Сайт нуждается в вашей поддержке!
Категории сайта

Краткие сведения по эксплуатации систем автоматики и тренажерам автоматизированных СЭУ

Присоединяйтесь к нашему ТГ каналу!

В процессе эксплуатации механические подвижные элементы средств автоматики СЭУ изнашиваются, в соединениях появляются люфты, увеличиваются зазоры между трущимися деталями, изменяется жесткость пружин и сильфонов. В результате старения и загрязнения масла увеличивается трение. Электрические контакты подгорают, изменяются характеристики электрических элементов. В результате увеличивается зона нечувствительности и ухудшаются статические характеристики. Ухудшаются динамические характеристики регуляторов и показатели качества переходных процессов. Критерием ухудшения свойств регулятора скорости являются статические характеристики и показатели переходных процессов, прежде всего при ступенчатом сбросе нагрузки, когда показатели переходных процессов зависят также от характеристик агрегатов турбонадцува, поэтому выявить неисправности в регуляторе скорости сложнее.

СодержаниеСвернуть

Эксплуатация средств автоматики

Напомним, что при ступенчатом сбросе 100 % нагрузки с дизель-генератора Основы взаимодействия дизеля и устройств автоматического регулированияизменение частоты вращения двигателя в системах регулирования 3 класса точности не должно превышать 10 % номинальной частоты вращения, а длительность переходного процесса для регуляторов этого класса не должна быть более 10 с.

Статическая настройка регуляторов скорости сводится к установлению наклона статической характеристики системы регулирования дизеля в пределах 2 % ÷ 3 % в соответствии с ТУ на поставку.

Эта настройка производится путем изменения наклона дополнительной пружины регулятора скорости прямого действия или регулирования коэффициента усиления (передачи) жесткой обратной связи регулятора скорости непрямого действия.

Динамическая настройка производится путем регулирования положения иглы упруго присоединенного катаракта или гибкой обратной связи.

Дополнительная регулировка, осуществляемая обычно на заводах-изготовителях дизелей, включает подбор пружины катаракта или гибкой обратной связи с необходимой жесткостью, а также положения ведомого поршня обратной связи по отношению к окнам слива, что обеспечивает временное выключение ГОС для увеличения быстродействия скорости.

Для обеспечения равномерности распределения нагрузки при параллельной работе ДГ необходимо обеспечить одинаковые наклоны статических характеристик каждого ДГ. В этом случае при подключении ДГ 2 к уже работающему ДГ 1 достаточно синхронизировать ДГ 2 при его работе на холостом ходу с ДГ 1, а затем увеличить затяжку пружины регулятора скорости ДГ 2 до те пор, пока нагрузки обоих не будут выравнены. При нагрузке 50 % частота тока должна составлять 50 Гц.

Допустимые пределы наклона регуляторной характеристики для главных двигателей составляют обычно (от-12 %), в случае, если ГД установлен совместно с валогенератором, то рекомендуемый наклон регуляторной характеристики (4,0 ± 0,5).

В приложении 6 приведены основные неисправности регуляторов скорости.

К основным неисправностям регуляторов температуры относятся:

Характерные неисправности пневматических регуляторов температуры типов РТПД и РТНД приведены в приложении 6.

Краткие сведения по тренажерам автоматизированных дизельных установок

Автоматизация СЭУ значительно усложняет обязанности судовых механиков. С целью повышения квалификации судовых механиков в управлении автоматизированными установками и поиске неисправности широко используются тренажеры.

Конструкции тренажеров можно подразделить на тренажеры, широко использующие стандартное судовое оборудование систем ДАУ и пульты управления, и тренажеры, использующие в основном компьютерные имитаторы работы систем автоматики.

В состав ряда тренажеров первого типа входит стандартное судовое оборудование: пульты управления, регуляторы скорости, органы управления местного поста управления, шкафы системы ДАУ, а также имитаторы главных двигателей в виде электродвигателей постоянного тока, соединенных с регулятором скорости, датчики частоты вращения и др. К таким тренажерам относится тренажер ДАУ фирмы «Юнгер» Швеция.

К тренажерам второго типа относится тренажер фирмы «Норконтрол» (Норвегия).

В составе тренажера «Норконтрол» имеется ЭВМ типа «Норд-100», которая используется для реализации математической модели автоматизированной СДУ, в частности: главных двигателей, парового комбинированного котла, судовой электростанции, представленной двумя дизельгенераторами, валогенератором, ГРЩ, систем подготовки топлива, сжатого воздуха и общесудовых систем. Имитационная модель тренажера судового механика содержит около тысячи наиболее часто возникающих неисправностей судовых систем и служат для отработки навыков в их ликвидации.

Ниже приводится рекламный проспект компьютерного тренажера фирмы «Шип-аналитик».

Ship Analytics GMDSS Simulator

Обеспечивает эффективную тренировку

Имитируемые системы дают большую гибкость, чем реальное оборудование:

Тренажёр машинного отделен

Тренажёр машинного отделения с главными средне-оборотными двигателями UN1TEST предназначен для обработки решения задач в машинных отделениях.

Основной целью тренажёра является практическая подготовка к работе в машинном отделении, и в частности:

Тренажёр оснащён настольным пультом управления (в реальную величину), который позволяет управлять и контролировать работу главных двигателей, передаточного механизма и ВРШ.

Установка программного обеспечения тренажёра осуществляется пользователем и не требует обслуживания производителя.

Кроме того, пользователь получает программное обеспечение для испытания функционирования электронной системы пульта управления.

Программное обеспечение также позволяет устанавливать ресурсы машинного отделения и загружать их или сохранять установки.

Язык программного обеспечения — английский.

Программное обеспечение даёт возможность инструктору:

Место инструктора имеет телефонную связь с местом обучаемого. Программное обеспечение места инструктора (в сетевой версии) позволяет также наблюдать за показателями места обучаемого:

Тренажёр был создан в соответствии с требованиями конвекции STCW раздел А — 1/12 и конвекции ISM code раздел 6 и раздел 8.

