книги из ГПНТБ / Печененко, В. И. Автоматика регулирования и управления судовых силовых установок учеб. пособие

Решая совместно эти уравнения, исключим р0 и получим уравнение характе­ ристики регулирования САР:

Из уравнения (140) следует, что неравномерность САР увеличивается с уве­ личением б и уменьшением z. Если не учитывать самовыравнпванне и считать объект нейтральным, то z= 0 и неравномерность САР равна б.

Принимая давление пара рЫПі;с = 44 кгс/см2 при минимальной нагрузке, определим давление при максимальной нагрузке из выражения (8):

Лшн-^О—15ст)Ліакс=( 1—0,07)44=41 /сгс.'с.іР.

По данным наблюдений перепад давлений пара котел-паропровод при мак­ симальной нагрузке составляет Дрмакс = 5 кгс/см2. Этот же перепад давлений для любой нагрузки может быть определен по формуле

ние пара в котле больше рабочего на 2 кгс/см2, что может быть устранено увеличением бСт, обеспечивающим поворот характеристики регулирования в по­

Увеличение б положительно скажется на устойчивости САР, уменьшит вре­ мя регулирования и динамическую ошибку, но увеличит статическую ошибку. Однако последняя будет равна неустранимой потере давления пара на естест­ венном сопротивлении — пароперегревателе.

Если значения давления пара при различных установившихся нагрузках отмечать на графике статической характеристики, то можно определить зону нечувствительности САР и изменение ее во времени, а при недопустимом уве­ личении выявить и устранить причины.

Пневматическая система фирмы «Бейли». Устройство системы. Система установлена на котлах судов типа «Сергей Боткин» и «Дружба». Регулирование осуществляется параллельным воздей­ ствием на регулирующие органы расхода топлива и воздуха.

Главный регулятор / (рис. 93, 94), общий для двух котлов, преобразует импульс по давлению пара в главном паропроводе в

140

командный импульс — давление воздуха. В качестве вспомога­ тельной энергии используется сжатый воздух (2 , 1 кгс/см2). Чувст­

вительный элемент — манометрическая трубка, свободный конец которой соединен тягой 1 и рычагами 2 с импульсным реле или

Рис. 93. Схема автоматического регулирования топливосжигания фирмы «Бейли»

преобразователем золотникового типа 4. Жесткая обратная отри­ цательная связь выполнена в виде сильфона 5 и рычажной пере^ дачи 6. При заданном давлении пара давление командного воз­ духа после золотникового преобразователя равно 1,05 кгс/см2. При отклонении давления пара от заданного значения пропорцио­ нально изменяется давление командного воздуха в пределах 0,35—

141

1,75 кгс/см2. Сектор 3 может быть зафиксирован на пластине в одной из четырех позиций (а, б, в, г). Если сектор закреплен в

Рис. 94. Главный регулятор:

а — общий вид; о н а * —схемы преобразователя главного регулятора п регулятора соот­ ношения «ггоплнво—воздух*

Задающее устройство состоит из шестерни, при вращении ко­ торой поворачивается пластина А и изменяется взаимное распо­ ложение рычагов 2, соединяющих тягу 1 со штоком золотникового

гом положении свободного конца манометрической трубки, а зна­ чит, при другой величине давления пара.

Изодром II имеет четыре камеры (рис. 93 и 95, а). Камеры Л и Б и камеры В и Г разделены сильфонами 5 и 3, а камеры А и В отделены от атмосферы уплотнительными сильфонами 9 и 2. Сильфоны связаны между собой штоком 10. Верхний конец штока соединен с плоской пружиной 11, а нижний упирается в коромыс­ ло 6, управляющее клапанами подвода 5 рабочего воздуха в ка­ меру Г и сброса 4 из нее воздуха в атмосферу. Камера А соедине­ на с преобразователем главного регулятора, камера Б — с атмо­

142

сферой, камера В — с герметичным баллоном 7, увеличивающим

ее емкость, и с камерой Г через дроссель 1. Из камеры Г воздух поступает к блоку дистанционного управления IV (см. рис. 93) расходом топлива и воздуха. При равновесном состоянии изодро­ ма давление воздуха в камере /1 равно 1,05 кгс/см2, а в камерах В и Г давление одинаково и в зависимости от нагрузки котла из­ меняется в пределах 0,35—1,75 кгс/см2.

Грубая настройка коэффициента усиления главного регулятора осуществляется перестановкой сектора 3, тонкая — движком 7 , а

время-изодрома устанавливается дросселем 1.

