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: 22 из 26

Глава десятая

РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ

Технико-эксплуатационные требования к температурному режиму

В каких судовых системах, устройствах и объектах температура является регулируемым параметром?

Такими объектами являются главные и вспомогательные двигатели и их системы, системы питательной воды в котлоагрегатах, грузовые танки, расходные и отстойные цистерны топлива, системы сепарации топлива и масла, рефрижераторные установки, система горячей воды и др. Наиболее сложным и ответственным объектом регулирования температуры является главный судовой дизель.

С какой целью поддерживают температурный режим двигателя?

Часть теплоты, выделенная при сгорании топлива в цилиндрах двигателя, отводится с охлаждающей водой и маслом. Таким путем поддерживается определенный температурный режим двигателя. От того, какая температура охлаждающей воды поддерживается, зависят мощность двигателя и его износ.

Системы охлаждения воды и масла выполняются так, чтобы при максимальной нагрузке двигателя и температуре забортной воды был запас по площади теплообмена около 15% (для случая загрязнения теплообменников).

Каковы особенности процессов регулирования температуры?

Для процессов регулирования температуры характерны следующие особенности: большая инерционность объектов и измерителей, физическая сложность теплообмена, зависимость распределения потоков охлаждающей жидкости от гидродинамических характеристик системы охлаждения и регулирующего органа. На теплообмен оказывает влияние целый ряд факторов: загрязненность поверхностей, конструктивные параметры двигателя и теплообменных устройств, состояние и режим работы двигателя; состояние регулирующего органа (клапана), а также внешние условия и, прежде всего температура забортной воды.

Какие системы охлаждения применяют на морских судах?

В дизельных установках морских транспортных судов применяют исключительно замкнутые системы охлаждения, в которых рабочей средой служат пресная вода, масло и топливо. Забортная вода используется для охлаждения рабочей среды замкнутого контура, а также для охлаждения воздуха в системе наддува. Охлаждение различных элементов двигателя (цилиндров, крышек, поршней, форсунок) может осуществляться самостоятельными контурами с независимым холодильником (теплообменником), но воз­можно также объединение контуров в группы, что зависит от типа установки и двигателя, его быстроходности и металлоемкости.

Почему технико-экономические показатели работы двигателя зависят от температурного режима системы охлаждения?

Рассмотрим условия, определяющие температурный режим работы двигателей. От температуры охлаждающей воды в зарубашечном пространстве в значительной мере зависит температура стенки, которая, в свою очередь, влияет на протекание рабочего процесса в цилиндре, работу трения в цилиндропоршневой группе и интенсивность ее изнашивания. Для двигателей малой и средней мощности, а также для относительно быстроходных двигателей с повышением температуры охлаждающей воды эффективная мощность увеличивается. Это увеличение зависит от типа двигателя и сорта цилиндровой смазки. Увеличение мощности связано с уменьшением потерь на трение. При полной нагрузке увеличение температуры охлаждающей воды незначительно изменяет удельный расход топлива, а на частичных нагрузках обнаруживается зона оптимальной температуры, при которой удельный расход топлива минимален. Повышение температуры охлаждающей воды до определенных пределов уменьшает износ цилиндропоршневой группы. Верхний предел температуры определяется условиями безопасной работы двигателя.

Какие значения температуры поддерживаются в системах охлаждения двигателей?

В связи с применением сернистого и высоковязкого сортов топлива намечается тенденция к повышению температурного режима в системе охлаждения цилиндров и форсунок у мощных малооборотных двигателей до 62-70 и даже 85°С. Поэтому система терморегулирования главных судовых дизелей должна поддерживать постоянной (в пределах заданной неравномерности) температуру охлаждающей воды до 65-70°С при различных нагрузках и температурах забортной воды. Наиболее приемлемой для таких двигателей в настоящее время считается температура воды на выходе из двигателя 65°С, при которой обеспечивается нормальный режим охлаждения.

Повышение уровня поддержания температуры охлаждающей воды зависит от конструктивных особенностей двигателя, сорта применяемого масла и сорта топлива. В некоторых случаях она может достигать 75 °С. В качестве охлаждающей среды цилиндров и поршней применяют пресную воду. Форсунки на некоторых типах двигателей охлаждаются топливом.

Терморегуляторы и требования, предъявляемые к ним

По каким признакам можно классифицировать терморегуляторы, применяемые в судовых условиях?

