книги из ГПНТБ / Регуляторы скорости дизель-генераторов

Золотник 12 (см. рис. 63) своим рабочим диском перекрывает окно в золотниковой втулке и закрывает доступ масла из аккумулятора к поршню 17 буфера. Поршень 17 под действием своих пружин находится в среднем положении. Давления масла под поршнем 2 серводвигателя и в полости А и В равны. Вилка 19 серводвигателя находится в положении, обеспечиваю­ щем необходимую подачу топлива. Золотник 1 находится в по­ ложении перекрыши, так как электродинамический преобразо­ ватель не получает питания.

При увеличении нагрузки электродинамический преобразо­ ватель 3 получает электрический сигнал от измерителя нагрузки и перемещает золотник- 1 вверх, открывая доступ маслу из аккумуляторов 13 под поршень 2 серводвигателя. Поршень под давлением масла смещается, что вызывает увеличение на­ грузки. Одновременно повышается давление масла в полости А, которое мгновенно передается в полость Б, так как полость Б заперта управляющим пояском золотника 12. Давление в по­ лостях А и Б передается на компенсирующий поясок 11 зо­ лотника 12. Давления в полостях А и Б равны, поэтому обратная связь практически оказывается выключенной. Элект­ родинамический преобразователь 3 по исчезновении импульса устанавливает золотник 1 в положение перекрыши. Смещение золотника 12, возможное при некотором снижении частоты вра­ щения коленчатого вала дизеля, очень мало, так как время импульса нагрузки меньше времени запаздывания центробежно­ го чувствительного элемента. Действие элементов регулятора при уменьшении нагрузки дизеля противоположно описанному.

Конструкция двухимпульсного регулятора была показана ранее (см. рис. 62). Регулятор состоит из следующих основных узлов: нижнего корпуса 1 с приводом, среднего корпуса 2, золотниковой части, серводвигателя 7, верхнего корпуса 3, элек­ тродинамического преобразователя 6 с золотником нагрузки и системы контактов. Нижний корпус 1, средний корпус 2 и зо­ лотниковая часть аналогичны одноименным узлам объединен­ ного регулятора.

Серводвигатель двухимпульсного регулятора отличается от серводвигателя объединенного регулятора тем, что к его кор­ пусу прикреплен электродинамический преобразователь с золот­ ником и приводом механизма неравномерности (жесткой обрат­ ной связи) от верхнего штока.

В верхнем корпусе 3, укрепленном на среднем корпусе, на­ ходятся зубчатая рейка с плунжером, механизм неравномер­ ности и механизм ручного и дистанционного управления часто­ той вращения, аналогичные механизмам регулятора 1Д50.

Кинематическая .схема ручного и дистанционного управления и его конструкция были рассмотрены в главе IV.

Электродинамический преобразователь с золотником на­ грузки (рис. 65) прикреплен к серводвигателю через приставку

134

корпуса 8 и состоит из сердечника 9, подвижной катушки 10 и узла ее подвески. Электродинамический преобразователь слу­ жит для преобразования электрического сигнала, получаемого от измерителя нагрузки, в поступательное перемещение штока 7, с которым связан золотник 4. Узел подвески подвижной ка­ тушки смонтирован в стакане 11, в котором помещены две тарелки 12.

Между тарелками имеется пружина 13, установленная с предварительным сжатием. Стакан накрыт крышкой 14 и колпачком 16.

Золотник нагрузки состоит из кор­ пуса 3, золотника 4 и золотниковой втулки 5. Последняя постоянно под­ жимается пружиной 1 вверх до упора. Золотник соединен со штоком стопор­ ным винтом 6. Под золотником раз­ мещена пружина 2. К золотнику от корпуса регулятора по трубке подво­ дится масло из полости аккумулято­ ров. В положение перекрыши золот­ ник устанавливают при помощи регу­ лировочных шайб.