Рис. 95. Универсальный прибор системы «Бейли»:

а — изодром; б — суммирующее реле

Командный импульс главного регулятора через блок дистан­ ционного управления IV поступает к мембранному сервомотору VII топливорегулирующего клапана с позиционером (см. рис. 93). Блок управления, состоящий из переключающей станции и реле ручного управления, предназначен для перевода с автоматическо­ го на ручное дистанционное управление котлами и корректиро­ вания распределения нагрузки между котлами.

Мембранный сервомотор обеспечивает открытие топливорегу­ лирующего клапана в соответствии с давлением воздуха, посту­ пающего от блока управления. Позиционер создает дополнитель­ ное повышение и понижение давления воздуха над мембраной соответственно при открытии и закрытии топливного клапана (для преодоления сил трения в момент страгивания). Конструктивно позиционер отличается от изодрома в основном тем, что плоская пружина заменена цилиндрической.

Топлнворегулирующий клапан должен закрываться при дав­ лении воздуха 0,35 кгс/см2, что достигается изменением начально­ го сжатия пружины 4 регулировочным винтом 1 (рис. 96). Изме­ няя число рабочих витков пружины втулкой 5, устанавливают

143

полное открытие клапана при давлении воздуха 1,75 кгс/см2. При остановке электродвигателя вентилятора электромагнитный кла­ пан 6 сообщает полость мембранного сервомотора 3 с атмосферой, и топливный клапан под действием пружины закрывается, пре­ кращая подачу топлива к форсункам. Ручное управление клапа­ ном осуществляется маховиком 2.

Подача воздуха в топку определяется выходными величинами блока дистанционного управления IV и корректора соотношения

сервомотор IX, управляющий регулирующим органом — направ­ ляющим аппаратом вентилятора (см. рис. 93). Суммирующее ре­ ле отличается от изодрома тем, что камеры В и Г не соединены между собой дросселем (см. рис. 95, б ). Импульс от блока дистан­ ционного управления IV поступает в камеру А, а от корректора — в камеру В через дроссель.

Блок управления сервомотором воздуха предназначен для перехода с автоматического регулирования на ручное дистанцион­ ное управление. При автоматическом регулировании расход воз­ духа корректируется воздействием на пружину реле ручного уп­ равления. Управляющее устройство поршневого сервомотора со­ стоит из сильфона 2, верхнее донышко которого закреплено жест­ ко и неподвижно, управляющего устройства 1 и рычажного уст­ ройства с пружиной обратной связи 3 (рис. 97). Положения што­ ка 4 поршня сервомотора 5 и направляющего аппарата вентиля­ тора устанавливаются в соответствии с давлением воздуха, под­ водимого к сильфону от блока управления. Изменение давления воздуха в сильфоне в пределах от 0,35 до 1,75 кгс/см2 обеспечи­

вает полное перемещение поршня сервомотора. Величина хода поршня, в зависимости от необходимого перемещения регулирую­ щего органа, меняется при изменении натяжения пружины 3 и числа ее рабочих витков.

При переходе на ручное управление расходом воздуха необхо­ димо открыть перепускной клапан 6, при помощи которого соеди­ няются обе полости сервомотора.

Корректор VI обеспечивает заданное соотношение между рас­ ходом топлива и воздуха (см. рис. 93). Сильфон 11 измеряет рас­ ход топлива по давлению перед форсунками, а мембрана 3 — рас­ ход воздуха по перепаду давлений на фронте котла (рис. 98). Усилия от сильфона и мембраны передаются на рычаги 4 и 5, соединенные со штоком золотника преобразователя 9. При откло­ нении коэффициента избытка воздуха от заданного значения дав­ ление воздуха после золотника изменяется сравнительно с его оптимальным значением 1,05 кгс/см2. Чтобы изменить соотноше­ ние расхода топлива и воздуха, вращают маховичок 10, соединен­ ный цепью с роликом задатчика 2.

При изменении нагрузки, например при увеличении, давление пара уменьшится и манометрическая трубка главного регулятора переместит золотник преобразователя вверх, что увеличит давле-

нпе в камере А изодрома. Давление воздуха в позиционном реле и над мембраной топливорегулирующего клапана возрастет, и шток клапана переместится вниз, увеличивая расход топлива и его давление перед форсунками.