Классификация может быть выполнена по разным признакам. Так, на рис.87 дана схема, где в качестве признаков классификации терморегуляторов приняты:

• 
  схема действия (прямого, непрямого),
  
• 
  конструктивное решение (встроенные, дистанционные),
  
• 
  вид применяемой энергии (воздух, электроэнергия, вода),
  
• 
  тип датчика измерительного устройства.
  

Т ерморегуляторы можно разделить на две группы: регуляторы прямого действия (1) и регуляторы непрямого действия (2).

Первая группа, в свою очередь, может быть подразделена на две подгруппы, регуляторы с встроенным в корпусе чувствительным элементом (1.1) и регуляторы прямого действия с дистанционно расположенным чувствительным элементом (1.2).

Регуляторы прямого действия с встроенным чувствительным элементом (1.1) бывают:

1. 
   с чувствительным парожидкостным элементом (1.1.1), например ТПД-60;
   
2. 
   с жидкостным наполнением манометрической системы датчика (1.1.2), например регуляторы марки РТП, фирм «Самсон», АК.0;
   
3. 
   регулятор с твердым наполнителем датчика (1.1.3) фирмы «Вал Тэн», «Мертик», «Теддинтон».
   

Регуляторы прямого действия дистанционные (1.2) бывают:

1. 
   с парожидкостным наполнением манометрической системы датчика (1.2.1) — это отечественные регуляторы РТПД - 8, РТПДМ - 80, РПД и др.
   
2. 
   с жидкостным наполнением ампулы, капилляра и остального объема датчика (1.2.2) — это отечественные регуляторы РТПД, ТРВ-200, ТРВ-250 и зарубежных фирм АКО, «Глориус», «Мертик» и «Самсон».
   

На какие группы можно разделить регуляторы непрямого действия?

Терморегуляторы непрямого действия (2) можно разделить на пневматические (2.1), например отечественные терморегуляторы РТНД, зарубежных фирм «Плайгер», УНИ (ФРГ), GRW-Тельтов (ГДР), «Накакита-Сейсакушо» (Япония), и электрические (2.2). Это регуляторы фирм «Сименс», «Плайгер» и др. У пневматических терморегуляторов в качестве вспомогательной энергии используется давление сжатого воздуха. В терморегуляторах электрического типа регулирующий орган перемещается с помощью электромотора.

Какие требования предъявляются к системам автоматического регулирования температуры и терморегуляторам?

К системам автоматического регулирования температуры (САРТ) охлаждающей воды и терморегуляторам предъявляют следующие технико-эксплуатационные требования:

• 
  система автоматического регулирования должна обеспечивать поддержание температуры воды на выходе из двигателя с неравномерностью не более 12°С;
  
• 
  нечувствительность САРТ не должна превышать 1°С в соответствии с допускаемой нечувствительностью регуляторов;
  
• 
  заброс регулируемой температуры в переходных режимах двигателя не должен превышать 6°С;
  
• 
  инерционность САРТ должна находиться в пределах до 1 мин; диапазон настройки регулятора должен лежать в пределах 35-110°С;
  
• 
  время переходного процесса при полном сбросе или набросе нагрузки должно быть не более 20 мин для главных двигателей и 10 мин для вспомогательных;
  

САРТ должна быть оборудована специальным (или встроенным в регулятор) аварийным устройством, автоматически обеспечивающим наибольший отвод теплоты от двигателя при выходе из строя терморегулятора, а также по сигналу от системы защиты.

Кроме того, Министерством морского флота разработаны следующие технико-эксплуатационные требования:

• 
  при глубокой утилизации теплоты измерительный элемент регулятора температуры контура цилиндров должен устанавливаться перед вакуумным испарителем;
  
• 
  на ходу судна САРТ контура охлаждения цилиндров должна обслуживать также вспомогательные двигатели;
  

САРТ должна предусматривать возможность поддержания главного двигателя в резерве за счет теплоты работающих дизель генераторов.

Каким основным требованиям должна отвечать конструкция регуляторов?

Для регулирования температуры охлаждающей жидкости применяют регуляторы статического типа непрямого или прямого действия с изменяемым (настраиваемым) номиналом регулирования. Желательно, чтобы при этом не требовалось вскрывать регулятор. Конструкция регулятора должна предусматривать ручное управление регулирующим органом.