Контактная система двухимпульсиого регулятора по конструкции ана­

происходит главным образом в связи с увеличением быстродей­ ствия регулятора, что достигается сокращением времени за­ паздывания и срабатывания. Двухимпульсное регулирование позволяет также улучшить статические характеристики системы, так как при таком регулировании возможна компенсация статизма регулирующим воздействием по возмущению. При двухимпульсном регуляторе с двумя серводвигателями возмож­ но установление желаемой величины статизма (остающейся •степени неравномерности) вплоть до нуля.

135

Для достижения устойчивой работы нескольких дизельгенераторов, двухимпульсный регулятор с двумя серводвига­ телями снабжен устройством, обеспечивающим устойчивое рас­ пределение нагрузок между параллельно работающими агрега­ тами. Блок-схема системы автоматического регулирования с двухимпульсиым регулятором была показана ранее (см. рис. 44).

Принцип действия и работа системы автоматического регу­ лирования с двухимпульсиым регулятором, имеющим два серво­ двигателя, заключается в следующем. Частота вращения ко­ ленчатого вала дизеля измеряется датчиком (измерителем). Сюда же поступает сигнал задания режима работы дизеля. При соответствии величин задания частоты вращения с фактической величиной, сигнал на выходе датчика скорости будет равен нулю. При нарушении этого соответствия на выходе датчика частоты вращения появляется выходной сигнал, поступающий на исполнительный орган регулятора — гидроусилитель. После гидроусилителя сигнал поступает на суммирующее устройство, а затем на дозирующий орган подачи топлива к дизелю. Испол­ нительный орган регулятора имеет гибкую обратную связь, а при помощи жесткой обратной связи воздействует на датчик частоты вращения, вводя тем самым статизм в систему регу­ лирования.

Электрическая нагрузка измеряется датчиком (измерителем) нагрузки. Сигнал выхода датчика нагрузки усиливается маг­ нитным усилителем, а затем при помощи электродинамическогопреобразователя воздействует на гидроусилитель регулятора по возмущению. Выходной сигнал этого гидроусилителя сумми­ руется с выходным сигналом исполнительного органа регуля­ тора, а затем также воздействует на дозирующий орган подачи топлива к дизелю.

Блок нагрузки имеет обратную связь по перемещению испол­ нительного органа, осуществляемую датчиком перемещения. Сигнал обратной связи по перемещению, в полярности, противо­ положной сигналу нагрузки, суммируется с последним в маг­ нитном усилителе. Таким образом, каждой величине нагрузки соответствует вполне определенное положение исполнительного органа блока нагрузки.

Конструктивно двухимпульсный регулятор с двумя серво­ двигателями выполнен в виде электрического блока и гидро­ механического блока. Гидромеханический блок состоит из регу­ лятора по отклонению (частоты вращения) и регулятора повозмущению (блока нагрузки). В качестве регулятора частоты вращения в двухимпульсном регуляторе использован серийный регулятор 7Д100. Блок нагрузки, в свою очередь, состоит из гидравлического серводвигателя одностороннего действия, на корпусе которого укреплен индуктивный датчик, осуществляю­ щий жесткую обратную связь по перемещению штока серво­ двигателя блока нагрузки. Якорь индуктивного датчика меха­

13R

нически связан со штоком серводвигателя и перемещается вместе с ним.

Блок-схема и закон регулирования при параллельной рабоге дизель-генераторов. Для обеспечения высокого качества регули­ рования параллельно работающих дизель-генераторов при ма­ лых (или нулевых) степенях неравномерности систему регу­ лирования строят так, чтобы при изменении нагрузки на все работающие агрегаты одновременно подавались импульсы, про­ порциональные изменению нагрузки, а выравнивание нагрузки осуществлялось принудительно. Такой способ обеспечения па­ раллельной работы дает высокие результаты. Это подтверждает опыт использования аналогичных систем для регулирования турбоэлектрических агрегатов.

Регулирующее воздействие, пропорциональное изменению суммарной нагрузки станции, подается на регулирующие органы отдельных агрегатов через соответствующие агрегатные блоки нагрузки. При подаче такого регулирующего воздействия на блоки нагрузки их исполнительные органы переместятся на величину, пропорциональную изменению нагрузки станции. Если суммарное перемещение всех регулирующих органов блоков на­ грузки изменит суммарное положение исполнительных органов на величину, необходимую для компенсации изменения нагрузки станции, то частота вращения коленчатых валов дизель-гене­ раторов в установившемся режиме не изменится по сравнению с исходным режимом и соответственно не будут действовать регуляторы частоты вращения.