Тренажёр имитирует машинное отделение, в которое вводят два главных среднеоборотных двигателя и три дизель-генератора.

Движительная система включает в себя два главных двигателя, управляющих через редуктор гребным винтом регулируемого шага (ВРШ) Обороты и шаг винта контролируются одновременно.

Тренажёр делится на следующие модули:

Приложение 1. Устройство сигнализации и управления дизелем УСУ-Д-1М ААРЛ. 421451. 001ТУ

Сертифицировано Российским Морским Регистром Судоходства. УСУ-Д-1М-02 на главных и вспомогательных дизелях и дизель-генераторах судов неограниченного района плавания, автоматизированных по 2-ой степени ГОСТ14228-80; УСУ-Д-1М-02 состоит из пультауправления и датчиков контролируемых параметров (датчика оборотов, датчика температуры воды, датчика температуры масла, датчика давления воды, датчика давления масла, датчика протечки топлива).

Пульт управления ПУ-1М-02 является центральным блоком, который управляет работой всех составных частей изделия. Конструктивно пульт управления размешен в металлическом корпусе прямоугольной формы, который устанавливается на дизеле через амортизаторы.

Датчики, входящие в комплект устройства, предназначены для непрерывного контроля соответствующих параметров и устанавливаются непосредственно на дизель.

Обеспечивает:

Комплект поставки:

Технические характеристики
Диапазон измерения:
частоты вращения коленчатого вала, об/минот 10 до 2 000
температуры охлаждающей жидкости (воды), °Сот 0 до 120
давление воды, кПаот 0 до 400
температура масла в системе смазки дизеля, °Сот 0 до 120
давление масла в системе смазки дизеля, кПаот 0 до 1 600
количества моточасов работы дизеля, чот 1 до 9 999
напряжение аккумуляторной батареи, Вот 0 до 32
тока в цепи заряда аккумуляторной батареи, Аот 0 до 36
обратного тока в цепи заряда аккумуляторной батареи, Аот 0 до 15
Основная допустимая погрешность измерения:
датчики оборотов и счетчика моточасов, %±0,02
остальных параметров, %±2,5

Приложение 2. Датчики-реле температуры ТАМ102

Предназначены для контроля и регулирования температуры жидких и газообразных сред в холодильных установках применяемых на судах морского и речного флота, железнодорожном и автомобильном транспорте а также в стационарных холодильных установках и других системах и устройствах. Модификации ТАМ102-…-05 и ТАМ102-…-07 могут быть использованы для замены реле типа КРМ с датчиком температуры.

Контролируемые среды: хладоны воздух масла, пресная вода и другие среды, неагрессивные к стали, меди, медным сплавам и серебряным припоям.

Для приборов с кожухом контролируемой средой может быть среда, неагрессивная к стали, в том числе аммиак.

Отличаются высокой устойчивостью к динамическим нагрузкам (вибрация, удары, тряска, наклоны), защищенностью от воздействия пыли, воды и других факторов окружающей среды. Степень защиты корпуса — 1Р64.

Предлагается к прочтению: Стационарные двигательные установки малотоннажных судов

Имеют одобрение Морского Регистра России, сертифицированы Регистром Ллойда (Великобритания). Основные технические данные приведены в таблице.

Технические данные
Обозначение модификацииПределы установок, °СЗона возврата, °СМаксимально допустимая температура контролируемой среды, °СВид шкалыДлина соединительного капилляра, м
регулируемаянерегулируемаяоцифрованнаяинформационная1,5410
ТАМ102-1-01-35…-52.5…670+++++
+
ТАМ102-1-02-20…+102.5…6++++
ТАМ102-1-03+5…+352.5…6++++
ТАМ102-1-04+30…+602.5…6++++
ТАМ102-1-05*+10…+605105+++
ТАМ102-2-05*
ТАМ102-1-07*+50…+1305145+++
ТАМ102-2-07*
ТАМ102-2-08+50…+1308145++++
ТАМ102-2-09+110…+16010176++++

Приложенеие 3. Датчики-реле давления ДЕМ105

Предназначены для контроля и двухпозиционного регулирования давления жидких и газообразных сред в системах сигнализции, защиты и управления дизелей и систем судов, тепловозов, а также в холодильных установках и других системах, в т. ч. для замены реле типа КРМ с датчиком давления.

Контролируемые среды: воздух, хладоны, масла, дизельное топливо, вода. Отличаются высокой устойчивостью к динамическим нагрузкам (вибрация, удары, тряска), защищенностью от воздействия пыли, воды и других факторов окружающей среды. Работоспособны при температуре от минус 60 до плюс 80 °С. Виды климатических исполнений:

Одобрены Морским Регистром России, сертифицированы Регистром Ллойда (Великобритания).

Технические данные
Шифр модификацииПределы установокТочность настройки, не болееЗона возврата, нерегулируемаяРабочее давление контролируемой
отдоотдо
ДЕМ105-0120200± 5150800
ДЕМ105-02201 000± 255001 500

Прибор контроля давления двух, одноканальный ПКД-2, ПКД

Предназначен для автоматического контроля и защиты по давлению различных энергетических и технологических установок и процессов с выдачей световой сигнализации и команды (замыкание или размыкание соответствующих выходных контактов) при достижении контролируемым давлением заданного значения установки срабатывания.

Состоит из электронного блока (БКД) и датчика (или двух датчиков в случае двухканального прибора) давления (ДЦ). Линия связи электронного блока с датчиками (при использовании кабеля или жгута с медными жилами сечением не менее 0,35 мм) — до 50 м.

Степень защиты корпуса — 1Р54 по ГОСТ 14254-80, виброудароустойчивое исполнение.