При изменениях режима работы двигателя регулятор должен приводить систему к устойчивому тепловому равновесию, не допуская незатухающих или медленно затухающих колебаний даже небольшой амплитуды. Терморегуляторы должны выдерживать вибрационные и ударные нагрузки, быть надежными в эксплуатации и обладать техническим ресурсом работы не менее 10 тыс. часов.

Система охлаждения судового дизеля как объект регулирования температуры

Какие системы охлаждения имеют судовые дизели?

Мощные тихоходные судовые дизели обычно оборудуют автономными системами охлаждения для цилиндров, крышек, поршней и форсунок. В некоторых случаях, как, например, у вспомогательных двигателей или главных двигателей средней быстроходности и небольшой мощности, одна система служит для охлаждения группы узлов для двигателя в целом. Каждая автономная система охлаждения рассматривается как объект регулирования.

Что представляет собой принципиальная схема системы охлаждения двигателей?

П ри замкнутой системе (рис.88) через зарубашечное простран­ство 2 насосом 1 прокачивается пресная вода, циркулирующая по внутреннему замкнутому контуру. Для компенсации расширения жидкости и удаления воздуха из замкнутого контура предусмотрена расширительная цистерна 3. Процесс отвода теплоты осуществляется последовательно через два теплообменных устройства: от газов через стенку цилиндровой втулки к пресной воде (первый теплообменник) и от пресной воды через теплообменник 4 (холодильник) к забортной воде. Забортная вода прокачивается через холодильник насосом 5. Температурное состояние стенки определяется также температурой воды на выходе из двигателя t_г, которая принимается в качестве регулируемого параметра. На стороне подвода объекта регулирования тепловой поток поступает от рабочего тела (газа) через цилиндровую втулку к воде, циркулирующей в зарубашечном пространстве. Количество теплоты, передаваемой воде в единицу времени через стенку цилиндровой втулки,

Q_под. = Q_дв. = k _дв. F _дв. Δt_cp,

где: k _дв. — коэффициент теплопередачи от газов к воде, кВт(м² С);

F_дв. — площадь теплообмена цилиндров двигателя, м²;

Δ t_cp — средний температурный напор, С.

Какие методы применяют для регулирования температуры охлаждающей среды?

Применяют два метода регулирования температуры охлаждающей среды: первый — изменением количества прокачиваемой воды через двигатель, второй — изменением температуры. Первый в судовых дизельных установках самостоятельно не применяется. Это объясняется тем, что при малых количествах воды, а следовательно, и малых ее скоростях возможны нарушение циркуляции потока и появление местных перегревов стенок.

Какие способы применяют для регулирования температуры воды на входе в двигатель?

И зменения условий отвода теплоты путем регулирования температуры воды на входе в двигатель t могут быть реализованы следующими конструктивными способами (рис.89): перепуском во внутреннем контуре, дросселированием, обводом и перепуском в контуре забортной воды.

В чем заключается способ перепуска во внутреннем контуре?

Способ перепуска во внутреннем контуре (рис.89,а) дает возможность в разомкнутой системе изменять температуру воды t, поступающей в двигатель. При этом через двигатель прокачивается постоянное количество воды G. Это достигается путем смешения подводимой холодной воды с горячей, выходящей из двигателя, в приемном патрубке насоса (в точке А).

Регулирующий орган распределяет поток воды, выходящий из двигателя, на два, направляя (перепуская) одну часть его в контур циркуляции, а вторую G_сл за борт. Условия материального и теплового баланса при этом определяются выражениями

G = G_п + G_сл и G t₁ = G_п t₂ + G_сл (t₂ - t₁)

где t₂ — температура воды на выходе из двигателя,°С.

При замкнутей системе охлажденная вода внутреннего контура G_сл не сливается за борт, а направляется в холодильник внешнего контура. Из холодильника она забирается насосом. Для смешения в точку А поступает вода с температурой t_пp2 из холодильника. На отвод теплоты будут оказывать влияние свойства холодильника и процесс теплопередачи в нем, так как они определяют температуру t_пp2.

Зависимость между перепадом температуры воды на двигателе t₂-t₁ и перепадом температуры пресной воды на холодильнике t_пp1-t_пp2 или t₂-t_пp2 получим из уравнения теплового баланса:

из уравнения баланса: t₂-t_пp2 = G/G_сл (t₂ - t₁).

Как осуществляется способ дросселирования?

