Министерство образования и науки Украины

Одесская национальная морская академия

Кафедра АД и ГТУ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине АСУ СД и ГТУ

Анализ совместной работы судового двигателя с регулятором частоты вращения вала

Выполнил:

курсант группы 2242

Марунчак А.Н.

Проверил:

доцент Виноградов А.А.

Одесса 2013

Оглавление

Введение . . . . . . . . . . . 3

Задание на курсовой проект . . . . . . . 5

1. Судовой двигатель как объект управления и регулирования . . 6

   1. Краткая техническая характеристика двигателя и конструктивные особенности двигателя . . . . . . . 6

   2. Главный двигатель как динамическое звено . . . . 9

   3. Определение приведенного момента инерции . . . 12

   4. Построение скоростных статических характеристик мощности пропульсивного комплекса судна . . . . . 14

   5. Расчет коэффициентов уравнения динамики двигателя . . 17

2. Исследование динамики системы автоматического регулирования частоты вращения . . . . . . . . . 22

   1. Краткая техническая характеристика, устройство и принцип действия регулятора . . . . . . . . . 22

   2. Разработка функциональной схемы системы автоматического регулирования и формирование ее математической модели . 26

      1. Вывод уравнения динамики САР . . . . 27

      2. Статика регулятора и выбор его параметров . . 29

   3. Построение статических характеристик регулятора и САРЧ . 30

   4. Приведение математической модели к стандартным формам представления . . . . . . . . 33

   5. Статика замкнутой системы регулирования частоты вращения 35

   6. Моделирование и оценка качества переходных процессов . 36

Заключение . . . . . . . . . . 43

Литература . . . . . . . . . . 44

Введение

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) широко применяют в промышленности и на всех видах транспорта благодаря высокой экономичности по удельному расходу топлива, значительному моторесурсу. На морском транспорте судовые двигатели внутреннего сгорания (СДВС) занимают доминирующее положение. Более 90 мирового флота оборудовано СДВС дизельного типа в качестве главной энергетической установки, обеспечивающей ход судну, а также в качестве приводов электрогенераторов и других вспомогательных механизмов.

По сравнению с другими типами тепловых двигателей ДВС обладают существенными преимуществами: горячий источник теплоты находится как бы внутри самого двигателя, что приводит к его компактности – отпадает необходимость в больших теплообменных поверхностях, через которые теплота подводится от горячего источника к рабочему телу, как это происходит в циклах пароэнергетических установок; в рабочем цикле ДВС предельные значения непрерывно меняющихся параметров рабочего тела (давление, температура), получающего теплоту вследствие тепловыделения в объеме самого рабочего тела, существенно превосходят предельные значения параметров рабочего тела, тепловых машин с подводом теплоты от внешнего горячего источника (паровой котел в цикле паросиловой установки).

Двигатель внутреннего сгорания, работающий на гребной вал, обладает самовыравниванием. При работе двигателя на номинальной и средних нагрузках он может устойчиво работать без автоматического регулятора частоты вращения вала. Однако при малых нагрузках работа двигателя может оказаться неустойчивой. Регулирование подачи топлива при этом затруднено. Эта задача может быть решена наиболее просто и качественно установкой на двигатель регулятора частоты вращения вала. В период плавания судна в штормовых условиях возможны резкие изменения нагрузки двигателя из-за погружения в воду гребного винта. В этом случае регулирование частоты вращения вала изменением подачи топлива вручную оказывается утомительным и неэффективным. При отсутствии регулятора частоты вращения обслуживающий персонал вынужден устанавливать фиксированную подачу топлива, чтобы избежать перегрузок двигателя. В результате снижаются эксплуатационные показатели судна.

Во время эксплуатации судна возможны аварии, поломка гребного винта, потеря гребного винта или его лопастей . Т.к. инерционность СДВС невелика, то в этих случаях без регулятора частоты вращения вала обслуживающий персонал не в состоянии успеть что либо предпринять.

Необходимость установки регулятора частоты вращения ДВС обусловлена также в случае параллельной работы двигателя, в которых регулятор является одним из основных узлов. Также на регуляторы возлагаются дополнительные функции: автоматизация работы двигателя, ограничение нагрузки, коррекция внешней характеристики, автоматическое изменение угла опережения впрыска топлива в цилиндры и т.д.