Автоматическое регулирование вязкости судового топлива

В связи с широким применением на судах для повышения экономичности работы главного двигателя различных сортов тяжелого топлива следует обеспечить его качественное сгорание, а также уменьшение нагарообразования и износа деталей цилиндропоршневой группы. Для достижения этих целей, необходимо поддерживать вязкость судового топлива в допустимых пределах на входе топлива в двигатель.

Система регулирования вязкости должна обеспечить:

• неравномерность регулирования вязкости перед форсунками не более 4 · 10 Па · с (4сП);
• диапазон регулирования в пределах (6-25) · 10 Па·с;
• переходной процесс без динамических забросов;
• погрешность регулирования вязкости, не превышающую ±5 % диапазона регулирования;
• во избежание быстрого увеличения температуры при переходе с легкого топлива на тяжелое должны быть созданы условия для плавного повышения температуры со скоростью, не превышающей 3 °С в минуту, при одновременном поддержании вязкости в диапазоне допустимой неравномерности.

Наибольшее распространение на судах получили измерители капиллярного типа – регуляторы вязкости непрямого действия типов: VAF – «Вискотерм» (Viscotherm – Голландия), «Аскания» (Askania).

В качестве внешнего источника энергии указанных регуляторов используется сжатый воздух. Принцип действия этих регуляторов вязкости основан на измерении отклонения перепада давления на капиллярной трубке от заданного и преобразовании этого отклонения в командный сигнал, воздействующий на парорегулирующий клапан топливоподогревателя. При этом величина перепада давления на капиллярной трубке является мерой вязкости топлива.

Регулятор вязкости топлива VAF-«ВИСКОТЕРМ»

Регулятор предназначен для стабилизации вязкости топлива перед насосами высокого давления, заданное значение вязкости устанавливается в пределах 1,5-4,5 °Е.

Автоматическая установка VAF-«Вискотерм» непрямого действия использует для работы сжатый воздух, с давлением 137 кПа, а для подогрева топлива с целью изменения вязкости – пар.

Схема действия регулятора вязкости типа VAF-«Вискотерм» показана на рис. 1.

Схема включает в себя:

• чувствительный элемент – 2, который преобразует изменение вязкости в пропорциональный сигнал (изменение перепада давления топлива); входной координатой является динамическая вязкость, выходной – перепад давления топлива на капилляре;
• датчик перепада давления 5, который преобразует перепад давления топлива в сигнал, прямо пропорциональный перепаду давления (вязкости);
• станцию управления 3, куда поступает сигнал, создаваемый датчиком перепада давления 5; станция управления УСГ измеряет (сравнивает с заданием) и управляет вязкостью, воздействуя на регулирующий клапан;
• регулирующий клапан 1, установленный на паровой магистрали, который реагирует на изменение выходного сигнала станции управления 3 и увеличивает или уменьшает количество пара, поступающего в подогреватель 6.

Выйдя из подогревателя, топливо фильтруется, проходя через фильтр 7. Воздух для работы регулятора вязкости редуцируется и фильтруется, проходя через фильтр с редуктором 4.

На рис. 2 приведена общая схема регулятора вязкости типа VAF-«Вискотерм».

В качестве чувствительного элемента датчика вязкости «Бартон» применена капиллярная трубка 19 значительной длины, через которую топливо из магистрали прокачивается шестеренным насосом 18 постоянной подачи, приводимым в действие электродвигатель М. Капиллярная трубка и шестеренный насос используется в качестве измерительного элемента. Насос и капилляр смонтированы в специальном угловом патрубке 17, установленном на нагнетательном топливном трубопроводе, идущем к двигателю. Каждый блок капиллярных трубок содержит стеклянный измерительный капилляр в упругом корпусе из нержавеющей стали для компенсации колебаний давления в топливной системе. Магнитная муфта между электродвигателем и насосом предотвращает перегрузку привода. Два штуцера служат для присоединения датчика к капилляру.

Выходным сигналом чувствительного элемента является перепад давлений ∆p_к на участке капилляра. Этот сигнал поступает на вход дифференциального сильфонного датчика 21. Разность сил, действующая на донышки сильфонов от перепада давлений топлива, уравновешивается силой действия цилиндрической пружины.

При установившемся режиме шток сильфонов неподвижен и через соединительный валик, рычаг 23, пластинчатую пружину 24 удерживает на ролике 25 заслонку 20 относительно сопла с зазором α₁. Так как датчик может устанавливаться на значительном расстоянии от пульта управления 33, то в него введен двухкаскадный усилитель мощности 29.