Способ дросселирования в контуре забортной воды представлен на рис.89,б. Внутренний контур замкнут. Количество пресной воды, прокачиваемой через двигатель и через холодильник, одинаково и равно G. Для изменения температуры воды t₁, поступающей в двигатель, регулирующий орган, установленный на магистрали подвода забортной воды, изменяет количество воды, прокачиваемой через холодильник, путем дросселирования.

Перепад температуры пресной воды на холодильнике равен перепаду на двигателе

t_пp1 - t_пp2 = t₂ - t_пp2. При этом t_пp1 = t₂ и t_пp2

Каким образом осуществляется способ обвода?

Способ обвода в контуре забортной воды (рис.89,в) отличается от способа дросселирования лишь принципом действия регулирующего органа. В рассматриваемой схеме РО установлен также на напорной магистрали насоса. Он изменяет количество забортной воды, прокачиваемой через холодильник, путем сброса части воды за борт, минуя холодильник. Соотношение между перепадами температуры пресной воды на двигателе и на холодильнике такое же, как и при дросселировании.

В чем заключается способ перепуска в контуре забортной воды?

Особенность способа перепуска в контуре забортной воды (рис.89,г) заключается в том, что количество циркулирующей воды не изменяется как в контуре пресной воды G, так и в контуре забортной воды G_x. Количество отводимой теплоты изменяется за счет регулирования температуры забортной воды, поступающей в холодильник. Регулирующий орган, как и в случае перепуска во внутреннем контуре, возвращает часть нагретой забортной воды G_п в приемный трубопровод насоса. Нагретая вода смешивается (в точке А) с холодной забортной водой, и в холодильник поступает забортная вода с температурой t_x2 > t₃. Перепад температуры пресной воды в холодильнике равен перепаду температур в двигателе, т.е.

t_пp - t_пp2 = t₁ - t₁.

Во всех трех способах регулирования воздействием на внешний контур (см.рис.89,б,в,г) перепад температуры пресной воды в холодильнике пропорционален перепаду температур забортной воды в нем

t_пp - t_пp2 = Gr / G (t_х1 - t₃)

Отношение расходов воды в контурах Gx/G при способе перепуска постоянно.

Что является общим в разных способах регулирования?

При регулировании способом перепуска как в контуре пресной воды (см.рис.89,а), так и в контуре забортной воды (см.рис.89,г) регулирующий орган выполняет роль разделителя потока. Можно его расположить и в точке А смещения потоков. При этом принципиальных изменений в условиях передачи теплоты и охлаждения судового двигателя не наблюдается.

Установленный таким образом регулирующий орган называют смесителем потоков.

Анализируя полученные зависимости для перепадов температуры пресной воды в двигателе и холодильнике для всех трех способов регулирования по воздействию на контур забортной воды, можно заметить, что перепады этих температур равны между собой. Равны также и температуры. По перепадам температур можно судить о тепловой нагрузке двигателя. Так как на установившихся режимах G = const, то эти перепады пропорциональны количеству отводимой теплоты.

Регулирование температуры масла

Какие бывают ошибки при подключении регуляторов температуры масла?

Некоторые ошибки можно пояснить на примере подключения регулятора фирмы «Валтон», который широко распространен на судах. Этот регулятор — пропорциональный, т.е. определенной температуре рабочего тела соответствует определенное положение заслонки.

На рис.90,а сплошной линией показано правильное подсоединение терморегулятора (на разделение потоков), пунктирной — вариант неправильной его установка (смешивание потоков). Во втором случае регулятор не может поддерживать постоянную температуру. Если при неизменном режиме энергетической установки через патрубки II и III в регулятор входят потоки масла при температурах 40 и 60°С соответственно, а через патрубок I проходит поток при 50°С, то заслонка не имеет определенного положения, следовательно, регулятор не может быть работоспособным. Работая на разделение потоков, регулятор контролирует температуру только «до себя». На практике встречается и другая ошибка. Так, регулятор, установленный на некоторых судах, выбран неправильно. Его заслон­ка эффективно перекрывает перепуск масла в двигатель при температуре 40-46°С, в то время как максимально допустимая т емпература масла перед двигателем 38°С.

На рис.90,б показана зависимость положения заслонки от температуры на установившихся режимах. Полному повороту заслонки соответствует изменение температуры от 48 до 60°С. Однако лишь в интервале Ь регулятор действует эффективно, в интервалах же а и с его использование нецелесообразно, так как при значительных отклонениях температуры перемещения заслонки невелики.

