книги из ГПНТБ / Ченцов В.Н. Тепломеханическое оборудование автономных источников электроснабжения конспект лекций

160

выражаемую

отревком п,тъ

.

Так

как их

общей статической

х а ­

рактеристикой

является прямая

йгЪг

,

то обороты

этих син­

хронно работающих дизель-генераторов, определяемые

точкой т'} ,

будут равны

пг

. Учитывая, что

п1

> nt

, следует

сделать

важ­

ный вывод:

при

увеличении

степени

неравномерности

первого

ди ­

нение оборотов дизель-генераторов

от значения

п0

увеличивает­

с я . Если же

уменьшить степень

неравномерности

первого

дизель -

генератора (

ctjbj

приближать

к

п0п^

) , то

при

изменении

на­

грузки обороты все

меньше и меньше будут

отклоняться

от п0

,

мерности,

их обороты

при изменяющихся

нагрузках будут постоянны

и равны оборотам,

на

которые настроен

дизель-генератор с нуле­

вой степенью неравномерности. Этот же

дизель-генератор

будет

брать на

себя все

изменения нагрузки.

Следует заметить,

что

щие

требования:

I .

Возможность

регулировки степени неравномерности регули­

рования

в пределах

от -1,5 до +1,5

для регуляторов непрямого

и в

пределах 0 - 8 %

для регуляторов

прямого действия.

161

2 .

Время

переходного

процесса

t}am

должно быть

не больше

2 - 3

сек .

3. Максимальный динамический заброс оборотов при сбросе

100% нагрузки и степени неравномерности

S

= 3% не

должен пре ­

восходить

7 -

4% в зависимости от

времени

разгона

силовой

установки,

колеблющегося

в пределах Та

= 2 * 8 сек .

Время

разгона силовой установки

определяется

из

формулы:

r

0Dlnl

Т

-—

сек ,

о

ПО ООО Л/

е.н

где

N

-

номинальная

эффективная мощность

дизеля;

GD1-

маховый момент

агрегата,

к Г . м 2 ;

пн

-

номинальные

обороты,

об/мин.

4 . Статическая характеристика

регулятора

должна быть

теристики не больше 0,3

- 1,2%).

5. Регулятор должен

быть оснащен устройством дистанцион­

обходимый

скоростной режим

с целью синхронизации дизель - гене ­

раторов и

перераспределения

нагрузки

между ними.

6.

Регулятор должен быть оснащен сигнальными устройствами

о его

настройке на определенные скоростные режимы (режим нуле­

вых оборотов, пусковых оборотов, подсинхронных оборотов

и

т д Д

7. Регулятор должен быть оснащен устройствами для ограни­

чения

оборотов и

ограничения подачи

топлива.

8.

Регуляторы

непрямого

действия

должны быть

оснащены

у с т ­

ройствами,

обеспечивающими

быстрое срабатывание

гидроусилите­

ля при пуске дизеля с целью сокращения времени пуска.

Ограничиваются также нестабильность регулирования оборо­

тов и

степень рассогласования нагрузок при параллельной

рабо ­

те дизель-генераторов.

Схемы регуляторов дизелей войсковых ДГУ

Схема изодромного регулятора непрямого действия. Большин­

ство дизелей войсковых ДГУ

небольшой

мощности оснащено

в с е -

ставлена

на

р и с . 5 2 . Дизели

большой

мощности оснащаются изо -

дромными

регуляторами

с регулируемой степенью неравномерности

в пределах

от -1,5 до

1,5%.

Схема

такого регулятора представ-

162

лена на

р и с . 5 6 . Чувствительным

элементом регулятора также

я в ­

ляется

центробежное устройство

I , но грузы воздействуют не

на

теля 4,

поршень цилиндра и рейка

5 ТНВД неподвижны. При

у в е ­

личении нагрузки обороты уменьшаются, центробежные грузы

I

сводятся

пружиной 13, рычаг I I и

золотник 6 гидроусилителя

перемещаются влево. Под давлением

масло поступает через

окно/п

163

ля 4 пружина 2 возвращает поршень изодрома 3 и

рычаг I I

в

и с ­

ходное положение, и переходный процесс плавно продолжается.

