Сизых В.А. Судовая автоматика и аппаратура контроля

Подождите немного. Документ загружается.

С пуском дизеля агрегат прокачки

выключается,

упор 15 пуска воавращается в нейтральное положение

и регулятор переводится на заданный скоростной ре-

жим

Ограничитель 16 устанавливают с таким расчетом,

чтобы при пуске дизеля заброс угловой скорости был не

более 120 рад/с.

Регулятор дизеля

6ЧРН36/45

(Г70, Г74). Основными

частями всережимного регулятора дизеля 6ЧРН36/45

(рис. 45) являются измерительный, усилительный, ис-

полнительный элементы и гибкая обратная связь Цент-

робежный измерительный преобразователь угловой ско-

рости регулятора, состоящий из полого вала (буксы)

18 (рис 45, а), поперечины 9 и грузов 5, вращается че-

рез коническую передачу от распределительного вала

дизеля Роль усилительного элемента в системе регули-

рования выполняют втулка 12 и золотник 10, связанный

вверху с муфтой 8 центробежного измерителя Исполни-

тельный элемент регулятора включает гидроцилиндр 23

с силовым поршнем 24, шток 21 и пружину 3 Переме-

щение силового поршня вверх осуществляется под дав-

лением масла, поступающего в цилиндр от усилителя по

трубопроводу 2, вниз — под действием пружины 3. На

штоке 21 укреплен поршень 22, называемый компенса-

ционным. Полость гидроцилиндра 23 над компенсаци-

онным поршнем 22 сообщается с полостью над порш-

нем 14 золотниковой втулки трубопроводом

Послед-

ний соединен с масляной ванной регулятора через

дроссельный клапан 20. При малом открытии дроссель-

ного клапана длительность переходного режима увели-

чивается. Чрезмерно большое открытие его может при-

вести к снижению устойчивости работы

Компенсационный поршень, дроссельный клапан,

поршень 14 золотниковой втулки и пружина 19 с под-

вижными тарелками 15, 16 образуют гибкую

(изодром-

ную) связь. Такая связь в отличие от жесткого соеди-

нения золотниковой втулки (хвостовика) с

силовым

поршнем (см. рис. 44) обеспечивает постоянство угло-

вой скорости коленчатого вала при любой нагрузке на

дизель, т е делает регулятор астатическим.

При установившемся режиме работы дизеля букса

18 (см. рис. 45, а) вместе с поперечиной 9, угловыми

рычагами 4, грузами 5, муфтой 8 и золотником 10 вра-

щается с

постоянной

угловой скоростью Центробежные

силы грузов уравновешиваются при этом всережимной

/00

Рис

45 Регулятор дизеля 6ЧРН36/45 при режиме работы

а —

становившемся,

б — переходном

пружиной 7 Золотниковая втулка 12 удерживается пру-

жиной 19 в среднем положении, перекрывая трубопро-

вод 2. Необходимый режим работы дизеля устанавли-

вается задающим устройством 6

Предположим, что нагрузка на дизель уменьшилась

и угловая скорость вала возросла Грузы 5 (рис 45, б)

разойдутся, сжимая пружину 7, своими рычагами

поднимут муфту 8 с золотником 10 Масло из нижней

полости силового поршня 24 (см рис 45, а) по трубо-

проводам 2, 13 начнет перетекать в масляную ванну ре-

гулятора Силовой поршень под действием

пружины

сместится вниз и уменьшит подачу топлива в цилиндры

дизеля Давление масла над компенсационным поршнем

22, в трубопроводе

и над поршнем 14 упадет, и зо-

лотниковая втулка 12 под действием пружины 19 нач-

нет перемещаться вверх Когда она поднимется настоль-

ко, насколько был сдвинут вниз золотник, трубопровод

2 перекроется и движение силового поршня 24 засто-,

порится. Продолжая двигаться вверх, золотниковая

втулка затем достигнет

положения,

при котором, упи-

раясь в верхний бурт буксы, подвижная тарелка 15,

смещаясь вниз, сожмет пружину 19 Стремясь разжать-

101

ся, пружина приостановит движение втулки и

сообщит

ей обратное движение вниз. Снова откроются трубопро-

воды 2, 1 и произойдет дополнительный сброс масла из-

под поршня 24. Шток 21, смещаясь вниз, еще несколько

уменьшит подачу топлива. Втулка будет перемещаться

вверх и вниз до тех пор, пока не займет положение, по-

казанное на рис. 45, а, т. е. пока не восстановится за-

данная угловая скорость коленчатого вала при умень-

шенной подаче топлива.