Некоторые судовые механики полагают, что рукояткой, выведенной наружу, можно изменять настройку регулятора. Это мнение ошибочно. Рукоятка служит для того, чтобы с ее помощью поставить заслонку в положение, при котором регулирование (для всех случаев изменения нагрузки главного двигателя и температуры забортной воды) происходило в пределах перемещения заслонки в. Однако ограничение работы регулятора контуром ABCD обусловливает выбор поверхности холодильников, т.е. при полной нагрузке двигателя и спецификационной температуре забортной воды перепуск должен быть в интервале а.

Статические характеристики систем автоматического регулирования температуры

Что такое статическая характеристика САРТ?

Под статической характеристикой САРТ понимают аналитическую или графическую зависимость регулируемого параметра — температуры охлаждающей воды на выходе из двигателя или входе в него t_рег — от тепловой нагрузки системы Q.

Для практического пользования статическую характеристику САРТ показывают в функции от температуры газов в двигателе t_г (или от положения топливной рейки h_т), а при известной зависимости между моментом на валу и частотой вращения вала двигателя n — в функции мощности двигателя Ne. Такое представление статической характеристики САРТ в системах охлаждения дизелей предусмотрено стандартом, где под статической характеристикой понимается зависимость t_рег Ne. Стандартом введено понятие зоны неравномерности регулирования температуры.

Что называют зоной неравномерности регулирования?

Под зоной неравномерности регулирования понимают разность установившихся значений регулируемой температуры.

Следует принимать во внимание, что при таком определении зона неравномерности является общей зоной установившихся значений регулируемой температуры для изменений нагрузок двигателя от 25 до 100% и температуры забортной воды от 5 до 35°С при неизменной координате задания регулятора.

Наряду с общей, есть частная зона неравномерности — это такая разность значений максимальной и минимальной регулируемых температур, которая имеет место при некоторой вполне определенной температуре забортной воды. Очевидно, что частная зона неравномерности всегда меньше общей, но она является определяющей для свойств системы регулирования и, в частности, для такого свойства, как степень статической устойчивости системы.

В соответствии с понятием общей и частной зон неравномерностей различают общую и частную статические характеристики системы.

Что представляет собой общая статическая характеристика САРТ?

Общая статическая характеристика САРТ представляет собой семейство частных характеристик — зависимостей вида t_рег(Mд) или t_рег(Ne) при различных постоянных значениях температуры забортной воды t_s и неизменной координате задания (уставке регулятора). При этом под номинальной температурой регулирования t_рег.н (при фиксированной координате задания) понимают некоторое среднее значение регулируемого параметра в границах статических характеристик, построенных для крайних значений температуры забортной воды (5 и 35 °С).

От чего зависят статические свойства САРТ?

На статические свойства систем регулирования температуры, а также на работоспособность систем большое влияние оказывает соответствие характеристик холодильника, регулирующего органа и регулятора, запас поверхностей охлаждения холодильника, не плотность регулирующего органа, нечувствительность регулятора и плавность статической расходной характеристики РО.

При большом запасе поверхностей охлаждения на режиме 100%-ной нагрузки двигателя и при максимальной температуре забортной воды регулирующий орган находится в промежуточном положении, а основное количество воды направляется в холодильник. Следовательно, не полностью используется весь ход регулирующего органа, а значит рабочая неравномерность системы регулирования меньше расчетной. Степень же статической устойчивости системы, как известно, определяется неравномерностью рабочего участка статической характеристики регулятора.

Что представляют собой статические характеристики САРТ?

Н а рис.91 даны статические характеристики регулятора (от измерителя до РО), РО, теплообменника и системы в целом:

h_кл (t₂); Y(h_кл); q(Y); t₂(Q)

Статическая характеристика h_кл (t₂) — прямая линия. Зависимость Y(h_кл), являющаяся расходной характеристикой регулирующего органа, имеет вид прямой a–C–b , если зоной нечувствительности пренебречь. Более рациональна расходная характеристика в виде линии а–d–b, так как малое перемещение Δ(h_кл) в начале хода клапана будет соответствовать значительным отклонениям величины Y.

Какие зависимости отражают реальную неравномерность САРТ?