Сжатый воздух от стабилизатора 32 под давлением p₀ = 0,14 МПа подается к двухседельному клапану 31 и дросселю 30 делителя давления. Давление p за дросселем и в межсильфонной камере Б определяется проходным сечением дросселя и расходом воздуха в атмосферу через сопло. Сила давления p, на кольцевое донышко нижних сильфонов уравновешивается силой жесткости всех сильфонов, и двухседельный клапан 31 удерживается в закрытом положении, что соответствует определенному значению выходного давления p в камере А. Это же давление действует на мембрану жесткой обратной связи 28, сила действия которой уравновешивается действием пружины на ее жесткий центр, удерживая через талрепный шток 27 и поперечину 26 опорный ролик 25 заслонки 20 в положении, пропорциональном ∆p_к.

Читайте также: Ремонт регуляторов давления, температуры и расхода массы дизеля

От усилителя датчика выходной сигнал p₂, пропорционален значению вязкости ПИ-преобразователя, смонтированного в пульте 33. Питающий воздух подается к пульту под давлением p от того же стабилизатора 32, поступая к дросселю давления 35, задатчику дистанционного управления 12 и усилителю мощности 13.

Усилие от давления воздуха p на донышко сильфона 36 уравновешивается силой его жесткости. Донышко сильфона системой тяг и рычагов связано с приводом оси стрелки указателя вязкости 37 и с рычагом 43, который через палец 42, пружину с петлей 41 и валик 40 удерживает угловую заслонку 39 относительно сопла 10 в определенном положении. Зазор α₂ и открытие дросселя 35 определяют давление p₃, в магистрали перед соплом и под мембраной датчика усилителя 13. Выходной сигнал усилителя в виде давления p₄, поступает в полость мембранного сервомотора 15 и к сильфонному блоку 1 изодромной обратной связи.

При установившемся режиме в полостях блока 1 давления p₄ и p₄^′ выравниваются через дроссель 3, при этом донышко сильфона неподвижно и удерживает через выходной шток и рычаги 2 и 7 в определенном положении. Все силы в звеньях регулятора уравновешены и удерживают их в неподвижном состоянии. Количество тепла в подогревателе, подводимого с греющим паром к топливу, и количество тепла отводимого с ним, равны, а температура и вязкость судового топлива неизменны.

С увеличением расхода топлива Тепловая напряженность судовых дизелейтепловой баланс в топливоподогревателе нарушается, возрастает вязкость топлива и перепад давления ∆p_к. Нарушается равновесие сил датчика 21, и по его сигналу уменьшается зазор между соплом и заслонкой. Это приводит к росту давления p₁ в камере В блока 29, нарушению равновесия сил на сильфонах, перемещению их жесткого центра вниз, открытию нижнего клапана подвода воздуха в камеру А и росту выходного давления p₂.

Пропорционально росту p₂ возрастет сила на мембране 28, вызывая движение вверх ее жесткого центра и опорного ролика 25. Это приводит к возвратному движению заслонки, установлению прежних значений зазоров α₁ и давления p₁ движению жесткого центра сильфонов и посадке клапана в гнездо при более высоком значении давления p₂, пропорциональном новому значению ∆p_к.

Рост давления p₂ в камере сильфона 36 приводит к пропорциональному развороту стрелки 37, рычага 43, заслонки 39 и увеличению зазора α₂. Давления p₀, на входе в усилитель 13 и p₄ на него снижаются. Нарушается равновесие сил на жестком центре сервомотора 15, и клапан 14 увеличивает подачу пара к топливоподогревателю. При этом перемещение клапана пропорционально давлению p₃ вследствие действия изодромной обратной связи.

Это происходит при снижении давления во внутренней полости сильфона блока 1, т. е. под действием разности сил от перепада давлений p₄ и p₄^′. Шток сильфона, выдвигаясь, поворачивает рычаг 6 относительно точки его опоры С, а через рычаг 7 разворачивает рычаг 2 относительно оси O₃ и ограничивает движение заслонки 39 от сопла 10.

Предлагается к прочтению: Процессы в судовых системах автоматического управления. Особенности настройки регуляторов

По мере выравнивания давлений p₄ и p₄^′ через дроссель 3 продолжается рост зазора α₂ пока не исчезнет действие ИОС. В этот период происходит интегральное снижение давления p₄ и соответствующее движение клапана 14 на увеличение подачи пара. В результате восстанавливаются прежние значения вязкости топлива и давления p₂, прекращается движение звеньев регулятора и наступает установившийся режим, т. е. обеспечивается нулевая неравномерность САР. При уменьшении расхода топлива регулятор действует в обратном направлении.

Динамическая настройка САР производится изменением степени действия изодромной обратной связи (ИОС) пропорциональной составляющей и времени изодрома T₀ (интегральной составляющей). Установка пропорциональности производится по шкале диска 4, разворачиваемого вокруг оси O₁ передачу. С удалением опоры С рычага 6 от оси рычага 7 действие ИОС возрастает, так как при том же перемещении штока сильфона блока 1 происходит большее осевое перемещение рычага 7, разворот рычага 2 и воздействие на заслонку 39. Время изодрома регулируется изменением проходного сечения дросселя 3. Для увеличения динамической устойчивости САР следует постепенно увеличивать уставку степени действия ИОС и для каждой уставки подбирать соответствующее время изодрома прикрытием дросселя.