С увеличением нагрузки на дизель грузы сойдутся,

золотник 10 сместится вниз, трубопроводы 11 и 2 со-

общатся

с нижней полостью силового поршня 24. Под

давлением масла поршень сместится вверх, сжимая

пр\жину

3, и подача топлива увеличится. Одновремен-

но повысится давление над компенсационным поршнем

22 и над поршнем 14. Золотниковая втулка 12 сместит-

ся вниз, упираясь подвижной тарелкой 16 в нижний

бурт буксы

Пружина 19 изменит направление движения втулки.

Перемещение ее вверх и вниз будет продолжаться до

тех пор, пока не будет достигнута заданная угловая

скорость коленчатого вала и не увеличится подача топ-

лива в цилиндры дизеля.

Регулятор

РНЗО.

Всережимными

регуляторами не-

прямого действия РНЗО с комбинированной

(изодром-

нон

жесткой) обратной связью и регулируемой сте-

пенью

неравномерности

оборудуют, как правило, вспо-

могательные дизели, работающие на электрогенератор.

Регулятор приводится в действие через зубчатую пере-

дачу от распределительного вала дизеля. Приводной

вал 34 регулятора (рис. 46) с номинальным моментом

300 Н • см передает вращение через пару цилиндриче-

ских шестерен 35 и пружинно-гидравлический демпфер

(на рисунке не показан) поперечине

на осях кото-

рой закреплены грузы 4 измерительного элемента. Цент-

робежные силы грузов уравновешиваются при их вра-

щении задающей

пружиной

3. От вала 34 приводится в

действие и шестеренный масляный насос 29. Масляной

ванной регулятора служит некоторый объем нижней

частл

корпуса. Насос забирает масло из ванны регуля-

тора и нагнетает его в аккумулятор 21. В последнем

независимо от скоростного режима дизеля поддержива-

ется постоянным запас масла под давлением

0,6—

0,7

МПа.

Рис 46. Регулятор

РНЗО

При возрастании давления поршень

аккумулятора,

преодолевая силу натяжения пружины (у некоторых

регуляторов их две), поднимается и, когда давление

достигает

заданного значения, открывает сливной ка-

нал б. С падением давления масла (например, при

уменьшении угловой скорости коленчатого вала) пор-

шень, под действием пружины, смещаясь вниз, увели-

чивает давление в

аккумуляторе

до заданного значения.

От аккумулятора 21 масло по каналу е поступает к

золотнику 30, в полость а, силового цилиндра 18 и к

управляющему золотнику 23 стоп-устройства. Золотник

30 в переходном режиме работы регулятора направля-

103

ет масло от аккумулятора по каналу ж в полость в

под управляющий поршень 20 исполнительного меха-

низма или соединяет эту полость со сливным каналом з.

В первом

случае,

несмотря на одинаковое давление мас-

ла в полостях а и б, оба поршня исполнительного ме-

ханизма (управляющий 20 и силовой 18) перемещают-

ся одновременно вверх вследствие разности их площа-

дей.

Во втором случае вследствие разности давлений ма-

сла в полостях а и в поршни смещаются вниз. На ри-

сунке золотник 30 показан в среднем положении, когда

его пояски перекрывают каналы е и з во втулке 31.

'Под

давлением масла в

полостях

а и в силовой 18 и

управляющий 20 поршни уравновешены. Канал е управ-

ляющего золотника

стоп-устройства

закрыт.

Следова-

тельно, дизель работает на одном из установившихся

скоростных режимов при неизменной подаче топлива в

цилиндры.

Предположим, что в какой-то момент нагрузка на ди-

зель увеличилась и соответственно уменьшилась угло-

вая скорость коленчатого вала. Грузы 4 измерительного

элемента под действием задающей пружины 3 сходятся

к центру вращения и золотник 30 через муфту 2 сме-

щается вниз. Его нижний поясок в этом случае откры-

вает канал е, и масло от аккумулятора 21 по каналу

ж поступает в полость в под управляющий поршень 20.