Статическая характеристика теплообменника — зависимость Q(Y) — представляет собой семейство линий, каждая из которых соответствует определенной температуре забортной воды. Например, линия 1 соответствует t_э.в = 35°С, линия 3 — t_э.в = 5°С, линия 2 — некоторой промежуточной температуре. Из-за многозначности характеристики Q(Y) будет неоднозначной характеристика системы в целом — t₂(Q). Это семейство линий 1-2, 1'-2', 1"-2', наличие которых приведет к тому, что для каждой из них характеристика h_к(t₂) будет изображаться только частью линии abi. Так, например для температуры t_э.в = 10°С характеристика h(Q) будет представлять собой не линию 1' 2', а ее проекцию на линию abi — отрезок fk. Это приводит к тому, что реальная неравномерность регулятора будет определяться лишь отрезком линии а-в, вследствие чего динамика САРТ может ухудшиться, а для каких-то режимов оказаться неустойчивой.

Какие параметры влияют на температуру стенки цилиндра?

Тепловое состояние стенок цилиндра определяется перепадом температуры на входе в двигатель и выходе из него. Проанализируем параметры, определяющие этот перепад. Для систем регулирования с постоянным количеством прокачиваемой охлаждающей среды перепад температур пропорционален количеству отводимой теплоты Q_сте и не зависит от того, какая температура (на входе или на выходе) приня­та за регулируемый параметр. Измениться этот перепад для задан­ной нагрузки двигателя может только вследствие изменения количества циркулирующей воды или коэффициента теплопередачи через стенку. Однако среднее значение температуры стенки зависит от того, какая температура (на входе или на выходе) принята за регулируемый параметр.

Чем определяется место установки (на входе в двигатель или на выходе из него) регулятора температуры?

Р ассмотрим случай регулирования воды способом перепуска во внутреннем контуре, предполагая, что допустимый перепад температуры Δt₁₀₀% при полной нагрузке должен составлять 10°С, а температура воды на выходе при этом должна быть 68°С. Такие условия определяют точки А и В характеристик систем регулирования на режиме 100%-ной нагрузки (рис.92). Перепад температуры на режиме 25%-ной нагрузки, примем равным 4°С. Построим частные статические характеристики системы регулирования при принятых исходных условиях раздельно для регулирования температуры на выходе из двигателя и на входе в него. Такие характеристики при неравномерности 5°С также представлены на рис.92. Анализ показывает, что условия работы двигателя вблизи номинальной нагрузки практически одинаковы. Одинаковы также перепады температур на равных нагрузках. Однако при нагрузке 25% температура входящей воды при регулировании на входе ниже, чем при регулировании на выходе (точки В').

Температура газов t-r косвенно определяет нагрузку двигателя, поэтому полученная таким образом характеристика может представлять зависимость регулируемого параметра от мощности, момента или положения топливной тяги двигателя.

Регуляторы температуры прямого действия

Как устроены регуляторы фирмы АКО?

Такие регуляторы с жидкостным дистанционным измерительным органом установлены на вспомогательных двигателях мощностью 250 кВт. Поток жидкости регулируется клапаном 11, расположенным в корпусе 10 (рис.93).

Чувствительный элемент регулятора выполнен в виде латунного баллона 9. Исполнительное устройство состоит из гильзы 15, в которой находится сильфон 16. Верхний конец 14 сильфона неподвижно закреплен, а нижний жестко связан с концом штока 13. Исполнительный механизм соединен с измерителем капиллярной трубкой 19 в оплетке 18 с прикрепленной к гильзе гайкой 17. Баллон 9, капиллярная трубка 19 и объем между гильзой и сильфоном 16 лишь частично заполнены жидкостью с высоким коэффициентом объемного расширения.

П ри нагревании баллона 9 расширяющаяся жидкость воздействует на донышко сильфона 16, перемещая через шток клапан 11. При уменьшении температуры клапан движется обратно под действием пружины 12. Баллон 9 при помощи переходного штуцера 7 гайкой 6 крепят к стенке трубы охлаждающей воды. Внутри баллона находится сильфон 8, верхний конец которого закреплен на крышке, а нижний посредством втулки связан со штоком 5. На резьбу верхнего конца штока 5 навинчена втулка 3, заканчивающаяся квадратным хвостовиком 1. Втулка, размещенная в цилиндрической выточке корпуса, прижимается к нему пружиной 2.

Как настроить регулятор АКО?

При вращении специальным ключом хвостовика 1 шток 5 ввинчивается или вывинчивается. При этом перемещается конец сильфона 8, изменяя свободный от жидкости объем. При увеличении объема и более высокой температуре охлаждающей воды начинает перемещаться клапан 11. Таким образом, осуществляется настройка регулятора на заданную температуру, которую указывает стрелка 4.