Между перемещением исполнительных органов двухимпульсных регуляторов и изменением нагрузки дизель-генераторов нет строго линейной зависимости и блоки нагрузки обладают неко­ торыми погрешностями, поэтому перемещение исполнительных органов агрегатных блоков нагрузки точно не скомпенсирует изменение нагрузки станции, частота вращения коленчатых ва­ лов дизель-генераторов полностью не восстановится, и ее вос­ становление до заданного значения будет происходить под действием регуляторов. Для точного поддержания частоты вращения на заданном уровне, регуляторы обладают практи­ чески нулевым статизмом. Поэтому для обеспечения параллель­ ной работы дизель-генераторов при изменении нагрузки станции необходимо одновременно на них воздействовать, пропорцио­ нально отклонению нагрузки каждого агрегата от среднего зна­ чения нагрузки агрегата станции.

В связи с изложенным, закон регулирования k-ro агрегата

где К' и К" — коэффициенты пропорциональности; Pk и Р,- — активные нагрузки k-ro и t-го агрегатов; .ѵ2і — перемещение

137

и для получения малой динамической погрешности и минималь­ ной длительности переходного процесса его реализуют в мини­ мально возможное время. В установившемся режиме это воз­ действие не проявляется, поэтому для формирования переход­ ного процесса величину воздействия увеличивают до значения, ограниченного условиями устойчивости системы регулирования.

активной нагрузки генератора и формирования выходного сиг­ нала, пропорционального величине этой нагрузки. Основным элементом датчика нагрузки является множительно-делитель­ ное устройство, измеряющее активную мощность одной фазы.

Трехфазная цепь, в которой измеряется активная мощность, может быть несимметричной. В таких случаях полную активную мощность измеряют по схеме Арона при помощи двух датчиков нагрузки или одного датчика, подключаемого через фильтры симметричных составляющих прямой последовательности (фаз тока и напряжения).

перемещения является формирование сигнала, пропорциональ­ ного перемещению штока исполнительного органа блока нагруз­ ки. Датчик перемещения выполняет функции жесткой обратной связи для блока нагрузки и состоит из индуктивного датчика и промежуточного усилителя.

К обмотке датчика подается питание от трансформатора (50 В, 500 Гц). При изменении положения якоря индуктивного датчика меняется его индуктивность, а следовательно, и на­ пряжение на зажимах. Это напряжение подается на вход про­ межуточного транзисторного усилителя через систему компен­ сации, задача которой состоит в компенсации (до нуля) сиг­ нала индуктивного датчика нагрузки. Промежуточный усили­ тель, выполненный на транзисторах по схеме усилителя постоян­ ного тока, усиливает сигнал от индуктивного датчика.

139

ОСНОВНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ И РЕМОНТ РЕГУЛЯТОРОВ

§21. ОСНОВНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ РЕГУЛЯТОРОВ

ИСПОСОБЫ ИХ УСТРАНЕНИЯ

Регулятор в значительной мере определяет технические и экономические показатели дизеля, на котором он установлен. Поэтому в процессе эксплуатации необходимо внимательно сле­ дить за работой и состоянием регулятора, соблюдать сроки и объем профилактических осмотров и ремонтов. Обслуживаю­ щий персонал должен быть хорошо ознакомлен с устройством и особенностями конструкции регуляторов соответствующих мо­ дификаций.

Обычное обслуживание регуляторов заключается в выполне­ нии работ, предусмотренных действующими инструкциями. От­ дельные неисправности в работе регулятора могут потребовать, однако, досрочного его ремонта.

