Механик. Автоматизация судов в вопросах и ответах (1). Автоматизация судов в вопросах и ответах предисловие

• Название: Автоматизация судов в вопросах и ответах предисловие
• Анкор: Механик
• Дата: 13.09.2022
• Размер: 2.78 Mb.
• Имя файла: Автоматизация судов в вопросах и ответах (1).doc
• Тип: Документы; #675051
• страница: 21 из 26

Как осуществляется параллель­ная работа генераторов?

Регуляторы настроены при про­изводственном контроле таким об­разом, что параллельная работа с сетью и прочими генераторами воз­можна, если напряжения холостого хода установлены на одинаковые значения. Мощности и нагрузочные токи должны распределяться про­порционально номинальным мощ­ностям генераторов. В противном случае в системе регулирования мощности двигателя либо в цепи регулятора напряжения есть не­исправность.

Если статические характерис­тики генератора по напряжению вследствие поправок или по дру­гим причинам изменились, это необ­ходимо учесть. Для этого на хо­лостом ходу, или при малой наг­рузке устанавливается напряжение холостого хода машин на одни и те же значения. Проверяется распределение активной мощности, а затем при нормальной нагруз­ке устанавливаются одинаковые значения тока.

Как устанавливается режим параллельной работы генераторов?

Вначале устанавливается на­пряжение холостого хода и актив­ной мощности. Для этого необхо­димо возбудить генераторы и ос­тавить их работать на холостом ходу. Установить напряжение пер­вого генератора (работающего) по измерительному прибору на щите на номинальное значение (400/500 В) рабочим выключателем потенциометра.

Подключить первый генератор к шинам с малой нагрузкой. Нап­ряжение второго генератора (под­ключаемого) установить на номи­нальное значение 400/500В рабо­чим выключателем потенциометра. Затем необходима синхронизация второго генератора с шинами (сов­падение полярности). Если макси­мальная токовая защита второго генератора срабатывает, то в его цепи имеется неисправность. Необ­ходимо поменять местами провод­ники, подходящие к зажимам вы­водов.

Активные мощности генерато­ров установить по измерительным приборам на щите на одина­ковые значения. Так как нагруз­ка сети мала, мощности имеют значение, близкое нулю. Если ре­активные мощности генераторов больше и меньше или токи наг­рузки разные, следует изменять напряжение второго генератора по­тенциометром до тех пор, пока ре­активные мощности не будут равны нулю.

Включить остальные генерато­ры по очереди параллельно пер­вому генератору и выполнить опе­рации, аналогичные тем, которые были исполнены при включении второго генератора. Следить за тем, чтобы активная и реактив­ная мощности распределялись по­ровну. Разрешается изменять на­пряжения генератора, включенного последним. Активные мощности с помощью системы регулирования дизеля устанавливаются до одних значении. Если номинальные мощ­ности генераторов неодинаковы, то текущая нагрузка должна рас­пределяться пропорционально им.

Как выровнять нагрузки гене­раторов?

Проверить потенциометры ре­гуляторов обоих генераторов. Они должны находиться в среднем по­ложении. Повысить нагрузку гене­раторов и проверить, что актив­ные мощности распределяются пра­вильно. При необходимости изме­нить работу регуляторов дизелей таким образом, чтобы активные мощности при номинальной на­грузке распределялись поровну.

Если реактивные мощности от­личаются или токи имеют разные значения, следует проверить про­водку цепей токовой стабилизации. При условии, что показания изме­рительных приборов реактивной мощности или тока нагрузки отли­чаются мало, изменить уставку потенциометра в регуляторе второ­го генератора.

Какие мероприятия необходимо выполнять при техническом обслу­живании регулятора типа SMUI?

При техническом обслуживании рекомендуется выполнять следую­щие операции: затягивать крепеж­ные детали; удалять накопившую­ся в шкафу пыль, но при этом пользоваться сжатым воздухом не разрешается; проверять действия реле и его контактов, изношенные реле рекомендуется заменять за­пасными.

Какие меры применяют для за­щиты регулятора при коротком за­мыкании цепи намагничивания? Регулятор имеет автоматичес­кую максимальную токовую защиту от короткого замыкания цепи на­магничивания генератора. Только в исключительных случаях, напри­мер, если регулятор эксплуати­руется при температуре окружаю­щей среды, близкой к допусти­мым предельным значениям, или тиристорный мост продолжитель­ное время работал с перегруз­кой, один из тиристоров может выйти из строя вследствие корот­кого замыкания.

Какие неисправности могут быть у регулятора напряжения ти­па SMUI и как их устранить?

Неисправности, возникающие в регуляторе напряжения, приведены в табл.18. Кроме того, в ней указаны измерения и проверки, ко­торые целесообразно проводить для устранения неисправности. Прежде чем приступать к проверке, следу­ет проверить затяжку винтовых соединений и осмотреть контакты (нет ли следов их обгорания) и механические части.