Статическая настройка САР на нужное значение вязкости производится изменением уставки задания регулятора вращением маховика 44. От него через фрикционное соединение разворачивается относительно оси O₂, угловой рычаг 8 и с соплом 10. При этом изменяется предварительный зазор между соплом и заслонкой и разворачивается стрелка 38 указателя задания. При установившемся режиме стрелки 37 и 38 должны быть совмещены. Рассогласование показаний стрелок может быть следствием нарушения настройки датчика вязкости.

Пневматический сигнал от измерительно-преобразовательного блока пропорциональности вязкости тяжелого топлива и изменяющийся в пределах 19,5-98 кПа воспринимает регулирующий блок станции управления.

В станции управления вязкостью, показанной на рис. 3, воздушный сигнал от датчика давления принимается сильфоном 1, который расширяется или сжимается в соответствии с изменением давления воздуха (импульсного) p.

Посредством рычажной передачи перемещается створка 3 и стрелка 2, показывающая действительную вязкость судового топлива. Желаемая вязкость может быть установлена (настроена) ручкой 9, величина установки показывается стрелкой 10. При повороте ручки 9 изменяется расстояние между створкой 3 и соплом 4.

Рабочий воздух для станции управления проходит через клапан 15. Давление воздуха в этом клапане p₁ меняется, если створка 7 сдвигается. Так как клапан настроен на большие подачи воздуха, то дросселирования в нем не происходит и p₂ = p₁. Давление p₂ является выходным сигналом станции управления и подается в сильфон обратной связи 13, затем в полость 12 и далее к паровому регулировочному клапану. Сильфон 13 и полость 12 сообщаются дроссельным клапаном 11, вследствие чего между сильфоном и полостью в переходном режиме возникает давление и осуществляется принцип изодромной обратной связи. В результате изменения этого перепада сильфон 13 смещается и через механическую передачу это движение преобразуется во вращательное движение створки 7. А положение равновесия, при котором вязкость топлива равна желаемой, перепад давления в системе обратной связи равен нулю.

Станция управления действует следующим образом. Предположим, что Основные характеристики дизельного топлива, влияющие на его качествовязкость топлива увеличилась. Выходное давление датчика перепада давления p_вых тоже увеличится, вызывая расширение измерительного сильфона 1, поворот створки 7 и понижение давления p₁ и p₂. Так как дроссель 11 имеет малое проходное сечение, то сильфон 13 перемещается влево, в результате чего створка поворачивается. Одновременно с движением рычага (точка а) давление в полости 12 понижается и сильфон перемещается вправо, т. е. осуществляется действие обратной связи.

Давление p₃ подводится также к регулирующему клапану в паровом трубопроводе. При понижении p₂ в подогреватель поступит большее количество пара. Когда перепад давления на сильфоне обратной связи станет равным нулю, вязкость топлива достигнет заданного значения.

Основным составным элементом принципиальной схемы регулятора вязкости является измерительно-преобразовательный блок, представленный на рис. 4.

При изменении вязкости топлива перепад давлений в измерительно-преобразовательном блоке либо возрастает, либо убывает. Соответственно изменяется давление воздуха на выходе из него, что приводит к перемещению регулирующего клапана, управляющего расходом греющего пара на топливоподогревателе. С изменением перепада давлений на мембране 1 нарушается равновесие балансировочного рычага 4, качающегося на опоре 3. Это приводит к смещению заслонки относительно сопл 8 и 9 и к изменению давления сжатого воздуха в пневмокамере.

Сильфон 10 включен в цепь обратной связи, вырабатывает пневматический сигнал пропорционально перемещению регулирующего клапана. Винт 6 предназначен для установки нуля преобразователя. Винтом 11, смещающим подвижную опору балансировочного рычага, регулируют зону пропорциональности или коэффициент усиления преобразователя.

Электронная система управления регулятора вязкостью VAF-«VISCOTHERM»

Регулятор VAF-«VISCOTHERM» (см. рис. 5 – функциональную схему) построен на базе однокристальной микро ЭВМ 1С1 МК 38Р70/02 со встроенным перепрограммируемым ПЗУ (программно-задающее устройство).

Конструктивно регулятор выполнен в виде съемного модуля, в котором имеются платы питания, выходных реле, процессора и индикации. Плата индикации выполняет функции кроссплаты, соединяющие входы и выходы других плат.

Выходным сигналом регулятора является релейный сигнал управления сервомотором регулирующего клапана. Входным сигналом 4-20 мА от дифференциального датчика давления, значение которого, пропорциональное текущему значению вязкости топлива, индицируется в процессе нормальной работы на дисплее.

В состав блока управления (рис. 6) входят модули питания и управления, аналоговые индикаторы вязкости и температуры топлива, а также регулятор вязкости топлива с релейным выходным сигналом.