Технические данные
Диапазон контролируемых давлений (значений установок), МПа (кгс/см2)0,01…1,0
(0,1…10)
Зона возврата, МПа (кгс/см2), не более0,03(03)±
Допустимая погрешность, МПа (кгс/см2), не более0,025(0,25)
Обеспечивают надежную работу в условиях:-50 … +60
температуры окружающего воздуха, °С0,06…0,106
атмосферного давления, МПа (мм. рт. ст.)(420…800)
относительной влажности воздуха при температуре плюс 35 °С, %до 98

Приложенеи 4. Приборы контроля частоты вращения ПКЧВ

Предназначен для автоматического контроля частоты вращения элементов транспортных, энергетических, технологических и других установок с выдачей световой сигнализации и команды (замыкание или размыкание соответствующих выходных контактов) при достижении контролируемым параметром заданных значений трех установок срабатывания в диапазоне от 250 до 10 000 мин.

Срабатывание происходит только при повышении контролируемой частоты. Состоит из электронного блока (БКЧВ) и датчика частоты вращения индукционного типа (ДЧВ). Степень защиты корпуса — 1Р54 по ГОСТ 14254-80, вибро-, удароустойчивое исполнение.

Технические данные
Зона возврата, мин1:
для 1 и 2 установок, не более100
для 3 установки200
Допустимая погрешность, мин1, не более30
Обеспечивает надежную работу в условиях:
температуры окружающего воздуха, °С-50…+60
атмосферного давления, МПа (мм. рт. ст.)(420…800)
относительной влажности воздуха при температуре плюс 35 °С, %до 98

Приложение 5. Прибор контроля уровня масла и топлива двух-, одноканальных ПКУ-М-2, ПКУ-М

Предназначен для автоматического контроля и зашиты по уровню масла или топлива различных энергетических и технологических установок и процессов с выдачей световой сигнализации и команды (замыкание или размыкание соответствующих выходных контактов) при достижении контролируемой средой заданного уровня, определяемого местом расположения на объекте датчиков уровня ДУМ.

Состоит из электронного блока (БКУ-М) и датчика уровня (или двух датчиков в случае двухканального прибора). Степень защиты корпуса — 1Р54 по ГОСТ 14254-80, вибро-, ударо-устойчивое исполнение.

Технические данные
Зона возврата, мм, не более10
Допустимая погрешность, мм, не более10
Обеспечивает надежную работу в условиях:
температуры окружающего воздуха, °С-50…+60
атмосферного давления, МПа (мм. рт. ст.)0,06…0,106
(420…800)
относительной влажности воздуха при температуре плюс 35 °С, %до 98

Приложение 6

Технические данные датчиков давления и разрежения
Наименование датчикаКлассификацияТип чувствительного элементаТип преобразовательного элементаГде применяетсяПредел измерения
Манометры ЭКМ,
мановакуумметр ЭКВМ,
вакууметрты ЭКВ и ВЭ
Дискретного действияМанометрическая трубкаЭлектрический контактДВС, контрольные установкиЭКМ от 0 до 160 МПа
ЭКВМ от (-100)-60 кПа до (-0,1)- 2,4 МПа
ЭКВ и ВЭ 0-100 Кпа
Манометры,
мановакуумметр
вакууметры МЭД
Непрерывного действияТо жеИндуктивно-трансформаторныйКотельные установкиот 0-100 кПа до 0-160 МПа
от (-100)-60 кПа до (-0,1)-2,4 МПа
Сигнализатор падения давления СПД, СПДМДискретного действияМембранаЭлектрический контактТо жеСПД от 0 до 10 МПа
СПДМ от 2 до 80 МПа
ТЭМ
ЭДМУ
Непрерывного действияМембранаОмический логомерДВС0,2-1,2 МПа
0,1-8 МПа
Дифмамометр ДМНепрерывного действияСильфонИндуктивно-трансформаторыКотельные установкиот 0 до 16 МПа
Контактное реле КРМДискретного действияСильфонЭлектрический контактДВСот 50 до 400 кПа
Реле давления РДКТо жеМембранаТо жеТо жеот 0 до 1,2 МПа
Технические данные датчиков температуры
НаименованиеКлассификацияГде применяетсяТип чувствительного элементаТип преобразовательного элементаДиапазон температуры размыкания, °С
Контактное реле КРМДискретного действияДВСТермобалон с легко испаряющейся жидкостьюЭлектрический контакт30-105
Термореле
ТРДК ТРД
То жеДВС, холодильные установкиТо жеТо жеот -20 до +8
от 0 до +75
Температуры сопротивления (платиновые) ТПС (медные) ТСМНепрерывного действияКотельные установкиПлатиновые и медные терморезисторыЛогометр или мостовая схемаот -200 до +70
от -50 до +120

Приложение 7

Характерные неисправности регуляторов частоты вращения
НеисправностьПричина
Двигатель не пускаетсяНе включается блокировка защиты по минимальному давлению в смазочной системе или системе охлаждающей воды.
Зависание золотника ЧЭ регулятора вследствие загрязнения или задира.
Нарушена регулировка в сочленениях между выходным валом или штоком сервомотора регулятора и рейкой топливных насосов.
Неисправен сервомотор регулятора, низкое давление масла, попадание воздуха, утечка масла, недостаток масла в регуляторе, низкая вязкость масла.
После пуска двигатель идет в разносПовреждена упругая муфта регулятора.
Зависание золотника ЧЭ.
Сломан приводной вал регулятора.
Неправильно согласованы тяги от ДАУ к регулятору.
Незатухающие колебания частоты вращения вала двигателяНедостаток или избыток масла в регуляторе.
Заедание деталей ЧЭ или изодромной оборотной связи. Поломка пружины поршня изодромной связи или кор¬ректора.
Поломка пружины поршня изодромной связи или кор¬ректора.
Неправильная настройка изодромной обратной связи.
Поломка пружин в упругой муфте регулятора.
Люфт или защемление в сочленениях регулятора.
Перераспределение нагрузки между двигателями при параллельной работеНеправильная настройка ЖОС регулятора, коэффициента усиления, времени изодрома.
Заедание в приводе настройки задания частоты.
Заедание в приводе настройки задания частоты.
Нарушения в сочленениях привода от регулятора к топ¬ливным насосам.
Характерные неисправности пневматических регуляторов температуры типов
РТНД и РТПД
ПричинаСпособ устранения
Понизилась температура регулируемой среды по сравнению с заданной
Засорился фильтр или дроссель.Промыть фильтр, прочистить дроссель. Уплотнить линии, заменить мембрану
Нарушена герметичность пневматических линий или мембраны.Уплотнить линии, заменить мембрану.
Повысилась температура регулируемой среды по сравнению с заданной
Вышла из строя термочувствительная система.Заменить термочувствительную систему. Прочистить линии
Засорилась линия датчика или ИМ.Прочистить линии.
Регулятор не работает при изменении нагрузки, а давление в камере мембраны меняется
Зажат сальник штока, перекос или заедание штока.Отпустить сальник, устранить перекос или заедание.
Отсутствует давление в камере мембраны
Повреждение или засорение воздушной линии, нарушение герметичности, повреждение мембраныПрочистить линии, устранить не плотности, заменить мембрану
В установившемся режиме регулируемая температура колеблется в широких пределах
Колеблется давление силового воздуха, заедание регулирующего золотника, неисправность блока управленияУстранить колебания давления воздуха, проверить подвижность золотника, проверить блок управления