Таблица 18

Неисправность	Проверка	Устранение неисправности
При пуске напряжение не поднимается, защитные выключатели замкнуты	Нет напряжения на зажимах А, В, С Неисправность в цепи между генера­тором и регулятором Неисправность в обмотке статора	Замерить напряжение между зажимами А, В, С (см.рис.78) универсальным измеритель­ным прибором при номинальной частоте вра­щения машины. Если напряжение во всех промежутках А-В, В-С, А-С менее 5 В, генератор возбудить наружным намагничива­нием, подключая аккумулятор напряжени­ем 12-24 В на несколько секунд Замерить напряжение между зажимами А, В, С и если напряжение в одном промежутке значительно меньше или больше, чем в ос­тальных, то проверить и исправить проводку Замерить переменные напряжения между полюсами статора при вращающейся машине. Если напряжения не симметричны, то неис­правность подтверждается и необходимо связаться с заводом-изготовителем
При повышении напряжения защитный выключатель вне регулятора размы­кается, а выключатель в регуляторе остается замкнутым	В трансформаторе обрыв или корот­кое замыкание Неисправность диодов Неисправность в схеме тиристорного моста	Снять реле с подставки. Замерить напря­жение между зажимами кассеты при вра­щающейся машине. Смонтировать реле на прежнем месте. Между зажимами А, В, С должны быть одинаковые переменные на­пряжения. Если то или иное из этих на­пряжений по значению явно отличается, то неисправность подтверждается. Прове­рить проводку, присоединения и транс­форматор Провести замеры диодов. Заменить диоды запасными Проверить работу тиристорного моста. Заме­нить тиристоры запасными. Если и после этого не все тиристоры действуют, заменить регулировочный блок запасным
	Неправильная настройка регулиро­вочного блока	Повысить предел срабатывания защиты от перенапряжении — тонкой отверткой повер­нуть регулировочный винт потенциометра против часовой стрелки. Если незначитель­ная регулировка не помогает, заменить ре­гулировочный блок запасным
Максимальная защита тока размыка­ется и размыкает защитный выключа­тель регулятора после повышения на­пряжения	Неисправное реле Неисправность в схеме тиристорного моста	Заменить реле запасным. При необходимости заменить диод запасным. Провести конт­рольные измерения диодов Проверить действие тиристорного моста. Заменить тиристоры, а при необходимости и регулировочный блок
Напряжение генератора не поднима­ется до номинального	Неисправность в потенциометре или в проводке	Повысить напряжение рабочим выключате­лем «Повышается» — «Понижается». По­тенциометр действует только в случае, когда генератор находится под напряжением. Ес­ли напряжение не повышается, то прове­рить проводку
Напряжение понижается при нагрузке более чем на 3-5 %	Неисправные тиристоры	Проверить действие тиристорного моста. Заменить тиристоры и при необходимости и регулировочную карту
Напряжение поднимается выше номи­нального	Неисправность в моторном потен­циометре	Установить напряжение на должное значе­ние рабочим выключателем моторного потенциомртра. Если потенциометр не оказы­вает влияния на напряжение, замкнуть его накоротко и установить напряжение. Заменить потенциометр

Устройство электронных регуляторов частоты вращения

Какие применяются регуляторы частоты вращения?

Для регулирования частоты вращения дизельных двигателей применяются главным образом центробежные регуляторы непря­мого действия с гидравлическими сервомоторами, вырабатывающими усилие для перемещения рычажно­го механизма топливоподачи. В последнее время стали применять электронные регуляторы.

Почему необходимы электрон­ные регуляторы?

Требования, предъявляемые к надежности регуляторов, их харак­теристикам и возможностям согла­сования с другими системами, не­изменно растут по мере развития автоматизации. Поэтому начата разработка электронных регулято­ров частоты вращения в связи с созданием систем дистанционного автоматизированного управления турбинами и малооборотными ди­зелями. Благодаря использованию достижении новейшей технологии стало возможным создание систем регулирования частоты вращения, содержащих только электрические и электронные компоненты. Такие системы должны удовлетворять особым требованиям в отношении их эксплуатационной надежности, характеристик и работоспособнос­ти в жестких условиях окружаю­щей среды.

Применяемые на судах дизели разнообразны по типам. Поэтому конструкция систем их регулирова­ния должна отличаться высокой универсальностью: управлять раз­личными исполнительными устрой­ствами, вводы и выводы должны быть стандартизированы и легко подключаться к другим системам, например к системе дистанционно­го управления гребным винтом ре­гулируемого шага или системе автоматизации дизель-генерато­ров.

Какие недостатки имеют гид­равлические регуляторы?

Повышаются требования предъ­являемые к качественным харак­теристикам систем регулирования частоты вращения и распределения нагрузки двигателей. Регулировать распределение нагрузки с помощью гидравлических и механических устройств трудно, так как они не обладают одинаковым статизмом.

Гидравлические регуляторы имеют подвижные детали, которые изнашиваются. Частая смена их ведет к неизбежному износу и удо­рожанию обслуживания. Кроме то­го, мощность, необходимая для привода исполнительного механиз­ма, отбирается непосредственно от двигателя, а это требует приме­нения устройств специальной передачи и, следовательно, дополни­тельных затрат. Установка блока питания и гидравлического усили­теля в случае ограниченной мощ­ности исполнительного устройства также увеличивает стоимость регу­лятора.

Каково устройство силовых приводов электронных регулято­ров?

Силовой привод регулятора ASAC 1850, выпускаемый фирмой АСЕА, имеет двигатель постоян­ного тока с низким моментом инер­ции, передачу и позиционный дат­чик.

Время ускорения двигателя при частоте вращения 0-3000об/мин составляет 27мс. Крутящий момент на выходном валу редукто­ра около 1800 Нм, эффективный отбираемый момент примерно 700 Нм. Нормальный угловой ин­тервал регулирования находится в пределах от 30 до 40°; поворот на угол в 30° происходит за 400 мс. Силовой привод мож­но проворачивать с помощью рукоятки, что используется в ава­рийной ситуации и при отладке сис­темы.

Регулятор типа EG фирмы «Вудворд» электрогидравлическо­го типа содержит управляемый со­леноид. Мощность отбирается от двигателя, как и в других сис­темах подобной конструкции, и пе­редается на выходной вал через гидравлический усилитель. Су­ществует другой вариант этого ре­гулятора типа EG-B, в котором исполнительный орган управляется не только с помощью соленоида, но и посредством обычного встро­енного регулятора. В этом случае система работает с резервировани­ем на случай отказа электрической части. Выпускаемые регуляторы EG имеют различные типоразмеры.

