23. Назначение и классификация регуляторов частоты вращения.

Скорость коленчатого вала является важным качественным параметром работы дизеля, определяющим количество вырабатываемой им энергии. Количество энергии, вырабатываемой дизелем и потребляемой гребным винтом или генератором, определяется в каждом конкретном случае условиями эксплуатации судна.

С увеличением нагрузки, как известно, угловая скорость вала дизеля падает, а с уменьшением — возрастает. Чтобы сохранить заданную угловую скорость вала при любой нагрузке (от нагрузки при холостом ходе до максимальной) с возрастанием нагрузки следует увеличить подачу топлива в цилиндры дизеля и наоборот: с падением нагрузки уменьшить подачу топлива.

Условия протекания рабочего процесса в цилиндрах дизеля при малых нагрузках таковы, что незначительное уменьшение нагрузки может привести к резкому повышению угловой скорости вала, а случайное падение угловой скорости — к остановке дизеля. При аварийных ситуациях (поломке гребного вала или соединительных муфт, потере лопастей винта, оголениях винта в штормовых условиях плавания и т. п.) потребление энергии у дизеля резко уменьшается и вся его избыточная мощность тратится на увеличение угловой скорости коленчатого вала. Время разгона дизеля невелико, и составляет для главных дизелей 0,6—2,5 с, по этому в подобных случаях он может «пойти в разнос», а обслуживающий персонал за такое короткое время не сумеет что-либо предпринять. Это могут сделать только устройства автоматического регулирования скорости. Дизель-генератор при любой нагрузке в сети должен обеспечить постоянные напряжения и частоту тока. Поскольку нагрузка в сети нестабильна, регулирование угловой скорости вала дизель генератора вручную практически затруднительно, а в ряде случаев и просто невозможно. Исходя из изложенного выше, все без исключения главные и вспомогательные дизели оборудуют автоматическими регуляторами угловой скорости вала.

Классификация регуляторов скорости. По назначению и предъявляемым техническим требованиям к режиму работы судовых дизелей регуляторы угловой скорости коленчатого вала подразделяют на однорежимные, всережимные и предельные.

Однорежимные регуляторы (с одним режимом настройки) применяют сравнительно редко (у некоторых дизелей небольшой мощности, работающих на генератор). Такие регуляторы автоматически поддерживают скоростной постоянный режим дизеля независимо от колебаний электрической нагрузки на генератор.

Всережимные регуляторы поддерживают любой заданный скоростной режим дизеля: от минимально устойчивой до максимальной угловой скорости вала.

Во избежание «разноса» при непредвиденном резком уменьшении нагрузки дизели снабжают предельными регуляторами, или автоматами остановки. Последние не оказывают регулирующего воздействия на топливные насосы высокого давления (ТНВД) до тех пор, пока угловая скорость вала не достигнет определенного значения, при котором они полностью выключают подачу топлива в цилиндры дизеля.

По конструктивному исполнению регуляторы могут быть встроены в двигатель (дизели 2410,5/13; 48,5/11), навешенными на ТНВД (дизели 6ЧСП15/18) и автономными в виде отдельных узлов (дизели 6ЧРН32/48;

8ЧР32/48; 6ЧРП27,5/36; 6ЧРН36/45).

В зависимости от способов воздействия на регулирующий орган различают пропорциональные, интегральные и пропорционально-интегральные регуляторы.

Пропорциональные (П-регуляторы) обеспечивают перемещение рейки ТНВД пропорционально изменению угловой скорости вала. У интегральных (И-регуляторов) отклонение угловой скорости вала влияет на скорость перемещения рейки ТНВД, а у пропорционально-

интегральных (ПИ-регуляторов) — на абсолютное значение перемещения рейки и ее скорость.

Пропорциональные, интегральные и пропорционально-интегральные регуляторы могут быть прямого и непрямого действия. В первых рейка ТНВД перемещается за счет энергии, сообщаемой ей измерительным элементом регулятора; у вторых выходной сигнал измерительного элемента регулятора передается на рейку усиленным благодаря включению в схему усилителя.

Регуляторы непрямого действия в зависимости от вида используемой вспомогательной энергии делят на гидравлические, пневматические, электрические и комбинированные. Регуляторы непрямого действия судовых дизелей, как правило, гидравлические.

По принципу регулирования различают одноимпульсные регуляторы с импульсом по скорости вала и двухимпульсные с дополнительным импульсом по нагрузке.

В зависимости от вида обратной связи, а следовательно, и способа стабилизации статических характеристик регуляторы подразделяют на статические с жесткой обратной связью, астатические с гибкой обратной связью и универсальные. Последние в зависимости от настройки могут работать как по статической, так и по астатической характеристикам. Регулятор скорости и дизель образуют замкнутую систему автоматического регулирования.

В соответствии с ГОСТ 10151—72 системы автоматического регулирования скорости (САРС) подразделяют на четыре класса точности. К первому классу относят системы, у которых статистическая ошибка не превышает 0,6%, динамический заброс скорости не более 5%, а длительность переходного режима не более 2 с; ко второму классу — системы с характеристиками, пределы которых соответственно 0,8%, 7,5%, 3 с; к третьему — 1%, 10%, 5 с, к четвертому — 2%, 15%,10 с.