Приложение 8. Принципиальные схемы некоторых распространенных конструкций регуляторов зарубежных фирм

Схема регулятора «Вудвард UG-8»

Регулятор UG-8 имеет рукоятки настройки следующих основных параметров: неравномерности, задания скоростного режима, установки ограничения нагрузки.

Насос 20 забирает масло из масляной ванны 26 и подает его в аккумуляторы 18 и к золотнику 24 центробежного измерителя 14, соединенному рычагом 16 со штоком 25. Измеритель 14 приводится во вращение через шестерни и валы 15. 22 от вала дизеля. Золотник измерителя 24 управляет подачей масла к сервомотору 27 через каналы а и б. Поршень сервомотора 27 через рычаг 1 передвигает топливную рейку 2, увеличивая или уменьшая подачу топлива на ТНВД клапанного типа с регулированием по началу подачи дизельного топливадизель.

Схема регулятора Вудвард
Принципиальная схема регулятора «Вудвард» типа UG-8

Задание скоростного режима осуществляется изменением предварительного натяжения пружины 13 вращением гайки, которая находится в зацеплении с малой шестерней, вращаемой рукояткой 12 или дистанционно-электрическим мотором синхронизации через фрикционную муфту. Через шток осуществляется воздействие жесткой обратной связи, которая состоит из рычага 4 с изменяемой точкой опоры С на фланце 5, для изменения положения которой служат штанга 6, угловой рычаг 7 и кулачная шайба 8, пружина прижимает угловой рычаг к кулачку. При повороте кулачной шайбы 8 штанга 6 перемещает точку опоры С вдоль рычага 4. Если точка С приближается к точке А вдоль рычага 4, то остаточная неравномерность регулирования уменьшается. При совпадении этих точек остаточная неравномерность равна нулю. Изодромная (гибкая) обратная связь включает рычаг 16, два поршня 19, 23, игольчатый клапан 21, пружину 17, рычаги 10 и 11 и указатель 9. Обратная связь отключается, если точка В совпадает с точкой D. Топливная рейка 2 с указателем фактической нагрузки и механизм ограничения нагрузки действуют от вала 3, присоединенного к штоку сервомотора, который воздействует на золотник измерителя 24 рычага 16.

Регуляторы UG-8 с жесткой и гибкой обратной связью с большой точностью восстанавливают ту частоту вращения, которую дизель имел до изменения нагрузки. Изодромная обратная связь дает возможность работать дизелям в параллельном режиме, так как при этом обеспечивается изменение степени неравномерности от нуля до 5-6 %.

Схема регулятора «Вудвард» PGA

Основными элементами регулятора являются: приводной Насос-форсунки с гидроприводоммасляный насос аккумуляторы 2, центробежный ЧЭ (детали 35-37), управляющий золотник (26-28), сервомотор топливоподачи (49-53), изодромная обратная связь (26, 30-4), сервомотор изменения задания частоты вращения (38,39), управляющее устройство дистанционного задания частоты вращения (12-14), устройство ручного изменения частоты вращения 11, стоп-устройство (16, 17), ограничитель топливоподачи по давлению воздуха наддува (3-9, 20), ограничитель топливоподачи по заданной частоте вращения (40-44, 46-48), Бустерный сервомотор (55-57).

Регулятор Вудвард PGA
Схема регулятора частоты вращения «Вудвард» PGA

При увеличении нагрузки на двигатель поршень 51 перемещается вверх, одновременно масло также поступает по каналу 33 в нижнюю полость компенсирующего пояска 26 (воспринимающий поршень ГОС) управляющего золотника. Под воздействием перепада давлений на компенсирующем пояске золотник перемещается вверх. В этом проявляется действие отрицательной обратной связи.

Дистанционное задание скоростного режима двигателя из РР осуществляется путем изменения давления управляющего воздуха в полости над сильфоном 12. При задании повышенной частоты вращения двигателя давление управляющего воздуха увеличивается, сильфон сжимается и опускает вниз серьгу 14 с золотником 13. Поле золотника 13 открывает окно во втулке 15 для прохода масла постоянного давления в верхнюю полость сервомотора 38 задания 37.

В регуляторе имеется устройство температурной компенсации изменения геометрических размеров пружины 37 задания в результате изменения температуры окружающей среды, которое представляет собой биметаллическую планку 23 рычага 19.

Бустерный сервомотор 55 обеспечивает включение в действие регулятора в период пуска двигателя. При этом пусковой воздух воздействует на поршень 56, который создает давление масла, поступающего к сервомоторам подачи топлива 52 и задания скоростного режима 38.