Регулятор DYNA фирмы «Барбер Колман» содержит мощный со­леноид, воздействующий на сердеч­ник, имеющий пружину, под дейст­вием которой он возвращается в ис­ходное положение. Управляющий сигнал, поступающий на вход элек­трического усилителя мощности системы, контролирует прохожде­ние тока через обмотку соленоида и, следовательно, положение сер­дечника. Поступательное переме­щение сердечника преобразуется во вращательное перемещение выход­ного вала исполнительного органа, оснащенного потенциометрическим позиционным датчиком. В регуля­торах этого типа возможность резервирования или аварийного управления при возникновении не­исправности в электрической сис­теме не предусмотрена. Регуляторы DYNA выпускаются с различными типоразмерами.

Что включает в себя электрон­ная система регулирования скорос­ти главных судовых дизелей?

С истема состоит из пульта уп­равления, блока электроники, дат­чиков, исполнительного органа и блока питания (рис.80,а).

Пульт управления конструиру­ется по техническому заданию за­казчика. Вводы и выводы стандар­тизированы. К ним можно под­ключить реле, потенциометры, лам­пы, измерительные приборы и т.д. Кроме того, они позволяют произ­водить обмен сигналами с цент­ральной системой управления.

Как устроены и работают ис­полнительные органы в электрон­ных регуляторах?

Применяемые исполнительные органы могут быть различных ти­пов. Тем не менее, принцип их дейст­вия остается общим: блок электро­ники вырабатывает управляющий сигнал, поступающий на усилитель мощности, который заставляет ис­полнительный орган совершать ме­ханическое перемещение, связан­ное с входным сигналом определен­ной зависимостью.

В системе применяется один из типов блока электроники: QHFR 110 для управления исполнитель­ными устройствами регуляторов типа EG фирмы «Вудворд» или DYNA фирмы «Барбер Колман», имеющих встроенный усилитель мощности, либо QHFR 150, кото­рый содержит усилитель мощ­ности и предназначен прежде все­го для управления исполнительным устройством ASAC 1850 фирмы АСЕА. Функциональные электрон­ные цепи блоков обоих типов одинаковы.

Блок QHFR 110 заключен в гер­метизированный литой корпус, со­держащий электронные компонен­ты и выводные панели. Конструк­ция блока позволяет монтировать его непосредственно на двигателе. Блок QHFR 150, помимо электрон­ных компонентов, имеет тиристорный преобразователь с дросселями, предохранителями и простым ими­тирующим устройством. Блок QHFR 110 питается постоянным током напряжением 24В, в самом удобном варианте — от батареи. Питание блока QHFR 150 осущест­вляется от сети переменного тока напряжением 220В (380, 450В) через трансформатор. Электронные цепи в этом случае могут питаться от независимого источника посто­янного тока напряжением 24В.

Какие датчики частоты вра­щения используют в системе?

В системе используют импульс­ный датчик частоты вращения, производящий отсчет по зубчатому колесу, установленному на валоповоротном механизме или махови­ке (рис.80,б).

Как обрабатывается сигнал по частоте вращения?

Значение частоты вращения вводится в систему в виде се­рии импульсов, преобразуемой в напряжение постоянного тока. Этот сигнал сравнивается с установкой, задаваемой извне, например, при помощи потенциометра, управля­ющего входным каскадом. Сигнал рассогласования поступает на вход каскада с низким коэффициентом усиления в интервале, близком ну­лю («мертвая зона»), а затем обра­батывается в схеме пропорциональ­но-интегрально-дифференциально­го регулятора. Обработанный сиг­нал суммируется с уставкой и, пройдя схему, выполняющую неко­торые функции ограничения, преоб­разуется в уставку топливоподачи, от которой зависит положение топливной рейки.

Как обрабатывается сигнал по топливоподаче?

Уставка топливоподачи и из­меренное значение частоты враще­ния двигателя являются входными параметрами для пуска и ограни­чения крутящего момента. Входной величиной ограничения дымления является сигнал по давлению наддувочного воздуха.

К ак действует датчик частоты вращения?

Датчик частоты вращения вы­дает сигнал в виде серии импуль­сов. В системе предусмотрены два канала ввода частоты вращения с независимыми датчиками и преоб­разователями частоты в напряже­ние. При отказе одного из каналов возбуждается аварийный сигнал «Отказ управления», а при выходе из строя обоих каналов вырабаты­вается команда остановки (рис.81).

Каждый из каналов может нас­траиваться независимо. Сигналы поступают на вход максимального селектора. Таким образом, в ка­честве действительного выбирается наибольшее значение частоты вра­щения. Это значение поступает на вход схемы защиты недопустимого увеличения частоты вращения дви­гателя, используется в качестве измеренного текущего значения этого параметра. При срабатыва­нии схема защиты вырабатывает команду остановки, а также вклю­чает индикацию аварийного сигна­ла, размыкая не находящийся под напряжением контакт. Возврат схемы в исходное состояние осу­ществляется путем внешнего воз­действия (сигнала). Два выхода индикации выда­ют токовые сигналы в интервалах 0-1 мА и 4-16,8 мА при частоте вращения двигателя от 0 до 100%. Оба каскада чувствительны к на­правлению вращения, но в тех слу­чаях, когда система управляет ре­версивным двигателем, интервал выхода 4-16,8 мА меняется на 04:12,8 мА. Если используется только один датчик, то в этом слу­чае надежность работы ниже и, кроме того, невозможна индика­ция направления вращения.

Как осуществляется задание частоты вращения?

Задание частоты вращения осу­ществляется сигналом напряжения постоянного тока в интервале 0-10В, соответствующем интервалу скоростей 0-100%. Этот сигнал может сниматься в потенциометре или поступать из центральной системы управления. С помощью перемычки можно обеспечить ввод задания в точку суммирования без запаздывания. Этим обеспечивает­ся плавный переход при переклю­чении с одного источника задания на другой, например, при передаче управления с мостика в ЦПУ. При необходимости изменение уставки может осуществляться при помощи сигналов приращения или убывания, однако в этом случае задаваемое значение нестабильно и должно обновляться.

С помощью специального сиг­нала может отрабатываться так называемая функция «замедле­ния» т.е. максимизация уставки до регулируемого уровня. Этот вход может быть непосредственно подключен к защитному устройству или системе слежения и контроля.

