива. Вместе с перемещением МИМа вверх, рычажная передача ЖОС (рычаг и кулак) будет перемещать заслонку УЭ в обратном направлении, что прекратит падение давления управляющего воздуха, после чего СМ МИМа остановится. Перемещение РО МИМа (клапана) отследит пропорционально отклонению вязкости тяжелого топлива и скомпенсирует потерю тепла от тяжелого топлива. Вязкость восстановится.

1. сопло

2. заслонка

3. диск ЧЭ

4. диск ЧЭ

5. электродвигатель

6. стрелка указателя задания

7. стрелка указателя вязкости топлива

8. винт настройки стрелки указателя вязкости

9. винт настройки задания

10. заслонка

11. дисковая опора

12. сопло

13. опора ГОС

14. сильфонный измеритель

15. сильфоны ГОС

16. дроссель ГОС

17. усилитель ПИ-преобразователя

18. кран переключения ручн/авт

19. ручной задатчик

20. кран переключения

21. усилитель

22. сильфонный датчик давления позиционера

23. сопло

24. траверса

25. заслонка (настройка позиционера)

26. рычаг ЖОС

27. диск настройки позиционера

28. пружина

29. рычаг ЖОС

30. клапан подачи пара

31. МИМ

32. Топливоподогреватель

33. Стабилизатор Р_упр

34. Пенвматический усилитель расхода

35. Сильфон ЖОС

36. Сильфон ЖОС

37. Пружины

Настройка

Оперативные органы:

1. Устройство для задания вязкости, расположенный на станции правления. Он воздействует на начальный зазор УЭ «сопло-заслонка».

2. Коэффициент усиления ГОС (перемещение точки опоры рычага).

3. Дроссель ГОС (изодрома). Для изменения времени действия ООС. Масштабирует коэффициент усиления ГОС.

Неоперативные органы:

1. Изменение характеристики МИШа. Степень пропорциональности изменяется вращением кулачка ЖОС.

2. Коэффициент усиления датчика корректируется перемещением одного из сильфонов датчика.

3. Винт затяга измерительной пружины блока датчика. Является настройкой нуля.

Ручное управление – переключатель.

§ Система автоматического регулирования температурного режима дизеля.

Дизель как объект включает систему охлаждения (СО) пресной и забортной водой.

Поддержание температуры смазочного масла.

Нарушение температурного режима вызывает изменение вязкости смазочного масла и, следовательно, износ ЦПГ и КШМ.

Изменение температурного режима двигателя изменяет тепловые напряжения в деталях.

Способ поддержания температуры охлаждающей воды:

1. Изменение расхода;

2. Изменение температуры.

1. Способ перепуска воды в контуре пресной воды через клапан к насосу питательной воды.

«+» Расход воды на двигатель остаётся постоянный.

2. Дросселирование.

«-» Расход воды на двигатель изменяется

«-» Отложение солей в контуре забортной воды при малом расходе забортной воды

«-» Образование паровых пробок в двигателе (мешков).

3. Способ обвода части воды от насоса помимо двигателя.

Состав системы охлаждения с точки зрения емкости энергии

- температура питательной воды на выходе из холодильника

- температура на входе двигателя

- температура на выходе двигателя.

Статические свойства дизеля как объекта регулирования температуры охлаждающей воды.

- регулируемый параметр

- поверхность охлаждения двигателя

- коэффициент теплоотвода (теплопередачи) от горячих газов к охлаждающей воде

- теплоемкость

- регулируемая температура

Если: , а :

, где (коэффициент теплоотдачи + теплопередачи)

(прямая линия)

Угол иллюстрирует свойство саморегулирования

Справа от точки А

Коэффициент саморегулирования пропорциональный углу имеет положительное значение.

С увеличением температурного режима статическая характеристика линии подвода энергии ( ) перемещается параллельно вверх.

угол наклона будет характеризоваться коэффициентом (b), зависящим от k (отложение нагара – положительный момент) и от повышения отложений со стороны воды (отрицательное явление).

При отложении нагара статическая характеристика развернется по часовой стрелке и коэффициент саморегулирования увеличивается (см рис.).

С увеличением температуры воды на выходе. Статическая характеристика сместится параллельно влево.

С увеличением расхода воды на двигатель статическая характеристика развернется против часовой стрелки (см рис.).