Сизых В.А. Судовая автоматика и аппаратура контроля

Подождите немного. Документ загружается.

масла в корпусе регулятора, заменять его в сроки, ого-

воренные инструкцией по обслуживанию, не допускать

недостаток или избыток масла в регуляторе. Холодное

масло следует доливать в регулятор небольшими доза-

ми, с интервалами по времени.

Весьма опасны для работы дизеля заклинивания

подвижных частей регулятора и приводов к ТНВД. По-

этому подвижность деталей регулятора,

рычажно-вали-

ковых

соединений его с ТНВД необходимо проверять

перед включением энергетических установок в действие.

Неудовлетворительная работа регулятора возможна и

при

исправном его состоянии, но при неправильной на-

стройке. В процессе работы настройка регулятора может

измениться и самопроизвольно вследствие остаточных

деформаций пружин, засорений дроссельных клапанов

и других неисправностей.

Поиск неисправностей в работе регулятора следует

начинать с тщательного осмотра, прежде всего, приво-

дов, связывающих регулятор с ТНВД и постом управ-

ления. И только после этого можно приступать к раз-

борке. При отсутствии поломок деталей регулятора

устраняют обнаруженные перекосы в сочленениях, за-

зоры в соединениях для предотвращения утечки масла

и подсосы воздуха, заменяют масло и настраивают ре-

гулятор. В судовых условиях, как правило, производит-

ся только статическая настройка регуляторов прямого

действия, заключающаяся в согласовании крайних по-

ложений муфты, основных пружин и пружин обратной

связи при максимальной и минимальной угловых скоро-

стях вала. Для этого в соответствии с инструкцией по

монтажу пружины и муфты устанавливают, например,

в крайнее положение, соответствующее минимальной

угловой скорости вала. Регулятор отсоединяют от ТНВД

и дизель

«выводят»

на заданную угловую скорость. Если

после соединения привода ТНВД регулятор будет под-

держивать заданную угловую скорость (по тахометру)

в пределах, установленных инструкцией, то его перево-

дят на режим максимальной угловой скорости.

При правильной настройке и на этом режиме регуля-

тор должен поддерживать заданную угловую скорость

коленчатого вала. Однако такая проверка исправности

действия регулятора из-за отсутствия специальных стен-

дов не всегда может быть выполнена в судовых усло-

виях.

ПО

Регуляторы непрямого действия в большинстве слу-

чаев пломбируются заводами-изготовителями, ремонт и

настройка их производятся цехами или специальными

лабораториями завода, имеющими соответствующие

стенды для проверки исправности действия автомати-

ческих

средств.

20. АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ

ТЕМПЕРАТУРНЫХ РЕЖИМОВ ДИЗЕЛЕЙ

Регулирование температуры воды в системе охлажде-

ния дизеля. Большинство судовых дизелей имеет жид-

костные системы охлаждения. Количество теплоты, от-

водимой системой охлаждения, зависит от размеров ди-

зеля (диаметра цилиндра и хода поршня), его конст-

рукции и среднего эффективного давления, угловой ско-

рости коленчатого

вала,

температуры воды в системе и

ряда других факторов.

Исследования показывают, что температура воды,

охлаждающей дизель, оказывает определенное влияние

на параметры его работы и износ деталей цилиндро-

поршневой

группы (ЦПГ).

При снижении температуры воды на выходе из ди-

зеля, а следовательно, и уменьшении количества тепло-

ты, отводимой в систему охлаждения, увеличивается ко-

личество теплоты, участвующей в полезной работе газов.

Однако большая часть этой теплоты тратится на повы-

шение температуры выпускных газов и стенок деталей

ЦПГ. С повышением разности температур внутренних и

наружных стенок охлаждаемых деталей ЦПГ возраста-

ют температурные напряжения в них, увеличивается

износ поршней и цилиндровых втулок.