Функции, выполняемые регулятором частоты вращения в системе управления двигателем

Как осуществляется регулиро­вание двигателя?

Сигнал рассогласования зада­ния и текущего значения частоты вращения двигателя поступает на схему, коэффициент усиления кото­рой близок нулю (линии 3 на рис. 82). В силу этого незначи­тельные отклонения, не выходящие за пределы «мертвой зоны», не ока­зывают существенного влияния на положение органов регулирования топливоподачи.

В специальном режиме «мед­ленного регулирования», который задается вводом особого сигнала, усиление в зоне (линия /) может быть близким нулю. Если сигнал рассогласования лежит в этой зоне, топливоподача изменяется весьма незначительно или остается неиз­менной. Таким образом поддер­живается постоянство топливо­подачи, в то время как частота вра­щения двигателя варьируется в за­висимости от нагрузки.

Рис.82. Зависимость топливоподачи от рассогласования установки и текущего значения частоты вращения

Подробный режим регулиро­вания может использоваться при переходе в сложных погодных условиях, а также в тех случаях, когда желательно избежать слиш­ком резких изменений положения органов топливоподачи и тем са­мым добиться экономии топлива и уменьшения износа. В этом ре­жиме зона нечувствительности (ли­ния 2) значительно шире. Она сос­тавляет ±10% и не регулируется.

Параметры регулирования П (пропорциональное усиление), И (интегрирование) и Д (дифферен­цирование) регулируются, что поз­воляет добиться устойчивости и быстродействия системы.

Как осуществляется остановка двигателя?

При появлении сигнала оста­новки на входе или в том случае, когда сигнал остановки вырабаты­вается в самой системе, задание топливоподачи приравнивается ну­лю. Следует обратить внимание, что во всех случаях должен пре­дусматриваться независимый орган (рычаг) остановки, не связанный с сервомотором регулятора часто­ты вращения.

Как производится ограничение крутящего момента?

Максимальное значение топли­воподачи связано с фактической частотой вращения определенной зависимостью, форма которой мо­жет регулироваться в следующих точках:

F_max — максимально воз­можная топливоподача;

F_min — на­именьшее значение топливоподачи, при котором включается функция ограничения;

n — частота вра­щения, при которой кривая дости­гает значения F_max

Регулирование градиента кри­вой производится относительно точки F_max (рис.83) в направлении стрелки.

Допущение временной перег­рузки при резком возрастании уставки частоты вращения может быть введено при помощи перемычки. При этом происходит изменение градиента кривой, кото­рый затем постепенно возвращает­ся к нормальному значению.

Как осуществляется ограниче­ние дымления?

М аксимальное значение топли­воподачи связано с фактическим значением давления продувочного воздуха, которое может регули­роваться в следующих точках:

Р_о — максимальное давление, при котором топливоподача ограничи­вается величиной F_min

F_min — наимень­шее значение топливоподачи, при которой включается функция огра­ничения.

Градиент устанавливается от­носительно точки Р_о (рис.84) в направлении стрелки.

Механизм ограничения дымле­ния предотвращает подачу в дви­гатель большего количества топли­ва, чем может быть сожжено при данном давлении продувочного воз­духа. Избыточное топливо не сго­рает, а уходит вместе с выпуск­ными газами, вызывая дымление.

Как осуществляется параллель­ная работа двигателя?

В случае параллельной работы двух или более двигателей на общую нагрузку желательно, чтобы их топливоподачи были одинаковы­ми. Это отрабатывается схемой управления параллельной работой.

Как правило, двигатели соеди­нены с силовой передачей через индивидуальные муфты сцепления. Каждый из них оснащен собствен­ным регулятором, а регуляторы со­единены между собой через парал­лельные входы. Система отслежи­вает нагрузки, выбирая при этом один из регуляторов в качестве главного или ведущего, который и определяет режим регулирования частоты вращения, в то время как прочие параллельно включенные двигатели следуют за основным, получая то же значение задания топливоподачи, что и ведущий ре­гулятор. При выключении нагрузки подчиненный двигатель немедленно переходит в режим независимого регулирования (рис.85).

Выбор одного из двигателей в качестве ведущего может быть осу­ществлен по специальной програм­ме. Если необходимо отсоединить один из параллельно включенных двигателей, возбуждается соот­ветствующий контур. При этом происходит разгрузка двигателя и ког­да топливоподача упадет до значе­ния порядка 40% максимальной, возбуждается сигнал на выходе схемы, который может использо­ваться в качестве команды на выключение нагрузки. При необхо­димости можно осуществлять дис­танционное управление распреде­лением нагрузки с помощью потен­циометра.

Что представляет собой серво­система топливоподачи?

В ыходной каскад представляет собой следящую сервосистему, по­лучающую текущее значение топ­ливоподачи от позиционного дат­чика (потенциометра), обычно ус­танавливаемого на исполнительном органе регулятора.

Зависимость положения штока поршня насоса от положения ис­полнительного органа часто не носит линейного характера. По этой причине сигнал от позиционного датчика, соответствующий 50- и 100%-ной установке, нормируется, чем достигается более высокая точность регулирования в верхнем и более важном диапазоне. Если требуется более точная линеариза­ция во всем диапазоне, необхо­димы установка внешнего потен­циометра и соответствующее прис­пособление рычажного механизма топливоподачи.

Сигнал топливоподачи выво­дится на два выхода: 0-1мА и 4-16,8мА. Интервал выходного сиг­нала соответствует изменению топ­ливоподачи от 0 до 100%. Выход­ной сигнал, подаваемый на усили­тель мощности, может вырабаты­ваться путем широтно-импульсной модуляции или выдаваться в виде аналогового сигнала. Сигналы мо­гут задаваться по пропорциональ­ному закону или как сигналы при­ращения, или уменьшения. Возмо­жен выбор сервосистемы с пропор­циональной или пропорционально-интегральной функцией в зависи­мости от того, является ли исполнительный орган интегрирую­щим или пропорциональным. Схема широтно-импульсной модуляции выходного сигнала предусматри­вает защиту, предотвращающую длительную перегрузку исполни­тельного органа.