Изодромное устройство не влияет на окончательное состояние

р е ­

гулятора, но предотвращает резкие колебания оборотов,

т . е .

улучшает качество переходных процессов.

Заметим, что в данном регуляторе устойчивое состояние

в о з ­

можно

в

е д и н с т в е н н о м

положении

золотника

6

( а следовательно, только при

е

д и н

с

т

в е н

н

о м

значе ­

нии оборотов д и з е л я ! ) , когда

полностью

перекрыты

золотником

окна

т

и п

гидроусилителя.

Даже

при

незначительном

откло­

нении

оборотов

от заданных окна

т и п

будут

приоткрыты

и

нием нагрузки обороты дизель-генератора будут несколько

в о з ­

растать) .

Схема двухиипульсного регулятора. Для дизель-генератора

основным

возмущающим

воздействием является изменение нагрузки.

Другими

возмущающими

воздействиями являются изменения

режима

смазки,

охлаждения,

питания топливом и воздухом, изменения,свя­

занные с

износом дизеля,и др .

тельство,

что он реагирует

на изменение оборотов независимо

от причины

этого изменения,

т . е . регулятор отрабатывает все

тора заложено в принципе регулирования Ползунова:

чувствитель­

ным элементом

измеряется

с

к

о

р

о с

т ь

в р а щ е н и я

коленчатого вала, т . е .

р е

г

у

л

и р у е м ы

й

п а р а м е т р .

И если произошло отклонение скорости,

то регулятор изменяет

подачу топлива и восстанавливает

скоростной

режим

н е з а ­

в и с и м о

о т п р и ч и н ы

отклонения.

Указанное поло­

недостатка

центробежного

регулятора, заключающегося

в том, что

регулятор изменяет подачу

топлива только

в том

случае,

если у ж е

н а с т у п и л о

изменение

скорости.

Если учесть

ность самого дизеля, то станет очевидна

необходимость измене­

ния подачи топлива несколько раньше, чем

начнется изменение

лятор дополняется измерителем нагрузки.

О таком регуляторе г о ­

ворят, что он работает по двум принципам: по принципу Ползу­

нова ( т . е . по отклонению регулируемого

параметра) и по откло­

соленоида - измерителя нагрузки на генератор,

дифференциального

рычага 8 и гидравлического

следящего устройства. Действие

р е ­

гулятора состоит в следующем. В установившемся

режиме

окна

m

и п в коробке золотника 12

полностью закрыты

поясками

золот -

соединенном с обмоткой генератора. Якорь

7 втягивается

в с о ­

леноид б и сжимает пружину

5. Двуплечий

дифференциальный

ры­

чаг 8 поворачивается

вокруг

шарнира Ог против часовой стрелки

и золотник

I I перемещается

влево. Окно

п

волотниковой

короб­

ки приоткрывается и в левую

полость

гидроцилиндра

10

начинает

поступать

масло

по гибкому

напорному

шлангу

H .

Так

как

шток

поршня

9 закреплен,

то влево перемещается

цилиндр

10

и выпол­

ненная

заодно с

ним

золотниковая коробка

12.

Окно

п

прикры­

в а е т с я ,

и,

когда

перемещение коробки

станет

равным перемещению

кратится. В рассматриваемом гидравлическом устройстве

ци­

линдр 10 как бы следит з а положением плунжера I I , по

этой при­

166

грузки компенсируется увеличением подачи топлива, то его

с к о ­

ростной режим остается постоянным и центробежный элемент

не

срабатывает.