Характеристики систем топливоподачиОграничение топливолодачи по давлению воздуха наддува обеспечивает качественное сгорание топлива и бездымный выхлоп двигателя как на установившихся, так и на переходных режимах. Уровень подачи топлива в двигатель ограничивается действием кулака поршня 8 на рычаг 20, который через болт 22 поднимает шток 21 и управляющий золотник 27 вверх.

Схема электронной системы управления впрыскиванием «МАН»

Принцип действия разработанной фирмой МАН системы впрыскивания топлива с электронным управлением заключается в следующем. Из топливной цистерны ТЦ топливо подается насосом ТН в аккумулятор АТ, давление в котором поддерживается в узких пределах. Топливные трубопроводы, ведущие к цилиндрам дизеля, во время работы постоянно заполнены топливом под давлением около 70 МПа. Подача топлива к распылителю форсунки Ф происходит по командам, вырабатываемым блоком управления. Команды подаются при определенных положениях коленчатого вала. Время подачи командных сигналов определяет как момент начала впрыскивания, так и его продолжительность, т. е. количество подаваемого топлива. Форсунка оснащена гидравлическими быстродействующими сервомеханизмами, способными развивать большие усилия. Рабочая жидкость (масло) под давлением 20 МПа из гидравлической системы ГС подается к сервомеханизмам форсунки через управляющий клапан УК.

Управление впрыскиванием топлива
Схема электронной системы управления впрыскиванием топлива (фирма МАН)

Поскольку функции таймирования и дозирования подачи топлива осуществляются электронным блоком управления, отпадает необходимость в обычных Регулирование ТНВД SKL – NVD 48 и 36ТНВД и распределительном вале, управляющем их работой. Для создания давления топлива в аккумуляторе АТ на дизель устанавливают подкачивающий насос высокого давления, в качестве которого используют 2-3 секции традиционных ТНВД. Давление в аккумуляторе АТ регулируется путем воздействия на золотники насосов, а также с помощью быстродействующего разгрузочного клапана БРК, который при чрезмерном повышении давления сбрасывает избыточное топливо в цистерну ТЦ.

Давление контролируется с помощью дистанционного манометра ДМ, а также двух датчиков давления ДД1 и ДЦ2. В качестве устройств защиты на аккумуляторе АТ установлен предохранительный клапан ПрК, а на топливных трубопроводах каждого цилиндра установлены электромагнитные быстродействующие клапаны БК, при срабатывании которых прекращается подача топлива к форсунке и одновременно полость форсунки перед распылителем сообщается со сливным трубопроводом.

Гидросистема ГС, обеспечивающая подачу масла к сервомеханизмам форсунок, состоит из масляного бака, двух насосов, фильтров, аккумулятора и приборов автоматического управления и контроля. Управление форсункой осуществляется командами от электронного блока управления.

Блок управления выполняет также функции регулятора частоты вращения вала дизеля. Для этого на входы блока подаются сигналы о заданной и действительной частотах вращения. Блок управления сравнивает эти сигналы и в случае их неравенства соответственно изменяет продолжительность впрыскивания, т. е. изменяет количество топлива, подаваемого в цилиндры дизеля.

Автоматически регулируемая аккумуляторная система топливоподачи как эффективный способ снижения и удельного расхода топлива судового дизеля

Увеличение форсировки дизелей по наддуву приводит к росту eNOx. Известный способ снижения eNOx от величины угла опережения подачи топлива φоп: снижение eNOx достигается уменьшением φоп. Однако при этом возрастают удельный Ремонт регуляторов давления, температуры и расхода массы дизеляэффективный расход топлива bе и количество твердых частиц. В конечном счете выбирается компромиссное решение: φоп уменьшается до значения, равного предельным нормам ГОСТ Р51249-99 с соответствующим увеличением bеапр.

Вместе с тем, как показано ниже, имеется возможность применения автоматически регулируемой аккумуляторной системы топливоподачи, позволяющей эффективно решить оба вопроса.

Автоматическое регулирование давления впрыскивания Pапр путем увеличения Pапр позволяет улучшить мелкость распиливания и качество процесса смесеобразования, которые ухудшаются из-за снижения цикловой подачи, частоты вращения и уменьшения φоп.

На частичных режимах, когда плотность заряда в цилиндре дизеля с турбонаддувом снижается, уменьшение Pапр необходимо. Однако это уменьшение должно быть не в столь значительной степени, как это имеет место при стандартных системах топливоподачи.

Аккумуляторная система топливоподачи
Регулируемая аккумуляторная система топливоподачи

Автоматическое регулирование φоп с целью уменьшения жесткости процесса и NOx в зависимости от нагрузки и “n” осуществляется путем уменьшения φоп со снижением “n” по сравнению с nном. Повышенное давление впрыскивания при этом обеспечивает сокращение длительности впрыскивания топлива и диффузионной фазы процесса сгорания.

Ниже представлена схема и технические характеристики системы топливоподачи Common Real дизеля фирмы MTU 4 000:

Топливные насосы распределительного типаТопливный насос и форсунки имеют простое устройство, чем, например ЭГНФ, что повышает надежность систем. Топливные шланги имеют двойные стенки с индикацей снижения давления.

Система впрыскивания Common Rail
Система впрыскивания Common Rail серии 4 000

Давление впрыскивания выше, чем в традиционных системах, что обеспечивает повышение экономичности и снижение токсичных выбросов по сравнению с традиционными системами топливоподачи.

Схема пневматического регулятора температуры «Плайгер»

Регулятор «Плайгер». В системах ГД фирмы «Зульцер» применяют пневматические регуляторы температуры «Плайгер». Регулятор состоит из дилатометрического ЧЭ, 2-каскадного усилителя, золотникового клапана с мембранным приводом и устройства ЖОС.