В связи с возрастанием давления масла в полости в

поршни 20 и 18 смещаются вверх. Перемещение порш-

ней через палец 19 вызывает поворот нагрузочного ва-

ла 17 против часовой стрелки. Разворот нагрузочного

вала через систему рычагов и тяг (на рисунке не пока-

заны) приводит к изменению положения рейки ТНВД,

в данном случае — к увеличению подачи топлива в

цилиндры дизеля.

С наружной стороны корпуса регулятора к выступа-

ющей части нагрузочного вала 17 прикреплена массив-

ная стрелка, которая при повороте вала указывает по

шкале действительное положение рейки ТНВД. Пере-

мещая рукой

стрелку

при неработающем регуляторе,

можно по шкале определить верхнее и нижнее положе-

ния силового и управляющего поршней и соответствен-

но — максимальную и минимальную подачи топлива а

цилиндры дизеля.

104

Под стрелкой на наружной части корпуса регулято-

ра смонтирован винт, ограничивающий максимальную

нагрузку дизеля (максимальную подачу топлива).

По-

.ложение

регулировочного винта фиксируют контргайкой

и винт пломбируют.

Угловая скорость коленчатого вала не может изме-

няться одновременно с

изменением

подачи топлива ре-

гулятором и всегда несколько запаздывает. Поэтому

в переходных режимах стремятся к ограничению пере-

мещений регулирующего органа (рейки

ТНВД)

с тем,

чтобы избежать излишней или недостаточной подачи

топлива в цилиндры дизеля. В качестве таких ограни-

чителей в регуляторах обычно используют гибкие

(изо-

дромные) обратные связи.

У регуляторов РНЗО

изодромную

обратную связь

образуют: плунжер 14, поршень 27 с пружиной 28 и

дроссельная игла (клапан) 22.

Как

видно

из рисунка, одновременно с поворотом

нагрузочного вала 17 поворачивается и рычаг 15, левый

конец которого смещает вниз плунжер 14

изодроча.

В полости под плунжером и канале г начинает увели-

чиваться давление масла. Поршень 27 изодрома подни-

мается и, сжимая пружину 28, поднимает золотник 30

до положения, при котором нижний поясок его перекры-

вает канал е. Полость в исполнительного механизма

разобщается с масляным аккумулятором и движение

поршней

18, 20 стопорится. Нагрузочный вал 17 к этому

времени несколько смещает рейку ТНВД так, что по-

дача топлива увеличивается. С увеличением подачи топ-

лива в цилиндры дизеля угловая скорость коленчатого

вала начнет возрастать и грузы измерительного элемен-

та, отклонясь от оси вращения, будут стремиться под-

нять золотник 30. К этому времени вследствие перете-

кания масла из полости под поршнем 27 изодрома

через канал г и дроссельный клапан 22 в корпус регу-

лятора поршень 27 сместится вниз и через пружину 28,

связанную с золотником 30, будет стремиться удержать

последний в нейтральном (среднем) положении.

Если силы воздействия на золотник, создаваемые

грузами измерительного элемента и пружиной 28 изо-

дрома, оказываются в какой-то момент неравными, то

золотник смещается в ту или другую сторону от ней-

трального положения под действием разности этих сил,

смещение будет уже незначительным, и регулирование

105

повторяется с меньшими перемещениями звеньев регу-

лятора. Переходный режим завершится, когда угловая

скорость коленчатого вала дизеля достигнет значения,

соответствующего силе натяжения пружины 3, т. е. ко-

гда силы упругости задающей пружины 3 уравновесят-

ся центробежными силами вращающихся грузов 4. Дав-

ление масла под поршнем изодрома в этот момент бу-

дет равно атмосферному и сила натяжения пружины 28

уравновесится силой, действующей на поршень 27 изо-

дрома снизу.

Для включения нескольких дизель-генераторов на

параллельную работу необходимо, чтобы характеристи-

ки их регуляторов совпадали, что обеспечивает равно-

мерность распределения

нагрузки

между

отдельными

дизелями электроэнергетической установки. Одинаковых

характеристик регуляторов добиваются с помощью жест-

ких обратных связей.