Модуль питания обеспечивает преобразование напряжения 110 (220, 240) В судовой сети переменного тока в напряжения +20 В, +12 В, -12 В, -5 В, -4,5 В постоянного тока для питания внутренних цепей блока управления и переменное напряжение для питания цепи накала люминесцентного индикатора. На лицевой панели модуля расположены общий выключатель питания системы, индикатор питания и предохранители.

Модули управления содержат схему Системы защиты грузов на газовозахаварийной сигнализации выхода значения вязкости топлива за допустимые пределы, а также светодиодный индикатор положения клапана переключения видов топлива и выключатель электропривода датчика вязкости. Аварийная сигнализация блокируется при работе на дизельном топливе.

В регуляторе используются сигналы, перечень которых приведены в табл. 1.

Токовый сигнал 4…20 мА текущего значения вязкости топлива и сигнал обратной связи положения парового клапана от потенциометрического датчика через аналоговый коммутатор поступают в аналого-цифровой преобразователь, функции которого выполняют микросхемы интегратора и компаратора. Выход компаратора включен на вход прерывания процессора. В регуляторе используется перепрограммируемое ПЗУ, для обеспечения работы которого служат преобразователь и стабилизатор напряжения.

Управляющие сигналы поступают через транзисторные ключи на выходные реле, которые управляют работой реверсивного электродвигателя серводвигателя парового клапана со схемой позиционирования и потенциометром датчика обратной связи. В случае неисправности системы управления электродвигатель отключается, при этом сохраняется возможность ручного регулирования подачи пара в топливоподогреватель.

Панель контроллера автоматического регулирования вязкости топлива

Индикация значения вязкости топлива, уставок и параметров настройки регулятора обеспечивается с помощью люминесцентного дисплея на панели контроллера (рис. 7), управление которого осуществляется непосредственно от процессора через преобразователь уровня платы индикации.

Значение вязкости топлива отображается на цифровом индикаторе сразу же после включения питания, d-сегментная шкала слева от дисплея показывает отклонение значения вязкости от уставки. Когда светится только средний сегмент, отклонение не превышает 0,5 %.

В автоматическом режиме на дисплее обычно отображается текущее значение вязкости. Если нажать кнопку «Больше» или «Меньше», на дисплее будет отображаться заданное значение уставки вязкости. С помощью этих же кнопок можно изменить значение уставки. Через 5 с после последнего нажатия кнопки на дисплее вновь будет отображаться текущее значение вязкости. Отображение положения регулирующего клапана может быть вызвано одновременным нажатием кнопок «Больше» и «Меньше», при этом на дисплее отображается символ P (Позиция) и положение клапана в пределах от 0 до 100. Если на дисплее отображается Oc или So, то это означает, что цепь потенциометра соответственно разорвана или закорочена.

При ручном режиме светится средний светодиод, на индикаторе всегда отображается текущее значение вязкости. Кнопки «Больше» и «Меньше» служат для управления регулирующим клапаном соответственно на открытие или закрытие, при нажатии любой из этих кнопок на индикаторе отображается положение клапана. Спустя 5 с после последнего нажатия на индикаторе будет вновь отображаться текущее значение вязкости.

Установка задания величин параметров

Задание уставок параметров производится с помощью кнопки выбора, расположенной под крышкой в нижней части регулятора. Слева от кнопки и на внутренней стороне крышки приведен список параметров, используемых в данном приборе. Каждый параметр изображается в виде аббревиатуры.

Далее приведены перечень параметров и их аббревиатуры:

• AL – сигнализация по отклонению, обеспечивает включение сигнала тревоги при отклонении значения вязкости от уставки за пределы заданного значения. Например, если установлено значение 10, то сигнализация будет срабатывать при отклонении вязкости вверх или вниз на величину, большую чем 10;
• P_в – область пропорциональности, может принимать 10 значений в диапазоне от 5 до 100 %: 5, 8, 10, 14, 20, 28, 40, 65, 80, 100 %. Значение, больше чем 100 %, может быть достигнуто изменением времени перекладки сервопривода (tt). Например, для увеличения P_в вдвое tt следует уменьшить вдвое;
• t – время интегрирования, может принимать значения 60, 120, 240, 480, 960, 1 920 с;
• A_p – приближение, параметр имеет заводскую установку и не требует перенастройки;
• D_в – зона нечувствительности, устанавливается в процентах диапазона измерения вязкости;

• tt – время перекладки сервопривода, может принимать значения 30, 60, 120, 240 или 480 с. Для регулирующих клапанов 1 и

  $1\raisebox{1ex}{$1$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$2$}\right.$

  это значение имеет заводскую уставку 30 с и не должно меняться

  ;