При повышении температуры воды на выходе из

дизеля температурные напряжения в деталях ЦПГ и их

износ уменьшаются. Уменьшается также вязкость мас-

ляного слоя между поршнями и втулками цилиндров,

что

обеспечивает

некоторое увеличение механического

к. п д, повышение в связи с этим эффективной мощно-

сти дизеля и снижение удельного расхода топлива.

Условия

теплоотвода

от стенок цилиндров и сорта

применяемых смазочных масел для различных дизелей

неодинаковы, поэтому и всякие изменения температуры

в системах охлаждения по-разному сказываются на

111

параметрах их работы. Практика показывает, что эф-

фективная мощность, удельный расход топлива и износ

деталей

ЦПГ

оптимальны при температуре выходящей

из дизеля воды

80—90°

С.

Установленную для дизеля температуру в системе

охлаждения поддерживают специальные автоматиче-

ские регуляторы.

Температурный режим в смазочной

системе

дизеля.

Масло, циркулирующее в смазочной системе дизеля,

не только уменьшает трение между сопряженными де-

талями, предохраняет их от коррозийного воздействия

окружающей среды и очищает от продуктов нагара и

изнашивания, но и отводит теплоту от их поверхностей.

С учетом последнего фактора температура масла дол-

жна быть минимальной. Однако при снижении темпера-

туры масла увеличивается его вязкость. От вязкости

масла зависят затраты энергии на его циркуляцию в

системе, работа мясляного насоса, фильтров, сепарато-

ров, герметизация узлов трения и условия образования

жидкостного трения. Повышенная вязкость масла, так

же, как и пониженная, ухудшает условия образования

жидкостного трения. Поэтому дизеля должны быть обо-

рудованы специальными устройствами для контроля и

регулирования температуры масла в смазочной системе.

Регулирование температуры топлива и воздуха. Вяз-

кость топлива, поступающего в цилиндры дизеля, тоже

должна

быть в определенных пределах. Топливо пони-

женной вязкости просачивается через зазоры в плун-

жерных парах ТНВД, при этом нарушается дозировка

топлива, уменьшается его цикловая подача и ухудша-

ются смазочные свойства. Топливо повышенной вязко-

сти плохо распыливается и не полностью сгорает в ци-

линдре, отчего увеличиваются его расход и нагарообра-

зование на поверхности камеры сгорания.

Оптимальное значение вязкости, обеспечивающее ка-

чественное

распыливание

и сжигание топлива, имеет

очень небольшой допуск. Отклонение вязкости от опти-

мального значения

не

только ухудшает сгорание топли-

ва, но и увеличивает износы деталей ЦПГ и топливной

аппаратуры. Пределы изменения вязкости дизельных

топлив невелики, поэтому при работе СЭУ на таких сор-

тах топлива их вязкость обычно не регулируют. Однако

с использованием в дизелях тяжелых сортов топлива

(с широкими пределами изменения вязкости даже при

.неизменной

температуре) и смеси топлива различных

«арок

(каждый компонент которых при одной и той же

температуре имеет свою вязкость) возникла необходи-

мость в регулировании вязкости.

В простейшем случае для поддержания вязкости

я определенных пределах могут быть использованы па-

ровые

или электрические подогреватели топлива с авто-

матическими регуляторами температуры

60—70

С.

Обеспечить оптимальную вязкость обычным терморегу-

лятором практически невозможно, так как она зависит

не только от температуры топлива. Наилучшее решение

задачи достигается включением в топливную систему ди-

зеля специальных автоматических регуляторов вязкости.

Для обеспечения сгорания топлива в цилиндры ди-

зелей подается воздух, температура которого существен-

но влияет на экономичность работы дизеля и на темпе-

ратурное напряжение его цилиндров, поршней и крышек.

Температура наддувочного воздуха в компрессоре к кон-

цу сжатия достигает

120—150°С.

Чтобы увеличить массу воздуха в цилиндрах в це-

лях получения максимальной

мощности

дизеля и сниже-

ния

температурных напряжений деталей ЦПГ, надду-

вочный воздух охлаждают до температуры, превышаю-

щей температуру в машинном помещении на

10—15°С,

и она поддерживается в заданных пределах автомати-

чески.