Регулятор температуры типа Плайгер
Схема регулятора температуры типа «Плайгер»

При изменении температуры регулируемой среды дилатометрический чувствительный элемент 13 воздействует на заслонку 12 и изменяет давление воздуха в первой ступени усилителя. В результате этого сильфон 8 рычажной передачей 9 перемещает заслонку 10. Таким образом, сигнал рассогласования между текущим и заданным значениями температур дополнительно усиливается во второй ступени, что вызывает изменение давления воздуха в надмембранной полости привода регулирующего клапана. Благодаря разности усилий давления воздуха и пружины 2 на мембране 1 перемещается клапан 5, который перераспределяет потоки жидкости в охладитель и в обводной трубопровод, восстанавливая заданную температуру. Задание на регуляторе изменяется задающим устройством 11, а коэффициент усиления регулятора — дросселем перед усилителем сопло — заслонка.

Читайте также: Регулирование ТНВД SKL – NVD 48 и 36

Равновесное положение регулирующего клапана 5 зависит от давления воздуха в камере второй ступени усилителя. При этом сопла в ней полностью перекрыты управляющей заслонкой 10. Жесткая обратная связь включает в себя пластину 3 регулирующего клапана, ролик 4, рычаг 6 и пружину 7. Эффект действия обратной связи проявляется в уменьшении сигнала рассогласования на сильфоне 8.

Неравномерность регулирования температуры изменяется в пределах 2-6 °С поджатием или ослаблением пружины обратной связи 7. Требуемый температурный уровень настраивается в диапазоне 10-320 °С. Для питания регулятора используется сжатый воздух давлением 147 кПа.

Регулятор температуры «Плайгер»

Увеличение нагрузки двигателя приводит к росту температуры рабочей среды, удлинению трубки 29 датчика, перемещению стержня со скобой 28 и микрометрическим винтом 27. Это приводит к развороту заслонки 25, увеличению зазора α1 снижению давления p1 в камере Г и нарушению равновесия сил, действующих на заслонку 14. Под действием разности сил заслонка разворачивается, возрастает зазор α1 а давление p2 в камере Л усилителя 15 снижается. Нарушается равновесие сил на жестком центре, он отрывается от клапана, и через камеру Б происходит стравливание воздуха в атмосферу из полости ИМ. Нарушается равновесие сил также в ИМ, и золотник 1 через шток пружиной 5 начинает перемещаться вверх, увеличивая подачу рабочей среды от холодильника и уменьшая поток мимо него. По мере движения штока разворачивается рычаг 4. От него через профильный рычаг 11, опору 10, винт 8 и серьгу 12 уменьшается натяжение пружины 13. Равновесие сил на заслонке 14 восстанавливается, ее движение от сопла 17 прекращается и ограничивается снижение давления в полости А блока 15. По мере снижения давления p3 в полости Б до значения P2 в полости А восстанавливается равновесие сил на жестком центре мембраны и он, перемещаясь в обратном направлении, прижимается к клапану. Стравливание воздуха в атмосферу из полости ИМ и движение золотника 7 прекращается.

Регулятор температуры Плайгер
Схема регулятора температуры «Плайгер»

При снижении температуры рабочей среды ниже заданной направление действия регулятора изменяется на противоположное (работу его звеньев предлагается рассмотреть самостоятельно).

Из изложенного следует, что блок 15 усилителя мощности является астатическим звеном, обеспечивая на установившемся режиме строгое соответствие (с нулевой неравномерностью) давлений p2 и p3. В динамике его задача сводится к управлению значительным потоком воздуха, подаваемого в ИМ или стравливаемого из него. Управление вторым каскадом усиления ведется статическим усилителем первого каскада с малым расходом воздуха.

Введение в первый каскад усиления отрицательной ЖОС позволяет получить строго однозначное (пропорциональное) соответствие между значениями его входного сигнала p1 и положением штока ИМ, а следовательно, и положением m регулирующего органа. При правильной настройке позиционера это соответствие должно описываться статической характеристикой 1.

Приложенеи 9. Пример исследования на ЭВМ влияния параметров регулятора скорости прямого действия с упруго присоединенным катарактом на процесс регулирования дизеля при набросе нагрузки

Дифференциальное уравнение вращающихся масс имеет вид:

Tadφdt+β·φ=TqTнагр          Форм. 1

где:

Плунжеры топливных насосов имеют одинаковый скос кромки плунжера, которой дозируется начало или конец подачи топлива.

Поэтому в расчете принимается допущение, что величина цикловой подачи пропорциональна повороту плунжера или ходу рейки топливных насосов.

Введём переменную — координату изменения хода рейки в относительных единицах:

μ=hphpxhPHhhx=bцbцнbцнbцх          Форм. 2

На холостом ходу

 Tq=0,μ=0

,

на номинальном режиме

 μ=1,Tq=1

.

Тогда уравнение (1) примет вид:

Tadφdt=μTнагр          Форм. 3

Уравнение регулятора скорости прямого действия имеет вид:

Tr2·d2ηdt2+Tk·dηdt+δcm·η+δk·(ηξ)=φ,          Форм. 4

где:

Следует иметь в виду, что Исследования процессов в некоторых судовых системах автоматикирегулятор скорости служит в системе регулирования скорости в виде обратной связи: если частота вращения увеличивается, то цикловая подача топлива должна уменьшаться.

Поэтому μ = -η

Окончательно уравнение регулятора прямого действия можно записать в виде:

Tr2·d2ηdt2+Tk·dηdt+δcm·η+δk·(ηξ)=φ

Примем, что на холостом ходу μ = 0, φ = 0. Тогда на номинальном установившемся режиме φн = -δст.

Величина δст характеризует наклон статической характеристики системы автоматического регулирования скорости.

Значение

 Kp=1δcm 

определяет коэффициент усиления регулятора скорости прямого действия.

Уравнение упруго присоединенного катаракта имеет вид:

Tj·dξdt=ηξ,          Форм. 5

где:

Цель работы – исследовать влияние эксплуатационных и настроечных факторов регулятора скорости на показатели качества переходного процесса дизеля. Этими показателями качества служат: провал (заброс) частоты вращения Δφmax при ступенчатом изменениии нагрузки, длительность переходного процесса тпер — от его начала до момента вхождения частоты вращения в зону нечувствительности ε, расположенную по обе стороны от нового установившегося Ремонт автоматики, регуляторов частоты вращения и систем регулированиязначения частоты вращения после изменения нагрузки.

