Настройка степени неравномерности.

Регулятор частоты вращения не обеспечивает постоянство частоты вращения (линия δ ₀ на рисунке), а обеспечивает работу двигателя по наклонной характеристике, которая характеризуется степенью неравномерности обычно в пределах 1,5…8% (максимальный диапазон изменения 0…12%).

Её не следует путать со степенью неравномерности вращения коленчатого вала, возникающей из-за неравномерности приложения вращающих моментов к коленчатому валу, которая имеет такое же обозначение δ _нер и изменяется в пределах от 1/20 до 1/300.

Степень неравномерности (или пропорциональности) регулятора в % определяют по формуле:

,

где n _max, n _min – частоты вращения соответственно при максимальной и минимальной нагрузках двигателя.

n_cp – среднее значение частоты вращения двигателя..

Рассмотрим работу ГД на одном из характерных эксплуатационных режимах (точка А). Допустим, произошло существенное, но характерное для условий эксплуатации изменение мощности сопротивления. Винтовая характеристика (N_{C 2}) смещается влево. При нулевой степени неравномерности δ = 0 двигатель будет работать в точке 0 с большой перегрузкой (N₀>>N₁).

Работа по регуляторным характеристикам δ ₁ и δ ₂ обеспечит снижение нагрузки и увеличит загрузку двигателя при работе на облегченной винтовой характеристике N_C3.

Наклон регуляторной характеристики изменяется вращением ручки «Неравномерность» на регуляторе. При этом меняется соотношение длин рычагов жесткой обратной связи, которая ослабляет или усиливает затяжку пружины чувствительного элемента. При росте нагрузки происходит уменьшение оборотов и уменьшение величины затяжки задающей пружины ЧЭ. При падении нагрузки обороты увеличиваются, и увеличивается затяжка пружины ЧЭ.

Для эффективного использования регулятора частоты вращения коленчатого вала в ГД в ПК судна необходим правильный выбор степени неравномерности и соответствующая настройка регулятора.

 

 

 

Рис. 4.3 Влияние степени неравномерности регулятора на нагрузку ГД

 

Величина наклона регуляторной характеристики выбирается в соот­ветствии с требованиями эксплуатационной документации. При отсутст­вии в эксплуатационной документации рекомендаций по выбору наклона регуляторной характеристики следует руководствоваться положениями и рекомендациями инструкции [2].

Допускаемые пределы установки наклона регуляторной характери­стики у судовых дизелей 0...12%.

 

Если дизели предназначены для параллельной работы (главные ди­зели в многомашинных одновальных установках либо имеющие валогенераторы, которые работают параллельно с дизель-генераторами; вспомога­тельные дизели судовых электростанций), то нижний предел допускаемо­го диапазона наклона регуляторной характеристики в соответствии с ГОСТ 10511-83 равен 2%, если используется однорежимный регулятор, и 3%, если используется всережимный регулятор. У дизелей электрогене­раторов ограничивается также верхний предел наклона регуляторной характеристики величиной 5%.

Рекомендуемые значения наклона регуляторной характеристики для главных судовых дизелей, не работающих параллельно при использова­нии статического регулятора скорости с механизмами ограничения хода сервомотора по заданной скорости вращения и (или) по давлению наддувочного воздуха составляют 1,5...3,0%. Меньшие значения наклона сле­дует выбирать, если в регуляторе используются оба указанных ограничи­теля.

Таким образом, при реализации в регуляторе ограничительных ха­рактеристик по перегрузке и падению давления наддува достаточно отно­сительно небольших углов наклона регуляторной характеристики.

При использовании регуляторов скорости без ограничителей хода сервомотора наклон регуляторной характеристики выбирается в зависимости от наличия ограничителя нагрузки дизеля (как в регуляторе скоро­сти, так и в системе управления), воздействующего на разворот лопастей гребного винта. При наличии такого ограничителя рекомендуемый наклон регуляторной характеристики 3,5±0,5%.

Если же в СЭУ с ВРШ нет ограничителя разворота лопастей гребно­го винта, то рекомендуется для исключения значительных перегрузок принимать наклон 6,0±0,5% [14].

В установках с ВФШ рекомендуемый наклон регуляторной харак­теристики 6,0±0,5 %.