Какие неисправности отслежи­вает система?

В системе предусмотрены фун­кции контроля некоторых парамет­ров. При возникновении неисправ­ности вырабатывается аварийный сигнал (контакт реле аварийной сигнализации срабатывает на раз­мыкание). При возникновении оп­ределенных видов неисправностей вырабатываются команда останов­ки и аварийный сигнал. Каждо­му типу неисправности соответст­вует индикаторный светодиод. Сис­тема отслеживает следующие неис­правности:

• 
  потеря одного из тахосигналов;
  
• 
  потеря обоих тахосигналов;
  
• 
  неправильная уставка час­тоты вращения;
  
• 
  неправильная уставка топливоподачи;
  
• 
  перегрузка исполнительного органа;
  
• 
  низкое напряжение питания.
  

Аналогичные функции обеспе­чивает и система регулирования частоты вращения приводных дви­гателей генераторов.

Как можно осуществить быс­трое и точное задание топливопо­дачи?

Быстрого и точного задания топливоподачи можно добиться применением электрического ис­полнительного органа AS AC 1850, конструкция которого позволяет развивать наибольшие усилия ре­гулирующего воздействия. Быст­рое действие исполнительного ор­гана обеспечено путем правильного выбора плеча пары сил для необ­ходимого установочного усилия.

От чего зависит выбор места установки датчика частоты?

Важнейший входной пара­метр — частота вращения выраба­тывается первичным тахометрическим датчиком. Так как исполь­зуются главным образом бескон­тактные импульсные датчики, то частота вращения задается в виде серии импульсов некоторой часто­ты. Необходимо, чтобы датчик был установлен на таком узле двига­теля, где обеспечивалось бы наибо­лее точное и не подверженное пос­торонним воздействиям изменение значений частоты вращения.

Место выбора установки дат­чика зависит от процессов, проис­ходящих во время работы дизеля. Во-первых, работа дизеля пред­ставляет собой прерывистый про­цесс, характеризующийся увеличе­нием момента; во-вторых, этот про­цесс сопровождается крутильными колебаниями и вибрацией. Эти воз­мущения вызывают особые труд­ности при низких частотах враще­ния малооборотных дизелей, поскольку в этих случаях частота коле­бания попадает в интервал регу­лирования. Выбор места установки датчика имеет важное значение. Лучше всего устанавливать датчик со стороны нагружения дизеля на зубчатом венце. Частота импульсов должна быть как можно более вы­сокой. В некоторых случаях необ­ходимо устанавливать, например, специальную ленту с выступами, чтобы добиться удовлетворитель­ного качества сигнала.

Как должен обрабатываться полученный сигнал?

Преобразование частоты вра­щения в напряжение электронными средствами выполняется быстро. При этом все возмущения могут оказаться введенными в схему уп­равления. По этой причине имеет смысл устанавливать фильтр, очи­щающий сигнал от нежелательных гармоник, но который не задержи­вал бы прохождение сигнала, от­мечающего изменение частоты вра­щения. Поэтому при конструирова­нии регулятора необходимо учиты­вать, что если частота среза фильтра выбрана слишком высо­кой, исполнительный орган будет работать вхолостую, а при слишком низкой граничной частоте неизбеж­ны сдвиги и нестабильность.

Нельзя ли отфильтровать сиг­нал частоты вращения, не снижая коэффициента усиления схемы и не ухудшая показателей системы ре­гулирования?

Как правило, можно считать, что амплитуда помехи за фильтром составляет 2%. Поэтому вводится полоса нечувствительности, т. е. зона с низким коэффициентом уси­ления, в которую и попадают поме­хи. При этом приходится считаться с тем, что колебания частот враще­ния при быстром изменении нагруз­ки будут составлять не менее 2%.

Можно ли изменить постоянную времени системы регулирования?

Постоянная времени процесса не поддается оптимизации. Если, например, двигатель нагружен и работает параллельно с другим двигателем, то инерционная масса является величиной переменной. В этом случае берется наихудший эксплуатационный режим, именно режим холостого хода двигателя, когда его муфта разъединена. В судовых установках с винтом фиксированного шага есть возмож­ность ввести так называемую «положительную обратную связь». Преобразуя уставку частоты вра­щения в уставку топливоподачи и выполняя корректировку при рассогласовании, удается постро­ить более надежную и быстродейст­вующую систему.

Сервосистема, т.е. цепь, содер­жащая усилитель мощности и исполнительный орган, отрабаты­вающий управляющее воздействие на рычажную систему топливопо­дачи в соответствии с уставкой, также вносит задержку. Исполни­тельный орган имеет двигатель, частота вращения которого может управляться с помощью усилителя мощности. Позиционное перемеще­ние исполнительного органа описы­вается интегралом скорости и, если не принимать во внимание инерци­онности и ограничений в самом усилителе, текущее значение топли­воподачи будет следовать за зна­чением уставки с некоторой пос­тоянной времени.

Каковы значения временных характеристик электронного регу­лятора?

Максимальная скорость пово­рота исполнительного органа на 30° составляет 300 мс, средняя ра­бочая скорость — порядка 400 мс. Однако большие инерционные массы в системе топливоподачи заставляют уменьшать коэффи­циент усиления и потому снижать скорость сервомотра. Кроме того, усилитель мощности содержит од­нофазный тиристорный выпрями­тель, который дает задержку до 20 мс. Выпрямитель имеет ограни­читель тока, допускающий кратков­ременную нагрузку в 20 и 12А. Можно получить большие усилия путем замены силового трансфор­матора и увеличения пределов допустимой токовой нагрузки, так как редуктор исполнительного ор­гана может номинально выдер­жать двойное или тройное нагружение.