Согласно требованиям Регистра России для судовых дизель-генераторов:

Дополнительным показателем качества переходного процесса служат колебательность: число колебаний за период тпер.

Во всех случаях процесс должен быть устойчивым — сходящимся.

К эксплуатационным и настроечным факторам относятся: трение в измерителе, определяемое величиной

 Tк=kr2Eu, 

которое может изменяться в зависимости от вязкости масла или возникающих помех, приведённая жёсткость пружины Cпр, которая определяется суммарной жёсткостью основной и дополнительной пружин и пружины катаракта.

Причём — первые две определяют наклон статической характеристики δст, а последняя — временная, присоединённая только на короткий отрезок времени, определяемый тем, насколько завёрнута игла катаракта.

На наклон статической характеристики δст катаракт не влияет.

Пояснение к алгоритму программе.

Исходная система путём подстановки

 dηdt=ψ 

приводится к виду:

dφdt=1Ta·(μTнагр)dηdt=ψdψrt=1Tr2·(Tkψδcmηδк·(ηξ)φ)dξdt=1Tj·(ηξ)          Форм. 6

Начальные условия соответствуют набросу 100 % нагрузки с холостого хода:

при

 t=0,φ=0,μ=0,ψ=0,Тнагр=1 

решение системы уравнений (6) производится методом Рунге-Кутта.

При решении данной системы уравнений вводятся ограничения на перемещение органа регулировки топливоподачи, а именно – задается упор хода рейки в виде:

0,3η1,1

Приняты обозначения:

TaT1

TrT2

TkT3

TjT4

δcmD

δкDк

φx

ηy

ξu

Tнагр(t)M=1

В принятых обозначениях система (6) примет вид:

dxdT=1T1yM=F1(T,x,y,z)dydT=zF2(T,x,y,z)dzdT=1T2T3·zD·yDк·(yu)xF3(T,x,y,z,u)dudT=1T4·(yu)=F4(T,y,u)

Решение ищем в виде:

xi+1=xi+16(l1+2l2+2l3+l4)

yi+1=yi+16(k1+2k2+2k3+k4)

где:

l1=F1(Ti,xi,yi,zi)*H

k1=F2(Ti,xi,yi,zi)*H

l2=F1(Ti+H2,xi+l12,yi+k12,zi+mi2)*H

k2=F2(Ti+H2,xi+l12,yi+k12,zi+mi2)*H

где:

l1L1

l2L2

l3L3

l4L4

k1K1

k2K2

k3K3

k4K4

m1M1

m2M2

m3M3

m4M4

h1H1

h2H2

h3H3

h4H4

Величина шага по времени принимается М = 0,1, общее время переходного процесса тпер не более 10 с., поэтому число шагов N не более 100.

Вместе с тем для сокращения машинного времени вводится условие: в случае, если одновременно выполняется

 φ<0,0025 и dφdt<0,0025 

то счёт прекращается, так как условно дальнейший процессе в системе автоматического регулирования можно считать установившимся.

Это интересно: Элементы автоматических систем судна

Система уравнений (6) решается в среде Excel.

Для наглядности алгоритм расчета системы уравнений реализован на языке Бейсик.

В строках 10-32 осуществляется ввод исходной информации.

В строках 34-56 осуществляется ввод постоянных величин и начальных условий на печать.

В строках 58-118 производится решение системы дифференциальных уравнений.

Программа САРС 1
10T1 = 1
12T2 = 0,1
14T3 = 0,02
16T4 = 0,7
18Д = 0,03
20Дк = 0,1
22T0 = 0
24X0 = 0
2Y0 = 0
28Z = 0
30U = 0
32M = 1
34PRINT ‘Вывод информации на дисплей – 1, на печать – 0’ \INPUT 1
36IF I = 0 THEN 42
38OPEN ‘TT: ‘FOR OUTPUT AS FILE ≠ 1
40GOTO 44
42OPEN ‘LP:’ FOR OUTPUT AS FILE ≠ 1
44I = 0
46PRINT ≠ 1 ‘Введите количество расчётных точек N =’ \INPUT N
48PRINT ≠ 1 ‘Шаг вычислений H =’ \INPUT H
50PRINT ≠ 1 ‘Исследование САРС’
52PRINT ≠ 1 ‘Постоянные величины и начальные условия’
54PRINT ≠ 1, “T1 = ,’T1, ‘T2 = T2, ‘T3 = ‘T3, ‘Д = ‘Д, T4 = ‘T4, Дк = ‘Дк,’X0 = ‘X0, ‘Y0 = ‘Y0, ‘Z0 = ‘Z0, ‘M = ‘M, ‘U0 = ‘U0
56PRINT ≠ 1,\PRINT ≠ 1, ‘Результат вычисления’
58X = X0\Y = Y0\Z = Z0\T = T0\U = U0
60FOR 1 = 1 TO N
62COSUB 110
64L1 = F1 * H\K1 = F2 * H\M1 = F3 * H\\S1 = F4 * H
66T = T + H/2\ X = X + L1/2\ Y = Y + K1/2\ Z = Z + M1/2\ U = U + S1/2
68COSUB 110
70L2 = F1 * H\K1 = F2 * H\M2 = F3 * H\\S2 = F4 * H
72X = X – L1/2 + L2/2\ Y = Y – K1/2 + K2/2\ Z = Z – M1/2 + M2/2\ U = U – S1/2 + S2/2
74COSUB 110
76L3 = F1 * H\K3 = F2 * H\M3 = F3 * H\S3 = F4 * H
78T = T + H/2\  X = X + L2/2 + L3\  Y = Y – K2/2 + K3\  Z = Z – M2/2 + M3\ U = U – S2/2 + S3
80COSUB 110
82L4 = F1 * H\ K4 = F2 * H\ M4 = F3 * H\ S4 =F4 * H
84X = X – L3\ Y = Y – K3\ Z = Z – M3\ U = U – S3
86X = X + (1/6) * (L1 + 2 * L2 + 2 *L3 + L4)
88Y = Y + (1/6) * (K1 + K2 + 2 * K3 + K4)
90Z = Z + (1/6) * (M1 + 2 * M2 + 2 * M3 + M4)
92U = U + (1/6) * (S1 + 2 * S2 + 2 * S3 + S4)
94IF y ≤ 0 THEN y = -0,3
96IF y ≥ 1,1 THEN y = 1,1
98PRINT ≠ 1, ‘X = ‘X, ‘Y = ‘Y, ‘Z = ‘Z, ‘T = ‘T, ‘U = ‘U
100IF X < 0,0025 THEN 104
102GOTO 106
104IF FI < 0,0025 THEN 108
106NEXT 1
108GOTO 118
110F1 = (1/T) * (Y – M)
104F2 = Z
112F3 = ((1/T2) ∧ 2) * (- T3 * Z – D * Y – Dк * (Y – U) – X)
114F4 = (1/T4) * (Y – U)
116RETURN
118END