Способы регулирования температуры. Регулирование

температуры в системах дизеля может быть произведе-

но дросселированием или перепуском охлаждающей (на-

гревающей) жидкости. Дросселирование осуществляется

-путем изменения проходного сечения трубопровода, по

которому подается в теплообменник подогретая жид-

кость. Такой способ применяют в автоматических систе-

мах подогрева топлива паром. При понижении темпера-

туры топлива терморегулятор приоткрывает клапан на

паровой магистрали, а при повышении, наоборот, при-

крывая его, уменьшает поток пара. Температуру возду-

ха, поступающего в дизель, регулируют перепуском ох-

лаждающей жидкости. При повышении температуры

наддувочного воздуха терморегулятор направляет боль-

шую часть охлаждающей воды в теплообменный аппа-

рат, при понижении температуры — часть охлаждающей

воды перепускает в сливную магистраль. Аналогично

действуют и регуляторы температуры воды и масла.

113

Разница заключается только в том, что в системах охла-

ждения и смазочных системах поток охлаждающей (за-

бортной) воды, протекающей через теплообменный ап-

парат, остается постоянным при всех режимах работы

дизеля. Изменяется количество охлаждаемой воды (во

внутреннем контуре) или смазочного масла, проходя-

щих через теплообменный аппарат. При повышении

температуры воды во внутреннем контуре на выходе

из дизеля значительная ее часть направляется терморе-

гулятором для охлаждения в теплообменный аппарат,

а при снижении температуры поток жидкости перепус-

кается в систему мимо охладителя.

Элементы регуляторов температуры. Для регулиро-

вания температурных режимов дизельных установок ис-

пользуют в основном регуляторы прямого действия. Ма-

нометрические жидкостные, паровые и газовые измери-

тельные преобразователи

(термочувствительные

эле-

менты) их имеют герметическую термосистему, запол-

ненную метиловым или этиловым спиртом, ацетоном,

глицерином, бензином, азотом или каким-либо другим

термометрическим веществом. У терморегуляторов с зо-

ной нечувствительности более

3°С

измерители могут

иметь и твердый наполнитель, например воск.

Регулирующими органами терморегуляторов обычно

являются клапаны различной конструкции, которые пе-

ремещаются в корпусе автомата в зависимости от изме-

нения объема заполнителя термочувствительного эле-

мента пропорционально регулируемой температуре. При

повышении (понижении) температуры охлаждаемой

среды, выходящей из дизеля, регулирующий орган, пе-

ремещаемый термочувствительным элементом вследст-

вие увеличения (уменьшения) объема заполнителя, из-

меняет соотношение расходов этой среды на охладитель

и перепуск до тех пор, пока регулируемая температура

не примет заданное значение.

21. РЕГУЛЯТОРЫ ТЕМПЕРАТУРЫ

и вязкости

Регулятор температуры прямого действия (РТП).

Для поддержания заданной температуры среды в систе-

мах судовых дизелей широкое применение получили

РТП различных модификаций. Конструкции двух таких

регуляторов приведены на рис. 47.

Рис 47. Регуляторы температуры прямого действия с

сильфонами-

а —

одним,

б — двумя

Внутри одного из них (рис. 47, а) между корпусом

и крышкой 3 установлено седло 1 с кронштейном 10.

Количество охлаждаемой среды, направляемой в охла-

дитель и на перепуск,

определяется

положением стака-

на 2, клапан 7 которого опирается на седло

а клапан

12 — на гнездо в корпусе 13 регулятора. При повыше-

нии

температуры охлаждаемой среды объем жидкости

в чувствительном элементе

(сильфоне

8) увеличивается.