Техническое обслуживание регуляторов частоты вращения

Согласно какому нормативному документу выполняются техничес­кое обслуживание и настройка регуляторов частоты вращения?

Техническое обслуживание и настройка регуляторов должны производиться б соответствии с ру­ководящим документом РД31.21. 15-84 «Инструкция по техничес­кому обслуживанию, настройке и дефектации регуляторов частоты вращения судовых дизелей».

Какие операции выполняются при техническом обслуживании ре­гуляторов?

При техническом обслуживании регуляторов должны быть произве­дены:

• 
  профилактические осмотры регуляторов с визуальным контро­лем качества процесса регулирова­ния частоты вращения;
  
• 
  профилак­тические осмотры передачи от сер­вомотора регулятора к топливным насосам со смазкой шарнирных со­единений;
  
• 
  проверки герметичности трубопроводов управляющего, наддувочного и пускового воздуха;
  
• 
  промывания регуляторов и наве­шенных фильтров со сменой масла в регуляторах;
  
• 
  проверки срабаты­вания механизмов защиты по дав­лению в системе, смазочного масла двигателя и аварийного отключе­ния топливоподачи;
  
• 
  проверки ди­намических характеристик регуля­торов.
  

Какова периодичность выпол­нения работ технического обслужи­вания?

Периодичность выполнения ра­бот технического обслуживания ус­танавливается эксплуатационной документацией по регуляторам и дизельным установкам. При отсут­ствии в эксплуатационной докумен­тации требований по периодич­ности выполнения работ техничес­кого обслуживания:

• 
  профилактичес­кие осмотры регуляторов следует выполнять ежедневно,
  
• 
  профилак­тические осмотры передачи и про­верки герметичности воздушных трубопроводов — ежемесячно,
  
• 
  сме­ны масла, а также проверки срабатывания механизмов защиты по давлению в системе смазочно­го масла двигателя и аварийного отключения топливоподачи, про­верки динамических характерис­тик регуляторов — через каж­дые 3 тыс.ч работы (1 раз в пол­года).
  

Какие мероприятия должны быть выполнены при проведении профилактических осмотров?

При проведении профилакти­ческих осмотров регуляторов про­веряются надежность крепления регулятора к корпусу дизеля, отсутствие ненормальных шумов в регуляторе и приводе, отсутствие протечек в масляных трубках, подсоединенных к регулятору, уро­вень масла в регуляторе и темпе­ратура корпуса регулятора.

Уровень масла в работающем регуляторе должен поддерживать­ся между рисками маслоуказателя (в остановленном регуляторе уро­вень масла может быть выше верх­ней риски). Повышенный уро­вень масла в регуляторе может вызвать вспенивание масла и неус­тойчивую работу регулятора. По­ниженный уровень масла в регу­ляторе может быть причиной пере­грева регулятора, его неустойчи­вой работы и выхода регулятора из строя. Во избежание перепол­нения регулятора маслом при за­ливке добавлять масло следует медленно порциями. При заливке масла необходимо пользоваться чистой посудой (вымытой лег­ким топливом) и масленкой с мелкой сеткой, так как одной из основных причин неудовлетвори­тельной работы регуляторов явля­ется загрязненность масла. Раз­решается использовать масла, пре­дусмотренные эксплуатационной документацией по регуляторам, либо их заменители. Не допу­скается попадание в масло во­ды. Масло также не должно со­держать никаких присадок (напри­мер, для удаления нагара), за ис­ключением присадок, уменьшаю­щих ценообразование. Избыток масла в регуляторе сливается через специально предусмотренное слив­ное отверстие.

Суточное падение уровня масла более чем на 2 мм по маслоуказателю является показателем на­личия неплотностей в корпусе регулятора или уплотнениях привод­ного валика. Указанная неисправ­ность должна быть устранена при первой возможности.

Температура корпуса регулято­ра не должна превышать 70°С.

При визуальном контроле качества процесса регулирования частоты вращения наряду с неисправностями, сопровождающимися невыполнением функции, возложенных на регулятор, выявляются следующие признаки неудовлетворительной работы регулятора:

• 
  текущая частота вращения дизеля отличается от заданной более, чем допускается наклоном регуляторной характеристики;
  
• 
  при постоянной нагрузке на дизель, рейка топливных насосов колеблется (раскачивается регулятором);
  
• 
  при изменениях нагрузки на дизель регулятор перемещает рейку топливных насосов рывками;
  
• 
  регулятор не реагирует на существенные колебания частоты вращения вала, вызванные, например, волнением (за исключением случаев, когда неподвижность сервомотора регулятора связана с ограничением его хода ограничительными механизмами);
  
• 
  при относительно небольших изменениях нагрузки на дизельную установку появляются заметные обменные колебания мощности между параллельно работающими дизелями;
  
• 
  нагрузка между параллельно работающими дизелями распределяется неравномерно (непропорционально мощностям дизелей).
  

На основании контроля качества процесса регулирования частоты вращения определяется необходимость дополнительной настройки либо ремонта регулятора.

Что выявляется при проведении осмотров?

При проведении профилактических осмотров передачи от сервомотора регулятора к топливным насосам выявляются чрезмерные выработки шарниров передачи, ослабления креплений рычагов, заедания при перемещении топливных тяг и проверяется соответствие хода сервомотора регулятора ходу рейки топливных насосов. Состояние передачи рекомендуется проверять на остановленном дизеле путем перемещения рейки топливных насосов талями или другими приспособлениями.

Люфты и заедания в соединениях передачи являются причинами повышенных колебаний рейки топливных насосов и неустойчивой работы дизеля. Существенное ухудшение качества процесса регулирования происходит, если люфт в соединениях передачи, измеренный по ходу рейки топливных насосов, превышает 2% номинального хода рейки.

Проверка герметичности трубопроводов управляющего, наддувочного и пускового воздуха выполняется с помощью мыльной пены.

В какой последовательности производят промывание и смену масла в регуляторе?