• P_c – калибровка потенциометра. Когда на дисплее отображается аббревиатура P_c, необходимо нажать одновременно три кнопки: «Больше», «Меньше» и SCROLL. На индикаторе отобразится символ;
• В – верхний предел положения сервопривода в процентах от полного хода. После его установки необходимо переходить к установке нижнего предела, для чего следует одновременно переходить к установке нижнего предела, для чего следует одновременно нажать кнопки «Больше» и «Меньше». На индикаторе отобразится символ Н – нижний предел положения сервопривода. После его установки необходимо одновременно нажать кнопки «Больше» и «Меньше». Индикатор погаснет, введенные пределы будут пересчитаны и, если все верно, индикатор будет вновь показывать введенное значение. Если уставка нижнего предела выше уставки верхнего предела или верхней не больше 16 % нижнего, то пределы автоматически будут установлены в 0 или 100 %. Если обнаружена ошибка потенциометра или если он не подключен, на индикаторе будет отображаться F – ошибка, и выполнение дальнейших операций становится невозможным.

Порядок действия системы VAF-«VISCOTHERM» при задании пуск

Для начального пуска системы регулирования вязкости в работу необходимо:

1. отрыть разобщительный клапана 22 (см. рис. 2);
2. открыть секущие клапаны К и М на магистрали (см. рис. 1);
3. кран переключения топлива 11 (см. рис. 2) «дизельное-тяжелое» должен находиться в положение ручного регулирования;
4. убедиться, что выключатель электропривода вискозиметра находится в положении –ВЫКЛ-;
5. включить питания блока – на стабилизатор давления воздуха 32 и продуть фильтр (см. рис. 2);
6. убедиться в правильном функционировании клапана переключения топлива 11 (см. рис. 2);
7. задать регулятору режим ручного управления нажатием кнопки AUTO\MANUAL (светодиод MANUAL загорается);
8. ручным воздействием на задатчик 12 (см. рис. 2) проверить функционирование парового клапана 15, для чего удерживать кнопку UP до показания индикатора «Р100», а затем проверить полное отключение клапана;
9. нажать и удерживать кнопку DOWN до показания индикатора «РО», затем проверить полное закрытие клапана; если клапан открывается не полностью, необходимо настроить датчик обратной связи; продуть соединительные трубки, для чего открыть разобщительный (уравнительный) клапан 22 (см. рис. 2) и закрыть секущие клапана D и E на датчике давления; следить за протечками топлива до тех пор, пока весь воздух не выйдет (это может продлиться несколько минут);
10. остановить электродвигатель вискозиметра;
11. обжать соединение труб и убедиться в отсутствии протечек;
12. открыть секущие клапана D и E на вискозиметре (см. рис. 2);

13. проверить, что индикатор регулятора показывает «0», если нет – настроить преобразователь; то следует откорректировать положение длины талрепного штока 27 (см. рис. 2); если показания стрелки 37 на шкале не соответствуют изменению истинных значений вязкости топлива, то необходимо изменить передаточное отношение плеч заслонки 20 смещением опорного ролика 25 вдоль поперечины 26. При правильной настройке регулятора значения давления p и p должны изменяться в пределах 0,19 – 0,98 · Па (0,02 – 0,1 Мпа). Эти пределы могут быть нарушены вследствие неточной настройки стабилизатора 32 и расходных характеристик дросселей 30 и 35;

14. включить электродвигатель вискозиметра и закрыть клапан 22.

Пуск системы регулирования вязкостью

Начальный пуск системы 1 регулирования вязкости следует производить при закрытых клапанах импульсных магистралей и открытом разобщительном (уравнительном) клапане 22. Кран переключения 11 должен находиться в положении ручного регулирования. Открывают подачу рабочего воздуха на стабилизатор давления воздуха 32 и продувают фильтр. Ручным воздействием на задатчик 12 подают воздух в полость сервомотора 15 под давлением p₄, при котором клапан 14 обеспечивает необходимую подачу пара в топливоподогреватель для поддержания номинальной температуры и вязкости топлива. После этого запускают насос 18 и открывают нагнетательные клапана импульсных магистралей, при этом стрелка указателя вязкости 37 должна стоять на нулевом делении шкалы. После закрытия разобщительного клапана 22 стрелка 37 должна совместиться со стрелкой 38. В случае необходимости производят корректировку вязкости воздействием на задатчик 12, после чего переключают кран 11 в положение автоматического регулирования. Допускается некоторое рассогласование стрелок (в пределах кольца стрелки 38) и давления p, в канале Системное программное обеспечение на судахручного и автоматического управления, которое в момент переключения демпфируется сильфоном блоком 24.

Если при включении датчика 21 с открытым клапаном 22 стрелка 37 отклоняется от нуля, то следует откорректировать ее положение изменением длины талрепного штока 27. Если показания стрелки 37 на шкале не соответствуют изменению истинных значений вязкости топлива, то необходимо изменить передаточное отношение плеч заслонки 20 смещением опорного ролика 25 вдоль поперечины 26.