К ак устроены и работают регуляторы температуры фирмы «Валтэн» с твердым наполнителем измерителя?

Регулятор (рис.94) применяют на многих судах зарубежной постройки: балкерах типа «Звенигород», танкерах типа «Интернационал», теплоходе «Котовский» и др. В частности, на судах типа «Волголес» используют регуляторы с диаметрами заслонки 133 мм для регулирования температуры охлаждающей воды и смазочного масла вспомогательных двигателей, 201 мм — на магистрали охлаждающей (пресной) воды главного двигателя, 265мм — на магистрали смазочного масла главного двигателя.

Работа встроенного терморегулятора прямого действия основана на использовании большого коэффициента объемного расширения смеси воска и красномедной пыли. Смесью заполнен герметический латунный патрон 13. При увеличении температуры воск плавится, что приводит к увеличению объема смеси и перемещению мембраны, которое передается штоку измерительного элемента. Шток через крестовину 20 поворачивает рычаги 7 вокруг оси 8. Поворот рычага 7 приводит к перемещению двух штоков 6, которые упираются своими заплечниками в пружины 5 и через них передают перемещение упорам 4, жестко соединенным с поворотной заслонкой 2. Если по каким-либо причинам (например из-за перекоса или попадания посторонних частиц) поворот заслонки 2 в корпусе 1 затруднен, то штоки 8, сжимая пружины 5, свободно проходят в упорах 4.

Обратный ход (при снижении температуры) происходит под действием пружины 11, которая при прямом ходе через серьги 10 и тарелку 12 сжимается. Своим нижним концом пружина упирается в неподвижный кронштейн 9. С этим кронштейном жестко связан термопатрон 13 своей трубкой, внутри которой при изменении температуры воды перемещается шток. С другой стороны кронштейн 9 посредством бугеля 3 винтами жестко соединен с валиком 17.

Для ручного управления служит ручка 19, с помощью которой переставляют заслонку 2. Ручку 19 можно переставлять в пределах упоров 18 так, чтобы заслонка 2 не перекрыла верхнее входное отверстие. Если ручка 19 повернута против часовой стрелки до верхнего упора 18, то независимо от температуры (и состояния термоэлемента) вода будет целиком направляться через холодильник.

Корпус 1 снизу и сверху закрывается крышками, а внутреннее пространство уплотняется резиновыми прокладками 16. В нижней крышке имеется направляющий канал для валика 17. Ручка 19 и соответственно валик 17 удерживаются в определенном положении относительно корпуса посредством гайки 14. Благодаря прокладке 15 исключаются протечки через крышку по валику 17.

Каковы особенности монтажа регулятора?

Регуляторы фирмы «Валтэн» имеют небольшие размеры, массу и для них не нужны специальные кронштейны. Жесткость самого клапана обеспечивается благодаря ребрам с внешней стороны корпуса. Однако при монтаже трубопроводов большого диаметра необходимо обеспечить точное соединение труб. При этом одна из труб должна быть закреплена. Клапаны относительно оси могут быть поставлены в любое положение, так как сила тяжести деталей регулируется, не оказывая влияния на его работу.

В каких случаях рекомендуется применять регуляторы фирмы «Валтэн»?

По самому принципу, заложен­ному в их конструкции, регуля­торы прямого действия допускают изменение температуры в преде­лах неравномерности и нечув­ствительности, что в сумме сос­тавляет около 15°С. Таким обра­зом, если на полном ходу при температуре забортной воды 30°С температура, поддерживаемая в си­стеме регуляторов, составляет 50°С, на малом ходу она может снизиться до 35°С. Аналогично при сохранении полного хода, но снижении температуры заборт­ной воды, скажем, до 5°С темпе­ратура в системе составит 40-45°С. Это обстоятельство сущест­венно ограничивает область приме­нения регуляторов прямого дей­ствия, делая их непригодными для регулирования температуры в кон­турах главных и вспомогательных двигателей. Их применение оправ­дано лишь в таких системах, где отклонение температуры в пределах 15°С допустимо.

Какие операции должны быть выполнены при техническом обслуживании регуляторов «Валтэн»?

Регуляторы подлежат вскрытию и осмотру после первой испытательной работы, а также после 3000 ч работы для замкнутой циркуляционной системы и после 1000 ч для открытой системы охлаждения.