К таким неисправностям можно отнести затрудненный пуск дизеля и неустойчивость его работы. Причиной этою обычно являются малая вязкость и загрязненность масла или его не­ достаточный уровень. Если масло загрязнено, его необходимо слить, промыть регулятор керосином и заправить свежим мас­ лом. Регулятор лучше всего промывать сразу после остановки дизеля, когда масло еще горячее. После заливки керосина пускают дизель на 2—3 мин, останавливают его, сливают керо­ син и заливают свежее масло. После этого опять пускают дви­ гатель на 10—15 мин, а затем останавливают, сливают и заправ­ ляют регулятор чистым маслом МС-20 или МК-22.

Неисправности в работе регулятора наблюдаются также при попадании воздуха в его масляную систему. В этом случае появляется неустойчивость в работе двигателя. Для удаления воздуха из масляной системы при работающем дизеле вывер­ тывают на два-три оборота компенсирующий игольчатый клапан.

Причиной неустойчивой работы дизеля могут быть зазоры или заедания отдельных элементов в системе управления, а также неправильное регулирование компенсирующего игольча­ того клапана. Этот клапан должен быть отвернут от полностью закрытого положения на 'Д оборота. Регулировать величину открытия клапана следует при хорошо прогретом дизеле. Пере-

140

численные мероприятия по устранению неисправностей в работе регулятора можно проводить без его демонтажа.

К случаям неисправности регулятора, которые не могут быть устранены на месте и требуют досрочного ремонта с полной или частичной разборкой, относятся следующие:

пропуск масла в уплотнениях приводного валика и штока серводвигателя или в местах соединений из-за повреждения про­ кладок;

износ шарнирных соединений и подшипников; излом или потеря упругости пружины серводвигателя регу­

лятора, приводящие к медленной остановке дизеля или к невоз­ можности остановки;

излом или потеря упругости пружины измерителя регулятора, затрудняющие пуск дизеля и его последующее регули­ рование;

излом или потеря упругости компенсирующей пружины, при­ водящие к остановке дизеля при минимальной частоте вращения или к неустойчивой его работе;

излом рессор привода, обнаруживаемый по стуку в приводе регулятора.

Неисправности регулятора определяют по неудовлетворитель­ ной работе дизеля. Любая неисправность в самом регуляторе и его вспомогательных механизмах непременно сказывается на работе дизеля.

Из многих неисправностей в работе дизеля нас интересуют только такие, которые являются следствием неполадок или отказа в работе регулятора. В связи с этим ниже приводятся сведения не только по неисправностям самого регулятора, но и по неисправностям дизеля, возникающим «по вине» регу­ лятора.

Многие неисправности в дизеле могут появиться как вслед­ ствие неудовлетворительной работы регулятора, так и по другим причинам, не связанным с регулятором. Примером могут слу­ жить такие неисправности дизеля, .как затрудненный пуск и неустойчивая работа. Если к дизелю поступает топливо с воз­ духом или если недостаточно давление пускового воздуха, то пуск двигателя будет затруднен совсем не из-за неисправности регулятора. Затрудненный пуск дизеля может быть также пря­ мым следствием неисправностей регулятора: недостаточного предварительного сжатия пружины измерителя, пониженной вязкости масла в регуляторе и др. Неустойчивая работа дизеля может быть также следствием неисправности регулятора (разрегулирование компенсационного игольчатого клапана, загряз­ ненность масла и др.) или других причин, не зависящих от регулятора (тугой ход реек топливных насосов, повышенные за­ зоры в системе управления дизелем и т. д.).

Поэтому рассмотрение неисправностей в работе дизеля, вы­ званных неисправностями регулятора, не означает, что при

14)

появлении данной неисправности (например, затрудненный пуск или неустойчивая работа) надо немедленно искать причину только в регуляторе. Наоборот, прежде чем решить, что неис­ правен регулятор, надо проверить и устранить другие причины, которые могут вызвать данную неисправность в дизеле.

Регулятор является самостоятельным, сложным, но надежноработающим узлом. Поэтому к его разборке и регулировке надо подходить осторожно, чтобы своим вмешательством не ухуд­ шить работу регулятора. Только убедившись, что причина не­ исправности заключена в самом регуляторе, можно приступить- к его разборке или исправлению. Работы по устранению неис­ правностей в регуляторе должны выполнять квалифицированные специалисты с соответствующей теоретической и практической подготовкой.