При правильной настройке регулятора значения давлений p₁-p₄ должны изменяться в пределах

Эти пределы могут быть нарушены вследствие неточной настройки стабилизатора 32 и расходных характеристик дросселей 30 и 35.

В случае применения сервомотора или позиционера, которые открывают паровой клапан при увеличении давления воздуха в рабочей полости необходимо среверсировать ПИ-преобразователь на синфазный. Для этого винтом 9 разворачивают сопло 10 к противоположному изгибу заслонки, а винтом 5 устанавливают диск 4 на то же значение действия ИОС по шкале черного сектора:

• 15 – переключить регулятор в автоматический режим;
• 16 – отжать кнопку «Автомат/Ручное» (светодиод – «Ручное» – погаснет);
• 17 – проверить установленные параметры регулятора, после чего перевести систему в режим ручного управления.

Пуск системы на дизельном и переводе ее на тяжелое топливо

Для этого необходимо выполнить следующие операции:

• проверить, что разобщительный (уравнительный) клапан 22 (рис. 2) на преобразователе открыт до включения топливного рециркуляционного насоса;
• включить рециркуляционный насос и открыть проток дизельного топлива через вискозиметр;
• закрыть разобщительный (уравнительный) клапан 22 на преобразователе;
• включить питание системы управления;
• включить электродвигатель датчика и следить за вязкостью по показаниям индикатора регулятора;
• выключить двигатель, если значения вязкости приближается к верхнему предельному значению;
• после снижения вязкости вследствие прогрева топливной системы повторно включить электродвигатель датчика;
• перевести систему в режим ручного управления;
• постепенно открыть регулирующий клапан, нажимая на кнопку UP регулятора и довести температуру дизельного топлива примерно до 40-60 °С;
• отрегулировать температуру подогрева в соответствии с видом используемого топлива;
• принять меры для предотвращения перегрева топлива до образования воздушной пробки в топливной системе;
• перевести на тяжелое топливо, переключением тумблера на системе управления в положение HFO;
• увеличение значения вязкости на индикаторе означает, что тяжелое топливо заполняет систему, в случае необходимости компенсировать это увеличение с помощью кнопки ручного управления;
• при достижении вязкости желаемого значения, перевести систему в режим автоматического управления;
• для остановки системы необходимо переключить тумблер на системе управления в положения DO «Дизельное топливо», после заполнения системы дизельном топливом и снижения его температуры при заданном значении вязкости выключить электродвигатель насоса вискозиметра и открыть разобщительный (уравнительный) клапан 22.

Вискозиметр типа NS 777B фирмы NAKAKITA SEISAKUSHO

На судах японской постройки в топливной автоматической системе главного двигателя установлен пневматический регулятор вязкости непрямого действия типа NS 777B фирмы NAKAKITA SEISAKUSHO. На рис. 8 приведена принципиальная схема подачи топлива через вискозиметр типа NS 777B.

Принципиальная схема регулятора вязкости NS 777B мало чем отличается от принципиальной схемы регулятора вязкости VAF-«ВИСКОТЕРМ», различие только в конструкциях устройств и элементах.

NS 777B – регулятор непрямого действия, пневматический, изодромный. В качестве чувствительного элемента датчика вязкости применена капиллярная трубка, через которую топливо из магистрали прокачивается шестеренным насосом постоянной подачи, приводимым в действие электродвигателем.

Принцип действия регулятора основан на изменении перепада давлений по длине капилляра, через который протекает ламинарный поток топлива. Перепад прямо пропорционален вязкости при условии обеспечения постоянного расхода жидкости через капилляр.

Насос и капилляр смонтированы в специальном угловом патрубке, установленном на нагнетательном топливном трубопроводе, идущем к двигателю. Выходным сигналом чувствительного элемента является перепад давлений dp₂, на участке капилляра. Этот сигнал поступает на вход блока управления и регулировки вискозиметра, который преобразует в сигнал давления сжатого воздуха. При изменении вязкости топлива перепад давлений в измерительно-преобразовательном блоке либо возрастает, либо убывает. Соответственно изменяется давление воздуха на выходе из него, что приводит к перемещению регулирующего клапана, управляющего расходом греющего пара на топливоподогреватель.

Измеряемый диапазон вязкости – 0-30-40-50 cСт и т. д.

Измеряемое давление топлива:

• NS 777B-L (для низкого давления) – 1 МПа;
• NS 777B-H (для высокого давления) – 4 МПа.

• Измеряемая разность давлений – 0 – (0,8; 1,01) + 0,1 бар;
• Температура измеряемой жидкости – мак. 140 °С;
• Потребляемая мощность – 120 W;
• Температура окружающей среды – не более 75 °С.

Определяемая разность давлений зависит от размеров капиллярной трубки и диапазона измеренной вязкости. Этот диапазон приведен в табличке на корпусе.

Конструкция вискозиметра NS 777B

На рис. 9 показаны основные элементы вискозиметра NS 777B и его принцип работы.