Ниже, в качестве примера, представлен результат решения системы уравнений (6) методом Рунге-Кугта.

Решение уравнений методом Рунге-Кугта
Результат решения системы уравнений (6) методом Рунге-Кутта

По графику видно, что при увеличении постоянной времени катаракта устойчивость системы возрастает, но и увеличивается длительность переходного процесса.

Приложение 10. Тестовые вопросы по дисциплине “Автоматизация судовых энергетических установок”

  1. Определите входные и выходные величины уравнения Динамика двигателя судна, условия и оценка работыдинамики дизеля и представьте его передаточную функцию.
  2. Какие статистические характеристики необходимо рассчитать или получить экспериментально для определения коэффициентов уравнения динамики судового дизеля?
  3. От чего зависят положение винтовой характеристики и значение мощности сопротивления вращению гребного винта?
  4. Какие средства автоматизации вспомогательных механизмов и систем определяют знак А2 в символе класса Регистра России?
  5. Какие способы охлаждения ГД применяют на судах?
  6. В чем заключаются особенности регулирования температуры в смазочных системах судовых двигателей?
  7. Какой параметр выбирают в качестве регулируемого в системах охлаждения судовых двигателей?
  8. На каком уровне поддерживаются значения регулируемых величин в системах охлаждения и смазочной?
  9. Уравнением, какого вида описываются динамические свойства судового дизеля как объекта регулирования температуры?
  10. От каких конструктивных параметров зависит постоянная времени судового двигателя как объекта регулирования температуры.
  11. Какие требования предъявляются к автоматическому регулированию частоты вращения?
  12. Назовите основные признаки классификации регуляторов частоты вращения.
  13. Какими конструктивными особенностями характеризуется регулятор прямого действия?
  14. Для чего предназначены предельные Центр вращения и его перемещениерегуляторы частоты вращения?
  15. Как изменяется положение регуляторной характеристики при воздействии на пружину задания всережимного регулятора?
  16. Перечислите типы регуляторов непрямого действия.
  17. В чем принципиальное отличие в принципе действия гибкой обратной связи от жесткой?
  18. Какие факторы вызывают нелинейность статистической характеристики чувствительного центробежного элемента?
  19. Что является причиной возникновения неравномерности частоты вращения и наклона регуляторной характеристики?
  20. Как определяется устойчивость системы с помощью амплитуднофазового критерия Найквиста?
  21. Как определяется устойчивость системы с помощью критерия Гурвица?
  22. Назовите основные показатели качества переходного процесса САР.
  23. В чем состоит методика расчета переходного процесса с помощью компьютера?
  24. На каких двигателях преимущественно устанавливают регуляторы прямого действия?
  25. Перечислите органы настройки регуляторов прямого действия.
  26. Какие обратные связи имеет регулятор PH – 30? Укажите органы их настройки.
  27. Как действует ГОС в регуляторе PH – 30? Какое влияние на переходные процессы оказывает орган ее настройки?
  28. Как осуществляется изменение заданного скоростного режима двигателя с помощью регулятора «Вудвард» PGA?
  29. В чем заключается принцип действия ограничителя топливоподачи по заданной частоте вращения в регуляторе «Вудвард» PGA? Укажите органы его настройки.
  30. Как действует ограничитель топливоподачи по давлению воздуха наддува в регуляторе «Вудвард» PGA? Укажите органы его настройки.
  31. В чем аналогия в действии жесткой и гибкой обратных связей регулятора РН-30?
  32. Как действует ГОС в регуляторе двигателей Д-50 и Д-100?
  33. Опишите порядок настройки степени неравномерности в регуляторе Р13М.
  34. Каковы особенности систем электронного управления впрыскиванием топлива в двигатель?
  35. С какой целью используются в ГТД регуляторы приемности?
  36. В чем состоят особенности конструкции и принципа действия насоса-регулятора частоты вращения вала ГТД?
  37. Чувствительные элементы, каких типов используют в регуляторах температуры?
  38. Из каких элементов состоят обратные связи регуляторов температуры РТНД и «Плайгер»?
  39. В чем заключается принцип действия регулятора вязкости VAF- «Вискотерм»?
  40. В соответствии, с каким законом регулирования работают регуляторы вязкости УАР- «Вискотерм»?
  41. Какую задачу выполняет регулятор температуры наддувочного воздуха? Опишите порядок его работы, пользуясь схемой.
  42. Каким образом обеспечить равномерность распределения нагрузки между дизель – генератором при параллельной работе?
  43. Назначение, устройство и принцип действия регулятора вязкости топлива.
Сноски
Sea-Man

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Ноябрь, 12, 2021 2986 0
Добавить комментарий

Текст скопирован
Пометки
СОЦСЕТИ