Рассмотрим, как действует в переходном режиме

жесткая обратная связь регулятора РНЗО, включающая

в себя ведущий 13, ведомый

и суммирующий 8 рыча-

ги. С увеличением нагрузки, как отмечалось, нагрузоч-

ный вал 17 перемещает рейку ТНВД так, что подача

топлива увеличивается. При повороте нагрузочного вала

через серьгу 16 поворачивается также и ведущий рычаг

13 относительно неподвижной оси 33. С рычагом 13

пальцем 32 связан ведомый рычаг

//,

который может

поворачиваться вокруг неподвижной оси 9. У ведомого

рычага 11 предусмотрен паз, в котором может переме-

щаться ползун с пальцем 32. На рисунке палец показан

в нижнем положении. Палец поднимают и опускают

винтом 10. При повороте нагрузочного вала 17 против

часовой стрелки ведущий и ведомый рычаги поворачи-

ваются относительно своих осей по часовой стрелке. Ве-

домый рычаг

при этом шаровым поводком 12 пово-

рачивает по часовой стрелке суммирующий рычаг 8,

левое плечо которого уменьшает силу натяжения зада-

ющей пружины 3. В связи с этим золотник 30 поднима-

ется до своего среднего положения и регулятор прихо-

дит в новое равновесное состояние с угловой скоростью

вала, уменьшенной соответственно силе натяжения за-

дающей пружины 3.

С уменьшением нагрузки на дизель угловая ско-

рость коленчатого вала возрастает, грузы измерительно-

го элемента расходятся, золотник 30 поднимается и

106

средним пояском открывает сливной канал з. Полость

в исполнительного механизма сообщается с масляной

ванной, силовой 18 и управляющий 20 поршни смеща-

ются вниз, нагрузочный вал поворачивается по часовой

стрелке, и рейка

ТНВД

перемещается так, что подача

топлива уменьшается. При этом под действием пружи-

ны плунжер 14 изодрома сдвигается вверх и в полость

под ним по каналу г начинает подсасываться масло из

полости под поршнем 27. Последний через пружину 28

смещает золотник 30 вниз в нейтральное положение,

при котором средний поясок перекрывает сливной канал

з, и поворот нагрузочного вала прекращается. Вслед-

ствие уменьшения подачи

топлива

в цилиндры дизеля,

грузы измерительного элемента начинают сходиться и

золотник несколько смещается вниз. Одновременно

вследствие подсоса масла из ванны через дроссельный

канал 22 в канал г давление под поршнем 27 изодрома

возрастает и он, сжимая пружину 28, притормаживает

движение золотника вниз. Перемещение золотника

вверх-вниз прекратится, как только угловая скорость

вала достигнет заданного значения. Жесткая обратная

связь в этом случае через систему рычагов несколько

увеличивает силу натяжения задающей пружины 3. Сле-

довательно, при наличии жесткой обратной связи каж-

дой нагрузке (каждому положению силового 18 и управ-

ляющего 20 поршней) соответствует определенный ско-

ростной режим работы дизеля, тем меньший, чем боль-

ше нагрузка, и наоборот.

Настройка жесткой обратной связи, как отмечалось,

производится винтом 10. Степень неравномерности регу-

лирования можно изменять в пределах

0—6%.

Если

вращением винта совместить ось 33 ведущего рычага

13 с пальцем 32, то ведомый рычаг 11 при повороте

нагрузочного вала 17 останется неподвижным и, следо-

вательно, не будет изменять первоначальную силу натя-

жения задающей пружины 5. Таким образом, при пол-

ностью вывернутом из ползуна с пальцем 32 винте же-

сткая обратная связь отключается и регулятор работает

с нулевой статической ошибкой как

изодромный.

При нулевой или минимальной

(1—2%)

степени не-

равномерности регулирования дроссельным клапаном

может производиться настройка и гибкой обратной свя-

зи. В этом случае дизель должен работать при мини-

мальной угловой скорости. Вывернув

колпачковую

гай-

107

ку

из

корпуса регулятора, закрывающую клапан, вывин-

чивают

его, сделав два-три оборота. С

таким

ноложе-

нием

клапана для удаления воздуха иэ масляной си-

стемы регулятора дизель должен проработать

2—3

мин.