Если энергетическая установка состоит из нескольких главных дизе­лей, каждый из которых работает на свой гребной винт, вышеуказанные рекомендации сохраняются. Однако если по ним рекомендуемый наклон регуляторной характеристики оказывается меньше 3,0%, то выбирается 3,0%. Это ограничение вводится для предотвращения возможности появ­ления обменных колебаний мощности между главными двигателями, ра­ботающими на «один корпус судна».

При параллельной работе главных дизелей на общий гребной вал без валогенератора рекомендуемые значения наклона регуляторной характе­ристики 6...8%.

Если мощность главного дизеля используется для выработки элек­троэнергии для судовых нужд (установки с валогенераторами и электри­ческой передачей мощности на винт), то рекомендуется наклон регуля­торной характеристики 4,0±0,5%

Для вспомогательных дизелей, работающих параллельно, рекомен­дуется наклон регуляторной характеристики 3,0±0,5%.

 

Настройка степени неравномерности регуляторной характеристики осуществляется подбором положения регулировочного органа, который в регуляторах с гидравлическими сервомоторами изменяет передаточное отношение рычага обратной связи сервомотора с муфтой измерителя скорости. При этом изменяется либо длина одного из плеч рычага, либо положение опоры рычага.

Ограничение нагрузки ГД

Механизм ограничения нагрузки двигателя встроен в корпус регулятора и представляет собой механическое программное устройство, которое для каждого задания скоростного режима устанавливает соответствующую максимально допускаемую подачу топлива в виде линейной функции. Принципиально действие такого механизма может быть представлено как применение подвижного упора, ограничивающего перемеще­ние топливной тяги, в линейной функции задания скоростного режима.

Рассмотрим работу механизма ограничения нагрузки и реали­зацию программы ограничения, используя кинематическую схему регулятора UG-40TL, пред­ставленную на рисунке 18 [1].

Ограничение подачи топлива осуществляется регулятором путем ограничения движения золотника 5 вниз. Золотник устремляется вниз на увеличение топливоподачи каждый раз, когда скорость вращения вала двигателя падает, а грузы регулятора сходятся. Но золотник не сможет переместиться вниз, если штырь D, установленный в верхней части золотникового штока, не будет иметь свободы движения. Свобода движения точки D вниз зависит от положения нижнего конца выключающего штока 19. Если этот шток касается рычага, соединяющего его со штырем D, то золотник 5 не сможет открыть доступ маслу к сервомотору и топливная рейка не переместится в направлении увеличения подачи топлива. Так реализуется ограничение подачи топлива. Положение же выключающего штока 19 определяется программным устройством, которое сравнивает задание скоростного режима, т. е. положение входного вала регулятора, и подачу топлива, т. е. положение вы­ходного вала.

Механизм ограничения нагрузки действует следующим образом. При фиксированной уставке входного вала 35 оказывается неподвиж­ным кривошип 42 со штырем. По мере увеличения нагрузки выход­ной вал 34 поворачивается сервомотором в направлении увеличения подачи топлива. От кривошипа 16 перемещается вверх тяга 17, поворачивая дифференциальный рычаг 18.

Правый конец дифференциального рычага опускается до тех пор, пока верхняя кромка прорези в тяге 41 не упрется в штырь кривошипа 42. Дальнейшее вращение выходного вала будет через ось 20 поднимать вместе с дифференциальным рычагом 18 рычаг 21 механизма ограничения подачи топлива. Рычаг 21 поворачивается вокруг оси 22 в направлении против часовой стрелки. Установочный винт Е приближается к поперечной штанге 23 выключающего рычага. Под действием поперечной штанги левый конец выключающего рычага 25 опускается и перемещает выключающий шток 19 вниз. Каждой подаче топлива соответствует свое положение выключающее штока.

 

Рис. 18. Кинематическая схема регулятора «Вудвард» UG рычажного типа (UG-40TL)

Если подача топлива достигла значения, максимально допускаемого при заданной скорости, то зазор между нижним концом выключающего штока 19 и рычагом, ограничивающим движение золотникового штока, становится равным нулю. При этом движение золотника вниз и дальнейшее увеличение подачи топлива невозможно.

Из описанного процесса можно сделать заключение, что каждому фиксированному положению входного вала соответствует свое максимально допускаемое значение подачи топлива – свое положение выходного вала регулятора.