Подогретое топливо в топливоподогревале, проходя через магистральный фильтр, фильтруется, и поступает в корпус регулятора вискозиметра. В корпусе 10 топливо подходит к штуцеру высокого давления и к шестеренному насосу 8, приводимым электродвигателем 6 с помощью редуктора 5 и муфты 4. Шестеренный насос работает с постоянным числом оборотов и постоянным расходом, прокачивая топливо через капиллярную трубку 2.

В капиллярной трубке протекает ламинарный поток топлива и на выходе штуцера низкого давления, давление топлива понижается в зависимости от его вязкости.

Разность давления p₁ и p₂ по длине капилляра, пропорционально вязкости топлива при условии обеспечения постоянного расхода жидкости через капилляр.

Разность ∆p_к давлений на входе и выходе капиллярной трубки зависит от диаметра трубки и производительности шестеренного насоса. Эта разность давления p подается в дифференциальный преобразователь, где преобразуется в пневматический сигнал со значением 0,2-1,0 бар, который пропорционален диапазону измеряемой вязкости.

Конструкция вискозиметра NS 777B показана на рис. 10.

Сроки ревизии, осмотров деталей вискозиметра NS 777B

Вискозиметр типа «DAEHO-VISCOSUM» (Корея)

Регулятор вязкости «DAEHO-Viscosum» предназначен для стабилизации вязкости тяжелого топлива перед насосами высокого давления дизеля. В эксплуатации заданное значение вязкости тяжелого топлива устанавливается в пределах 1,5-4,5 °Е.

Регулятор вязкости непрямого действия с использованием для управления мембранным сервомотором парового клапана топливоподогревателя и питания блоков регулятора сжатого воздуха давлением 140 кПа.

Техническая спецификация:

Станция управления вязкостью – модель – VC-30:

• давление управляемого воздуха – 140 кРа (1,4 бар);
• входной сигнал сжатого воздуха – 20-100 кРа (0,2-1,0 бар) от дифференциального преобразователя давления.

• выходной сигнал:
• пропорциональный диапазон – 5-200 % (завод. установка 35 %);
• время восстановления режима – 0,05-15 мин (завод. установка 5 мин);
• шкала вязкости 0-22 mРаs, 0-50 сSt (0-25 сSt, 0-44 mРаs);
• точность регулировки – 1 %;
• расход воздуха – 0,13 м³/час;
• температура топлива подаваемого в корпус вискозиметра максимальная – 180 °С (380 °F);
• пределы окружающей среды – -20 °С-80 °С;
• максимальный расход топлива – 35 м³/час;
• диапазоны регулируемой температуры – 0-200 °С (0-392 °F).

На рис. 11 приведена принципиальная топливная система низкого давления с регулятором вязкости тяжелого топлива типа «DAEHO-Viscosum».

На рис. 12 представлена функциональная схема системы автоматического регулирования вязкости тяжелого топлива с элементами регулирования.

В состав системы входит вискозиметр «DAEHO-Viscosum». Его составными элементами являются: мерный участок топливной магистрали с капилляром и электронасосом, измерительно-преобразовательный блок с дифференциальной мембраной, пневматический регулирующий блок и мембранный сервомотор парового регулируемого клапана.

В представленной на рис. 11 схеме топливная система оборудована смесительной цистерной, предназначенной для приема избыточного топлива от топливной системы подаваемого Насосы грузовых систем газовозовциркуляционными насосами в дизель.

В смесительной цистерне возвратный поток топлива с низкой вязкостью смешивается с топливом из расходной цистерны, имеющего более высокую вязкость – создается какая-то промежуточная вязкость смеси топлива. В этом случае резкое повышение расхода топлива не ведет к значительному изменению вязкости перед предварительным топливоподогревателем и таким образом обеспечивается более стабильное поддержание вязкости.

При изменении вязкости топлива в датчике с дифференциальным преобразователем давления изменяется импульсное давление регулирующего воздуха, который данное давление импульсного воздуха направляет к регулирующему органу (клапану). Таким образом, с изменением значения вязкости, отличное от значения, заданного прибором, изменяется импульсный сигнал на исполнительный орган, который изменяет подачу пара к подогревателю больше или меньше для восстановления заданного значения вязкости.

Система регулирования вязкости топлива обеспечивает постоянное значение вязкости при условии:

• наличие системы возврата топлива в смесительную цистерну;
• циркулируемое количество топлива должно быть в два раза больше, чем требуется для расхода;
• длина трубопровода между топливоподогревателем и датчиком вязкости должна быть менее 4-х метров т. к. время импульсного сигнала от топлива после выхода его из топливоподогревателя и достижения элемента должно быть не более 25 сек.

Конструкция измерительно-преобразовательного блока вязкости топлива

Блок вязкости топлива состоит из корпуса 1, в котором расположены и находятся капиллярные трубки 2, 3, которые являются измерительными элементами с шестеренным насосом 9 (рис. 13).