Затем постепенно ввинчивают клапан. Следует помнить,

что слишком малое дроссельное отверстие

замедляет

действие регулятора, увеличивая время переходного

режима, а большое — приводит к снижению устойчиво-

сти работы дизелей. Настройку дроссельного клапана

считают удовлетворительной, когда при смещении вруч-

ную рейки ТНВД так, что уменьшается подача топли-

ва, и резком отпускании ее дизель через

3—5

с перехо-

дит на установившийся режим работы. Положение дрос-

сельного клапана обычно устанавливают при заводских

испытаниях дизелей, и нарушать его не рекомендуется.

Всережимные

регуляторы РНЗО допускают регули-

рование угловой скорости в пределах

30—105%

номи-

нального значения. Переключают регулятор на угловую

скорость в этих пределах поворотом валика 5 с резьбой

на конце. Поворот валика 5 вызывает смещение ползуна

6 в проушинах серьги П-образного рычага 7. Последний

поворачивает суммирующий рычаг 8 вокруг шаровой

опоры 12. Левое плечо суммирующего

рычага,

поднима-

ясь и опускаясь при этом, изменяет силу натяжения

задающей пружины 3. В корпус регулятора ввернут спе-

циальный винт, ограничивающий максимальную угло-

вую скорость коленчатого вала (перемещение П-образ-

ного рычага 7 по часовой стрелке для увеличения силы

натяжения задающей пружины 3). Поворачивают валик

5 (изменяют задающее воздействие) маховиком вручную

с местного поста управления либо дистанционно через

червячную передачу специальным электроприводом.

Регулятор имеет устройство для экстренного выклю-

чения дизеля

(стоп-устройство)

путем перестановки на-

грузочного вала в положение нулевой подачи. Оно со-

стоит из управляющего 23 и исполнительного 24 золот-

ников, перемещающихся в соответствующих втулках.

Когда стоп-устройство выключено, управляющий золот-

ник 23 под действием пружины 25 занимает крайнее ле-

вое положение, при котором канал е перекрыт. Для пе-

рестановки нагрузочного вала в положение нулевой по-

дачи топлива нажатием вручную на выступающую часть

сердечника электромагнита 26 или при подаче напря-

жения на катушку электромагнита (в случае дистанци-

108

онной

остановки дизеля) управляющий золотник 23 сме-

щают

вправо. Масло в этом

случае

из канала е по ка-

налу д поступает в нижнюю полость исполнительного

золотника 24 и сдвигает его, сжимая пружину, вверх.

Через осевое и радиальное сверления в исполнительном

золотнике 24 полость в при этом сообщается со слив-

ным каналом з. Поршни 18, 20 исполнительного меха-

низма смещаются вниз, и нагрузочный вал

/7,

повора-

чиваясь по часовой стрелке, прекращает подачу топлива

в цилиндры дизеля. Для введения регулятора в работу

необходимо снять силу, действующую на сердечник элек-

тромагнита

26,

тогда золотник 23 под действием пру-

жины займет исходное (показанное на рисунке) поло-

жение и золотник 24 стоп-устройства разобщит полость

в исполнительного механизма со сливным каналом з.

19 ОСНОВНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ

И НАСТРОЙКА РЕГУЛЯТОРОВ

УГЛОВОЙ СКОРОСТИ

В процессе эксплуатации регуляторов возможны слу-

чаи ухудшения их. качественных характеристик и даже

отказы в работе Неисправностями регуляторов являют-

ся поломки отдельных деталей, перекосы, заедания и

завышенные зазоры в сочленениях, гидравлические не-

плотности в соединениях, изменение жесткости основных

и вспомогательных пружин, деталей топливной аппара-

туры, заклинивание привода к ТНВД, повышенные за-

зоры в зубьях шестерен привода регулятора, загряз-

нение масла, а также избыток или недостаток его, недо-

брокачественный монтаж, несоблюдение правил техни-

ческой эксплуатации и т. п.

Указанные неисправности могут полностью вывести

регулятор из строя или резко ухудшить его статические

и динамические характеристики,

т.е.

увеличить степень

неравномерности регулирования, степень нечувствитель-

ности, понизить устойчивость работы или вообще пре-

вратить автоматическую систему в неустойчивую, что

делает невозможным дальнейшее использование регу-

лятора как средства поддержания заданной угловой ско-

рости вала дизеля. Поэтому необходимо строго соблю-

дать сроки технического обслуживания (ТО) регулято-

ров, следить за количеством и качеством смазочного

109