Сильфон разжимается и, упираясь в бурт стакана 2,

смещает его, растягивая пружину перегрузки 11 вниз

Проходное сечение верхнего клапана увеличивается, а

нижнего — уменьшается. Большая часть охлаждаемой

среды поступает в охладитель. С понижением темпера-

туры среды сильфон 8 сжимается и пружина возврата 9

прикрывает клапан 7, направляя большую часть воды

(смазочного масла) на перепуск, минуя охлади-

тель.

Сильфон в верхней части связан со штоком 6, опира-

ющимся на регулировочный винт 5. Вращением послед-

него терморегулятор настраивают на заданное значение

температуры. После настройки положение винта стопо-

рят контргайкой 4.

115

У регуляторов температуры второй

модификации

(рис. 47, б) чувствительный элемент состоит из двух

сильфонов 4, 6. Сила упругости первого может регули-

роваться винтом 3. В трехходовом корпусе 9 регулято-

ра размещены золотник 8 с пружиной 10 возврата, и

термобаллон

заполненный жидкостью с большим ко-

эффициентом линейного расширения. При

отклонении

температуры воды (смазочного масла) от заданного зна-

чения объем жидкости в термобаллоне меняется, силь-

фон перестановки в

растягивается

или сжимается. Шток

7 и пружина возврата 10, смещают золотник 8 вверх

или

вниз.

С повышением температуры среды сильфон 6

сжимается

и через шток 7, преодолевая силы натяжения

пружины 10, сдвигает вниз золотник 8. Окно а в трех-

ходовом корпусе 9 регулятора открывается, а окно б

перекрывается Большая часть охлаждаемой жидкости

поступает в охладитель. В случае понижения

температу-

ры среды золотник пружиной возврата 10 сдвигается

вверх и через открываемые окна б большую часть воды

(смазочного масла) направляет на перепуск. Высота

подъема золотника в данном случае определяется зазо-

ром

между

донышками сильфонов 4 и 6. Заданное по-

ложение донышка сильфона настройки 4 устанавливают

регулировочным винтом 3 через шток 5 и пружину 2.

Для повышения степени чувствительности регуляторы

некоторых модификаций имеют два термобаллона. Ос-

новной из них воспринимает изменения температуры ох-

лаждаемой среды (воды, смазочного масла) на выходе

из дизеля, а дополнительный — изменение температуры

воздуха, окружающего дизель. При увеличении темпе-

ратуры воздуха объем заполнителя дополнительного бал-

лона увеличивается и часть заполнителя перетекает в

основной баллон, дополнительно перемещая золотник

вниз.

Регулятор температуры прямого действия дистанци-

онный (РТПД). Регуляторы РТПД (рис. 48) состоят из

термобаллона 7, соединенного капиллярной трубкой 6

сильфонным

исполнительным элементом, и регулирую-

щего органа в виде золотника 15, смонтированного в

трехходовом корпусе 14. Термобаллон заполнен легко-

испаряющейся жидкостью. Для увеличения интенсивно-

сти теплообмена его наружная поверхность окружена

змеевиком из медной трубки 5. Концы трубки введены

во внутреннюю часть баллона. Так как на качество ра-

Дистанционный

регу—

лятор температуры

боты регулятора оказывает

влияние температура воз-

душной среды, длина капил-

лярной трубки не должна

превышать

10—12

м.

Исполнительный элемент

регулятора представляет

собой сильфон 8, закрытый

кожухом 10. Нижний конец

сильфона герметически скре-

плен с нижним донышком

кожуха, а к верхнему пружи-

ной 9 прижат шток 13.

Пру-

жина нижним концом упи-

рается в регулировочную

втулку 3 При повышении

температуры воды (масла)

сильфон сжимается и через

шток 13 смещает золот-

ник 15

вниз,

который пере-

крывает нижний перепуск-

ной канал б, открывает канал а и направляет поток

охлаждаемой жидкости в охладитель. По мере пониже-

ния температуры давление паров легкоиспаряющейся

жидкости на сильфон уменьшается и он под действием

пружины

распрямляется. Золотник перемещается вверх,

увеличивая перепуск воды (масла) помимо охладите-

ля. Регулятор обеспечивает поддержание температуры

среды

40—120°С

с неравномерностью регулирования

8—10°С.