Измеритель нагрузки 6 не реагирует

на все остальные

возму­

щения, поэтому возможно отклонение оборотов от заданных

при

воздействии других возмущений. Если обороты,

например,

в о з р а с ­

тут, то центробежное устройство, включающее крестовину I , под­

шипник 2 ,

пружину 3 и грузы 4,

повернет

рычаг

8 против

часовой

стрелки вокруг точка С, золотник I I переместится вправо,

гидро­

цилиндр 10

также переместится

вправо, подача

топлива уменьшится

Настройку регулятора на необходимую степень остающейся

н е ­

равномерности удобно производить, изменяя чувствительность

и з ­

мерителя нагрузки 6. Уменьшение чувствительности сопровождает­

ся меньшими перемещениями якоря 7 при одинаковом изменении

на­

грузки . Это изменение нагрузки не сопровождается полной ком­

пенсацией з а счет изменения подачи топлива, поэтому степень

обходимый скоростной

режим производится рычагом

15.

Испытания двухимпульсных регуляторов показали, что

они

обеспечивают

высокие

динамические и

статические

качества

р е г у ­

лирования.

Уравнения элементов

систем

регулирования

оборотов

дизелей

Уравнение

дизеля

как объекта

автоматизации. Равновесный р е ­

жим в

системе

дизель

-

нагрузка

характеризуется

соотношением

( 5 4 ) .

Если происходит

нарушение равновесного режима, то наблю­

дается

неравномерное

изменение

обеих

частей равенства

(54)

(см.скоростные моментныѳ характеристики дизеля

на рис.

47

и

скоростные характеристики нагрузок на р и с . 5 1 ) .

Нарушение

р а ­

венства (54)

приводит

к

разгону

или

торможению

дизеля

и

на­

J l r A A v A A v

(5б)

где

J -

маховой

момент

вращающихся

масс

дизеля

и

нагруз ­

ки, приведенный к скорости вращения коленчатого

вала

дизеля;

àM

и

àMH-

изменения моментов

дизеля и нагрузки при откло­

нении

оборотов

на

величину

Л п

;

t -

время.

Из скоростных моментных характеристик дизеля

(см . рис . 47)

следует,

что его

крутящий

момент

M

зависит

от

двух

факто­

ров: относительного

перемещения

рейки

ТНВД

à h

и скорости

вращения коленчатого

вала

п

(при

изменении

относительного

перемещения

рейки

на

величину

à h

= I

-

0,8

=

0,2

крутящий

момент изменяется

на

величину

ЬМ'Н

,

а

при

изменении

с к о ­

рости

вращения

коленчатого

вала

в

пределах

ап

= п„

-

п .

макс

"ом

крутящий

момент изменяется

в

пределах

àM

) . Таким

образом,

В общем случае зависимость момента M

от

параметров

h

и

п

является нелинейной. После линеаризации этой формулы в точке

предполагаемого

равновесного

состояния

системы

п„

зависи ­

мость

крутящего

момента

от

параметров

h

и

п

получает

вид

дп

dh

Частные

производные

З^хр

и

'

дМко

удобно

определяются

— —

on

н

an

на основании

семейства скоростных

моментных

характеристик

ди­

з е л я .

Величина

крутящего момента нагрузки

Мн

,

в свою

очередь,

виях этому изменению нагрузки

соответствуют

включения нагрузок

на дизель-генератор, изменение

шага

гребного

или

воздушного

винта, изменение уклона дороги

для

транспортного

средства, и з -

dt

dh

\дп

дп /

дх

где

Tg « —

постоянная времени дизеля

- объекта

р ѳ гу -

# д / с т

лирования;

к?і-=.——г^—-

коэффициент

эффективности

регулирующего

о™Фуст

воздействия

регулятора на дизель (при не -

^ду

изменвой

нагрузке);

kgg= - —

коэффициент

эффективности

воздействия

и з -

Фуст

иѳнения

нагрузки на обороты дизеля

(при не ­

изменном

положении рейки

ТНВД);

р -

оператор

дифференцирования.

Все

параметры

уравнения

(57)

удобно

определяются по

с е ­

мействам

скоростных характеристик

дизеля

и нагрузки.