Промывание регулятора и смену масла производят следующим образом:

• 
  на остановленном двигателе отворачивают сливную пробку и сливают все масло;
  
• 
  через масленку с мелкой сеткой в регулятор заливают чистое отстоявшееся дизельное топливо до верхней риски масло указателя;
  
• 
  открывают на 2-3 оборота игольчатый клапан изодрома, и дизель проворачивают на топливе в течение 1-2 мин на холостом ходу либо при минимальной эксплуатационной частоте вращения. При этом дизель должен работать неустойчиво;
  
• 
  из регулятора сливают моющее топливо и заливают чистое масло до верхней риски масло указателя;
  
• 
  вновь проворачивают дизель в течение 3-5 мин (при открытом на 2-3 оборота игольчатом клапане изодрома);
  
• 
  из регулятора сливают масло и окончательно регулятор заполняют чистым маслом;
  
• 
  игольчатый клапан изодрома возвращают в первоначальное положение. При необходимости производят настройку изодромной обратной связи.
  

В случае повышенной загрязненности регулятора для улучшения промывки его рекомендуется демонтировать с двигателя, слить масло при снятой верхней крышке, перевернув его, и промыть внутренние полости и измеритель скорости струёй дизельного топлива (можно шприцем). Во время промывания желательно прокручивать валик регулятора каким-нибудь приспособлением, например пневматической дрелью, и периодически выливать моющее топливо, переворачивая регулятор. Применение обтирочных материалов для удаления грязи во избежание попадания ворса в прецизионные пары не допускается. После промывания регулятор монтируют на двигатель и выполняют указанные операции. Для уменьшения времени заполнения регулятора маслом через масленку рекомендуется перед заливкой масло подогревать до 60- 70 °С.

Навешенный масляный фильтр промывают при неработающем двигателе отстоявшимся дизельным топливом. После промывания фильтр рекомендуется продуть воздухом.

Как производится проверка срабатывания механизма защиты?

Проверку срабатывания механизма защиты по давлению в системе смазочного масла двигателя (при наличии такого механизма в регуляторе) осуществляют при работе двигателя на холостом ходу, либо при минимальной эксплуатационной частоте вращения. Для проверки отключают масляный насос в системе смазочного масла при блокировке автоматического пуска резервного насоса. Одновременно контролируют срабатывание сигнализации о падении давления в системе. При проверке необходимо предусмотреть возможность остановки двигателя вручную на случай несрабатывания механизма защиты.

Проверку срабатывания механизма аварийного отключения топливоподачи (при наличии такого механизма в регуляторе) осуществляют при работе двигателя на холостом ходу либо при минимальной эксплуатационной частоте вращения. Для проверки на регулятор подается сигнал аварийной остановки. Если остановки не происходит, прежде всего, необходимо проверить поступление сигнала остановки в проверяемый механизм.

На основании проверок срабатывания механизмов определяют необходимость их дополнительной настройки или ремонта.

На каких режимах дизеля производится проверка динамических характеристик регулятора?

Проверку динамических характеристик регуляторов в эксплуатационных условиях выполняют на режимах пуска и разгона дизеля, а также при ступенчатом (мгновенном) изменении нагрузки на дизель (установку). Проверки при ступенчатом изменении нагрузки производят только на дизелях с разобщительными муфтами и дизелях, приводящих электрогенераторы. Для выполнения проверок использование регистрирующей аппаратуры не обязательно.

При пуске и разгоне дизеля выявляются следующие признаки неудовлетворительной работы регулятора:

• 
  регулятор медленно перемещает рейку топливных насосов в сторону увеличения подачи топлива, в результате чего длительность процесса пуска и разгона дизеля превышает паспортное значение (за исключением случаев, когда неподвижность сервомотора регулятора обусловливается ограничением его хода ограничительными механизмами или программой разгона, заданной системой дистанционного автоматизированного управления);
  
• 
  пусковая подача топлива в дизель не соответствует паспортному значению;
  
• 
  дизель чрезмерно дымит при наличии в регуляторе механизма ограничения хода сервомотора по давлению наддувочного воздуха.
  

Для подтверждения неудовлетворительной работы механизма ограничения хода сервомотора по давлению наддувочного воздуха можно отсоединить трубопровод наддувочного воздуха от регулятора, либо коллектора дизеля на нагрузочных режимах.

В чем заключается проверка динамических характеристик регуляторов?

Проверка динамических характеристик регуляторов при ступенчатом изменении нагрузки на дизель заключается в измерении увеличения частоты вращения вала дизеля при мгновенном сбросе нагрузки (при работе реверсивных дизелей на переднем ходу). Снижение (сброс) нагрузки осуществляется отключением разобщительной муфты дизеля или выключением автоматического выключателя генератора. При этом, если сбрасывается нагрузка на один из параллельно работающих дизелей, необходимо предусмотреть возможность приема нагрузки остальными дизелями. Требование равномерной загрузки параллельно работающих дизелей перед сбросом нагрузки на один из них не устанавливается. При изменении нагрузки задание частоты вращения на регулятор должно оставаться неизменным.

Значение сбрасываемой нагрузки выбирается равным 100, 50 или 25% номинального значения. Меньшие значения следует выбирать для дизелей с повышенной чувствительностью деталей к термическим напряжениям.

Допускается вместо определения измерение увеличения (заброса) частоты вращения проверять отсутствие срабатывания предельного выключателя при мгновенном сбросе 100 % нагрузки.

Настройка механизма задания частоты вращения и механизма ограничения нагрузки дизеля

Какие механизмы задания частоты вращения используются в регуляторах?

Во всережимных регуляторах используют механизмы задания частоты вращения двух типов: обеспечивающие работу дизеля на переменных и на фиксированных скоростных режимах.

Настройку механизма задания частоты вращения выполняют в условиях работы регулятора на стенде. Допускается дополнительно настраивать механизм на дизеле.

Как осуществляют настройку механизма ограничения хода сервомотора?