Настройка его на заданный режим работы произво-

дится изменением силы натяжения пружины 9 при пе-

ремещении регулировочной втулки 3 в неподвижной гай-

ке 4.

В случае разгерметизации системы регулятором уп-

равляют

вр^чн}ю

рукояткой 12. При вращении ее ше-

стерни 11 и 2 перемещают вдоль штока регулирующую

гайку 1. Последняя, воздействуя непосредственно на

бурт штока 13, сдвигает золотник вниз, а при движении

в обратном направлении поднимает золотник, воздей-

ствуя на пружину 9. При диапазоне настройки

35—110°С

инерционность действия терморегуляторов не должна

превышать 40 с, нечувствительность не более

0,5—ГС,

статическая ошибка

15%.

иг

Регуляторы вязкости. На ледоколах проекта № 1105,

судах проектов № 613, 292 и ряде других грузовых теп-

лоходов применяют регуляторы вязкости

«ВАХ-ВИСКО-

ТЕРМ»

(Голландия) и

«ЕВРОКОНТРОЛЬ»

(Швеция).

Принцип действия автоматического регулятора

«ВАФ-

ВИСКОТЕРМ»

основан

на

изменении перепада давле-

ния на измерительной трубке круглого сечения (капил-

ляре) при постоянном расходе топлива. Перепад дав-

ления на капилляре и вязкость топлива, протекающего

через него, связаны зависимостью

где

}

—

динамическая

вязкость жидкости, г —

радикс

отверстия

капилляра;

Др„

— перепад давления на капилляре,

— объем-

ный расход

жидкости

через капилляр, I — длина

капилляра,

Поскольку для конкретного капилляра г и

постоян-

ны, то при неизменном расходе топлива вязкость его

и перепад давления будут связаны прямо

пропорци-

ональной зависимостью т. е.

Измерительный элемент регулятора вязкости

«ВАФ-

ВИСКОТЕРМ»

(рис 49,

и)

представляет собой капил-

лярную трубку 3, через которую электроприводным

шестеренным насосом 1 постоянной подачи прокачива-

ется топливо. Насос и капиллярная трубка

смонтирова-

ны в специальном угловом патрубке 2. Перепад давле-

ний на входе в капиллярную трубку 3 и в полости а

мерного участка трубопровода воспринимается

мембра-

ной

(рис. 49, б)

измерительно-преобразовательного

блока.

С изменением перепада давлений в измерительном

элементе регулятора мембрана

через шток 2 воздей-

ствует на балансировочный рычаг 3, качающийся на

опоре 4. Равновесие его нарушается, что

приводит

смещению заслонки в относительно сопел 7, 8 и изме-

нению давления сжатого воздуха в камере а.

Положения рычага 3 и заслонки 6 регулируют вин-

том 5.

Пневматический сигнал от измерительно-преобразо-

вательного блока, пропорциональный вязкости топлива,

118

поступает по трубопроводу

в регулирующий блок ре-

гулятора (рис. 49,

в).

В зависимости от давления сжатого воздуха в тру-

бопроводе / сильфон 2 через тягу 3 и зубчатый

сектор

4 поворачивает в

соответствующею

сторону стрелку 5

указателя вязкости, одновременно тягой 6 и рычагом 7

смещая заслонку

относительно сопла 10. При этом

изменяется давление воздуха в камере а и трубопроводе

В, по которому воздух поступает к мембранному регули-

рующему клапану (на

рисунке

не

показан).

Последний

установлен на паровой магистрали и, реагируя на изме-

нение давления воздуха в трубопроводе 8, увеличивает

^-'^

возд

-1

1Л-ГЦ

л_п-Г

ш-

т-

1с

Рис 49

Регулятор

вязкости

«ВАФ-ВИСКОТЕРМ»;

зрительный

элемент,

б — измерительно преобразовательный блок,

в —

регулирующий

блок