Р и с . 97. П о р ш н е в о й се р в о м о т о р с у п р а в л я ю щ и м у ст р о й ст в о м

Одновременно увеличившееся давление воздуха в камере А суммирующего реле вызовет перемещение золотника управляю­ щего устройства сервомотора вниз, а его поршня — вверх. Это

146

приведет к повороту направляющего аппарата вентилятора на увеличение расхода воздуха в соответствии с новым расходом топлива. Действие регуляторов приведет подачу топлива и возду­ ха в соответствие с новой нагрузкой. При установлении в новом

к суммирующему реле, не изменится. Если коэффициент избытка воздуха окажется выше (ниже) заданного, золотник усилителя корректора соотношения опустится (поднимется), давления в ка­ мерах В и Г суммирующего реле уменьшатся (увеличатся), что

приведет к уменьшению (увеличению) расхода воздуха. Оконча­ тельное равновесное состояние САР наступит при тепловом балан­ се — равенстве подвода и отвода тепла, а также заданных вели­ чинах давления пара и коэффициента избытка воздуха.

Система обладает малым диапазоном регулирования — в пре­ делах 20—30% нормальной нагрузки. При больших изменениях нагрузки необходимо установить форсунки с другими номерами распылителей и по ним настроить корректор соотношения «топ­ ливо — воздух».

Настройка корректора. При двух нагрузках котла устанавли­ вают с помощью газового анализа оптимальный коэффициент избытка воздуха и определяют давление топлива перед форсунка­ ми и перепад давления воздуха на фронте котла. По результатам замеров на график (рис. 99) наносят точки А, В (£, Д ) •, через1

1 Е, Д — возможный второй вариант замеров, в последующих скобках по­ казана соответствующая этому варианту методика настройки.

которые проводят прямую. Если линия проходит через начало координат, значит, настройка корректора правильная, если же она пересекает горизонтальную (вертикальную) ось, то через на­ чало координат проводят линию ОА' (ОД)', параллельную AB (ЕД), определяя по графику необходимое положение 5,30 (5,05) указателя корректора 8 (рис. 98), и устанавливают его против этого деления шкалы 7. Затем при атмосферном давлении в полостях корпуса мембраны и давлении 4,8 кгс/см2 на сильфон, соответствующем точке С (перепад давлений на мембране, соот­ ветствующий точке F= 40 мм вод. ст. и атмосферному давлению в корпусе сильфона), поворачивают маховичок 1 (6) (рис. 98) так, чтобы давление воздуха после золотникового преобразователя со­ ставляло 1,05 кгс/см2.

Рис. 99. Номограмма для настройки автоматического корректора соотношения «топливо—воздух» (цифры у линий показывают положения указателя настройки 8 по рис. 98)

Возможные неисправности системы и способы их устранения показаны в табл. 4.

Обслуоюивание автоматики. Перед включением системы в дей­ ствие необходимо пустить электрокомпрессор, проверить соответ­ ствие давлений в трубопроводах воздухоснабжения заданным (см. рис. 93), убедиться в том, что запорные клапаны импульс­ ных трубопроводов главного регулятора и корректора соотноше­ ния открыты, а рукоятки блоков дистанционного управления рас­ ходом топлива и воздуха находятся в положении «Ручное».

Растопка котлов производится в соответствии с инструкцией, обеспечивая необходимые расходы топлива и воздуха с помощью маховиков реле прибавлений, расположенных в нижней части панели блоков дистанционного управления. Устройство последних аналогично изодрому, но они имеют всего две камеры А и Г. Со­ отношения расходов топлива и воздуха проверяются по выходно­ му давлению командного воздуха корректора. При отклонении его

148

от заданной величины— 1,05 кгс/см2— омо восстанавливается воздействием на маховичок реле прибавлений блока дистанцион­ ного управления, соответственно увеличивая или уменьшая расход воздуха. После установления нормального давления пара перед турбиной проверяют давление командного воздуха главного регу­ лятора, которое должно быть 1,05 кгс/см2.

Рукоятку блока дистанционного управления расходом воздуха переводят из положения «Ручное» на «Автоматическое» через промежуточное положение, соответствующее переходу из поло­ жения «Ручное» на «Автоматическое»—«РА», при котором с помощью маховика реле прибавления выравнивают показания ма­ нометров давлений воздуха на входе (от изодрома) и на выходе

блока.

Показания манометров выравнивают, изменяя давление послеизодрома воздействием на маховичок реле прибавлений блока управления расходом топлива. При этом давление на входе блока, должно оставаться неизменным, так как его величина при дистан­ ционном управлении расходом воздуха определяет собой поло­ жение регулирующих органов топлива и воздуха. Выравниваниедавлений воздуха необходимо выполнить ‘быстро, так как в случае­ возможной утечки воздуха из магистрали, оказавшейся отклю-

149“