Настройку механизма ограничения хода сервомотора по заданной частоте вращения осуществляют по функциональной зависимости, приведенной в эксплуатационной документации дизеля. Во время настройки механизма, заданную частоту вращения определяют по фактической (регулятора или дизеля), допуская равенство этих частот.

При отсутствии ограничительной зависимости в эксплуатационной документации для настройки может использоваться зависимость, приведенная на рис.86,а (линия 1). В этой зависимости ход сервомотора h_сх, мм, при минимальной подаче топлива и минимальной частоте вращения дизеля ω₁, об/мин, определяются по выражениям: h_сх=0,6(h – h); ω₁=0,65ω

где h_с.н — ход сервомотора регулятора на номинальном режиме дизеля, мм;

h_с.о — ход сервомотора регулятора при нулевой подаче топлива в дизель, мм;

ω — номинальная частота вращения дизеля, об/мин.

Если механизм ограничения хода сервомотора не реализует зависимость, состоящую из двух участков, для настройки можно использовать линию 2. При этом частоту вращения ω₂ принимают равной минимальной эксплуатационной частоте вращения дизеля.

Как настраивают механизм ограничения нагрузки дизеля?

Механизм ограничения нагрузки дизеля по заданной частоте вращения используют в регуляторах главных двигателей установок с винтами регулируемого шага. Его настройку производят после настройки механизма задания частоты вращения. Настройку статической характеристики механизма выполняют в условиях работы регулятора на стенде. Допускается также выполнять дополнительную настройку статической характеристики на дизеле. Настройку механизма на дизеле осуществляют во время ходовых режимов судна.

Механизм ограничения нагрузки дизеля по заданной частоте вращения настраивают по функциональной зависимости, приведенной в эксплуатационной документации. Во время настройки механизма заданную частоту вращения определяют по фактической (регулятора либо дизеля), допуская равенство этих частот. Нагрузку дизеля определяют по ходу рейки топливных насосов (или ходу сервомотора регулятора), считая эти параметры пропорциональными.

П ри отсутствии ограничительной зависимости в эксплуатацион­ной документации для настройки можно использовать зависимость, приведенную на рис.86,б (линия 1). В этой зависимости номинальная нагрузка дизеля H_z кВт и номинальная частота вращения дизеля ω_н, об/мин;

H_z = 0,22.H_н ; ω₁=053 ω_н

Если механизм ограничения нагрузки дизеля не осуществляет зависимость, состоящую из двух участков, для настройки можно пользоваться линией 2 (см. рис.86,б). При этом частоту вращения принимают равной минимальной эксплуатационной частоте вращения ω₂ дизеля, при которой допускаются нагрузочные режимы (обычно 30-40% номинальной частоты вращения дизеля).

Настройку механизма ограничения хода сервомотора по давлению наддувочного воздуха производят после настройки механизма задания частоты вращения. Настройку выполняют в условиях работы регулятора на стенде. Допускается также дополнительная настройка на дизеле. Для настройки требуется имитатор давления наддувочного воздуха.

Настройку механизма ограничения хода сервомотора по давлению наддувочного воздуха осуществляют по функциональной зависимости, приведенной в эксплуатационной документации дизеля. При отсутствии ограничительной зависимости в эксплуатационной документации для настройки можно использовать зависимость, приведенную на рис.86,в (линия 1). В этой зависимости характерные точки определяются по выражениям:

h_с.д = 0,75(h_с.н - h_с.о);

h_с.н = 1.04(h_с.д - h_с.о); p_ну = 0,3 р_н.н,

где h_с.д — ход сервомотора при минимальном давлении наддувочного воздуха, мм;

h_с.н — ход сервомотора регулятора на номинальном режиме дизеля, мм;

h_с.о — ход сервомотора регулятора при нулевой подаче топлива в дизель, мм;

p_ну — минимальное давление наддувочного воздуха, кПа;

р_н.н, — избыточное давление наддувочного воздуха на номинальном режиме дизеля,

Если механизм ограничения хода сервомотора не реализует зависимость, состоящую из двух участков, для настройки может использоваться линия 2.

Какой запас хода должен иметь сервомотор?

Рекомендуется предусматривать запас хода сервомотора регулятора по сравнению с перемещением рейки топливных насосов. С этой целью нулевое положение рейки следует устанавливать в соответствии с 5±2%-ным ходом сервомотора регулятора, а номинальное перемещение рейки с 85 ± 2%-ным ходом для дизелей, допускающих возможность работы с перегрузкой на 10% номинальной мощности. Для дизелей, работающих с 20%-ной перегрузкой номинальной мощности, номинальное перемещение рейки должно соответствовать 77:4:2%-ному ходу сервомотора. Увеличение запаса хода сервомотора регулятора по сравнению с перемещением рейки сверх рекомендованных значений нецелесообразно в связи с уменьшением используемого хода сервомотора.

При выполнении указанных требований ход сервомотора регулятора на холостом ходу дизеля равен 10-18% полного хода.

Как согласовать ход серво­мотора с ходом рейки топливных насосов?

При согласовании хода сервомотора регулятора с ходом рейки топливных насосов первоначально устанавливают нулевое положение рейки изменением длины топливных тяг. Затем назначают номинальный ход рейки изменением соотношения плеч передаточного рычага от регулятора к рейке. После достижения соответствия номинального хода рейки выбранному ходу сервомотора регулятора повторно проверяют нулевое положение рейки.

Согласование хода сервомотора с ходом рейки рекомендуется выполнять на остановленном двигателе. Для перемещения выходного штока регулятора используют тали или другие приспособления, которые подсоединяют к топливной тяге до упругого элемента (если такой имеется) со стороны регулятора. После выполнения операции согласования регулировочные винты следует застопорить.

В дизелях, имеющих усилитель мощности регулятора частоты вращения, согласованию подлежат крайние положения сервомотора регулятора и выходного (либо входного) штока усилителя.