Электродвигатель 6 с редуктором 7 вращает шестеренный насос с постоянной частотой вращения, обеспечивая всегда постоянный расход жидкости (топлива) через капиллярные трубки. Так как поток топлива через капилляр постоянен, то разница давлений между трубками пропорциональна вязкости топлива.

Насос и капилляры смонтированы в специальном угловом патрубке, установленном на нагнетательной топливной магистрали, идущей к дизелю.

Узел капиллярных трубок состоит из металлопластиковых фтористых капилляров в гибком корпусе из нержавеющей стали 2 и демпфере 4 для компенсации изменения давления в топливном трубопроводе.

Использование стального капилляра снижает возможность закупорки их холодным тяжелым топливом.

Термометр 4 показывает действительную температуру на момент. Два штуцера 5 с «+» и «-» предназначены для подачи сигнала мерительного элемента (перепада топлива в капилляре), а со знаком «-» подачи топлива с давлением топливной магистрали в узел преобразователя разности давления вязкости топлива. Муфта 8 служит для соединения и обеспечения вращения шестеренного насоса от электродвигателя.

Принцип действия совместного измерительно-преобразовательного блока разности давления

Обычно преобразователь монтируют и регулируют совместно с датчиком на заводе-изготовителе. Схема компоновки преобразователя разности давления приведена на рис. 14.

Соединение измерителя с преобразователем осуществляется двумя трубками. Их нижние части и обе полости преобразователя, разделенные диафрагмой, заполнены глицерином. Попадание воздуха в эти соединительные трубки вызывает дрожание черной стрелки регулятора вязкости топлива, затрудняющее считывание показаний. Для заполнения полостей преобразователя и соединительных трубок глицерином предусмотрены два штуцера с клапанами, расположенные снизу преобразователя (см. рис. 14).

В качестве мерительного элемента применена капиллярная трубка, через которую протекает поток топлива Средства автоматизации главных энергетических установокиз топливной магистрали, прокачиваемой шестеренным насосом постоянной производительности, приводимым в действие электродвигателем (см. рис. 14).

При прохождении топлива по длине капиллярной трубки давление топлива на выходе снижается. Выходным сигналом мерительного элемента является перепад давления т. е. разность давления p₁ и p₂ по длине капилляра, пропорциональная вязкости топлива.

Этот сигнал поступает в корпус преобразователя разности давления. Корпус преобразователя заполнен глицерином для предотвращения попадания в него топлива. В корпусе преобразователя разности давления топливный сигнал воздействует на дифференциальный диафрагменный узел, который преобразует топливный сигнал в сигнал давления импульсного воздуха.

При изменении вязкости топлива любой перепад давлений в измерительно-преобразовательном блоке ведет к изменению усилия на диафрагму 6. С изменением усилий на диаграмме 6 нарушается равновесие балансировочного 3 и силового рычагов.

Будет интересно: Основы взаимодействия дизеля и устройств автоматического регулирования

При появлении измененного усилия на диафрагме 6, она благодаря своей гибкости прогибается в ту или иную сторону, и с помощью пластины 8 перемещает нижний конец силового рычага 11. Силовой рычаг 11 имеет опору 10 и при перемещении нижнего конца, верхний конец также перемещается и с помощью регулирующей пластины 12 приводит к смещению заслонки 14 относительно сопла 13 в силу этого зазор –α– между соплом и заслонкой – увеличивается или уменьшается.

Изменения зазора –α– приводит к изменению давления сжатого воздуха в пневмокамере 1 – при уменьшении зазора –α– – давление сжатого воздуха в пневмокамере увеличивается, а при увеличении – уменьшается.

В результате этого изменяется давление импульсного воздуха, поступающего к мембранному регулирующему клапану и, следовательно, изменяется расход пара на топливоподогреватель.

В свою очередь импульсный сигнал контролируется сильфоном 4 обратной изодромной связью и балансировочны рычагом 3.

Одновременно с нарушением равновесия рычагов возникает перепад давлений воздуха в сильфоне 4 изодромной обратной связи, так как давление в наружной полости изменяется быстрее, чем во внутренней в зависимости от знака перепада сильфон 4 и балансировочный рычаг 3 перемещаются так, чтобы оказать действие, противоположное диафрагме 6.

К моменту стабилизации заданного значения вязкости, которое определяется положением стрелки задания, давление воздуха внутри и снаружи сильфона обратной связи уравнивается, и действие изодромной обратной связи на усилитель «сопло-заслонка» прекращается.

Пневматический импульсный сигнал от измерительно-преобразовательного блока пропорциональный вязкости тяжелого топлива изменяющийся в пределах 0,2-1,0 бар, воспринимает регулирующий прибор.

Винт 5 предназначен для установки нуля стрелки преобразователя.

Зону пропорциональности или коэффициент усиления изодрома регулируют регулирующим кольцом 2 смещающим подвижную опору балансировочного рычага 3.