На основании многолетнего опыта эксплуатации тепловоз­ ных, судовых и стационарных дизелей типа Д50 и Д100 состав­ лена табл. 17, в которой приведены основные неисправности регуляторов и способы их устранения.

Своевременное выявление и устранение неисправности регу­ лятора имеет большое значение для повышения срока службы дизеля и предотвращения его преждевременного выхода из строя. Хорошее содержание регулятора обеспечивается свое­ временной заменой в нем масла и регулярным осмотром узлов и деталей. Нельзя, например, допускать перегрев регулятора, так как это может привести к выходу из строя шестерен его масляного насоса и повышенному износу деталей золотниковой части.

Такая серьезная неисправность дизеля, как выход из строя вкладышей коленчатых валов, может произойти по причине не­ исправности механизма остановки в регуляторе. Если этот механизм не сработает при низком давлении масла, то авария дизеля (выкрошивание баббитовой заливки вкладышей) неиз­ бежна.

Если регулятор не обеспечивает равномерную работу дизеля, то резко повышается износ его движущихся частей и, кроме того, процесс износа происходит неравномерно (одни детали и рабочие поверхности изнашиваются больше, чем другие). Основ­ ной причиной неустойчивой работы регулятора является загряз­ нение масла. Поэтому контроль за количеством и состоянием масла в регуляторе должен быть особенно тщательным. При появлении неустойчивой работы дизеля необходимо в первую очередь промыть масляную ванну регулятора и сменить

масло.

При затрудненном пуске дизеля ни в коем случае нельзя «помогать» регулятору вручную (передвигать рейки топливных насосов в положение подачи топлива), так как при этом неиз­ бежны повышенные износы трущихся частей дизеля вследствие недостаточной их смазки.

142

От исправности регулятора в значительной мере зависит надежность работы дизеля. Поэтому уход за регулятором дол­ жен быть тщательным и своевременным. На регуляторах надо' не устранять неисправности, а предупреждать их своевремен­ ными профилактическими .осмотрами.

§ 22. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ

РЕГУЛЯТОРОВ

Проведение профилактических осмотров и соблюдение требо­ ваний к качеству масла, а также поддержание достаточного его уровня обеспечивают длительную и надежную работу регуля­ тора на дизелях любых назначений. Регулятор является кон­ структивно сложным агрегатом с самостоятельной гидравличе­ ской системой и сложными механизмами, многие детали кото­ рых изготовлены с повышенной точностью. При общей массе регулятора ~ 50 кг он состоит почти из 500 деталей, предва­ рительно собранных в 40 узлов.

Регулятор содержит свыше 300 наименований деталей, а для его сборки используют свыше 200 крепежных деталей, в том числе подшипники качения, металлические трубки и электро­ оборудование. Для изготовления деталей регулятора применяют различные металлы и материалы: стали углеродистые и легиро­ ванные, чугуиы различных марок, бронзу, алюминий, латунь,, медь, текстолит, резину, фенопласт, волокнит, паронит и др.

Несмотря на сложность устройства регуляторы безотказна работают в условиях повышенных вибраций и сотрясений, со­ здаваемых дизелями, на которых их устанавливают. Однако* безотказность и надежность работы регулятора в значительной мере зависят от ухода за ним. Техническое обслуживание регу­ ляторов состоит в следующем:

1 1. Необходимо строго соблюдать требования к маслу, при­ меняемому для регулятора (к его качеству и чистоте). Основной причиной неустойчивой работы регулятора является загрязнен­ ное масло. Поэтому при появлении неустойчивости в работе регулятора необходимо промыть масляную ванну и сменить масло.

2.Масло, применяемое для регулятора, перед заливкой должно быть профильтровано через шелковое полотно. Зали­ вать масло следует только через имеющуюся на регуляторе масленку с сеткой.

3.Уровень масла в регуляторе надо поддерживать по метке маслоуказательной трубки с отклонением не более ± 5 мм. Из­ лишнее количество масла вызывает перегрев регулятора, а низ­ кий уровень масла ухудшает качество регулирования и замед­ ляет пуск дизеля.

143