При увеличении температуры воды надо на несколько минут вручную поставить клапан в положение, обеспечивающее проход всей воды через холодильник. Если температура не понижается, надо искать другую причину. Для снижения температуры, поддерживаемой клапаном, следует ослабить гайку 14 (см.рис.94) и повернуть рычаг 19 по часовой стрелке на некоторый угол.

Следует иметь в виду, что клапан служит для регулирования потока воды через холодильник. При недостаточной эффективности охлаждения холодильника терморегуляторы не смогут поддерживать заданную температуру.

Регуляторы температуры непрямого действия

Каково устройство регулятора типа РТНД-М?

Дистанционный регулятор состоит из унифицированного датчика температуры с жидкостной манометрической термосистемой, построенного по схеме силовой компенсации. Датчик преобразует изменение регулируемой температуры в пропорциональное изменение давления управляющего воздуха и исполнительного мембранного механизма. В датчике и мембранном исполнительном механизме применены маслобензиностойкие мембраны работающие в диапазоне температур от –50 до +120°С Применение обратной связи в датчике исключает влияние давления регулируемой и рабочей сред, температуры окружающей среды и трения в направляющих на положение регулирующего органа регулятора.

Каковы основные характеристики регуляторов типа РТНД-М?

Р егуляторы разработаны на несколько размеров условных проходов (80-350 мм), имеют диапазон настройки температуры регулирования в пределах 35-110°С. Настройка на требуемую температуру регулирования и зону пропорциональности производится по шкалам датчика. Зона нечувствительности регулятора не более 1°С, а гарантийный срок бесперебойной работы 2000 ч. Условная пропускная способность 100-2500 т/ч. Регулятор состоит из двух блоков: датчика температуры ДТ-6 и трехходового клапана Ктр (рис.95). Датчик состоит из термосистемы, узла настройки и клапанного преобразователя 6. Эти регуляторы не имеют позиционера, что сократило расход питающего воздуха. Неравномерность регулятора РТНД-М — регулируемая, составляет 6-12°С, формируется камерой обратной связи, в которой расположена мембрана.

Что представляет собой регулирующий орган?

Регулирующий орган 15 выполнен в виде двух седельного клапана. В состав измерительного устройства датчика ДТ-6 входят: термобаллон (гильза), сильфон 1, траверса 2, в которую ввинчен шток 4. Для возврата сильфона при понижении температуры служит пружина 3. Траверса 2 через рычаг 9 воздействует на толкатель 8 стакана 7. Соотношение плечей АО и OВ рычага 9 можно изменять, перемещая опору О и вращая винт 10. При этом изменяется неравномерность регулирования в пределах 6-12°С.

Как работает регулятор?

В качестве рабочей силы используют сжатый воздух давлением р=0,98 МПа.

В камере а преобразователя 6 устанавливается давление рц, которое определяется положением стакана 7 в зависимости от состояния сильфона / и температуры. Давление рк воспринимается мембраной //, которая, преодолевая натяжение пружины 12, перемещает через шток клапан 15. Поток на холодильник при этом закрывается. Обратное движение клапана обеспечивается пружиной 12. Таким образом, каждому значению давления р к соответствует определенное положение клапана 15.

Как производят настройку регулятора?

Настройку на требуемую температуру производят вращением штока 4, положение которого определяет начало страгивания регулирующего органа 15 из нижнего состояния, когда поток на холодильник закрыт. Значение температуры страгивания указывает стрелка 5. Настройку на какое-либо значение температуры производят винтом 4, результат воздействия контролируют по стрелке 5.

Неравномерность регулирования устанавливают с помощью винта 10. При первоначальной настройке следует установить минимальную неравномерность, для чего опору надо сместить к точке А.

При выходе регулятора из строя применяют механизм ручного управления — рукоятку 13 и резьбовую гайку 14.

Что представляют собой регуляторы фирмы «Плайгер»?

Регуляторы получили широкое распространение на судах для поддержания температуры охлаждающей воды, смазочного масла, топлива и т.д. Это пневматические регуляторы непрямого действия с условным диаметром 15-250 мм. Выпускаются как в клапанно-золотниковом, так и клапанном варианте регулирующего органа с автономным (или встроенным) позиционером.

Как устроен регулирующий орган?

В трехходовом корпусе 1 расположен (рис.96,а,б) регулирующий орган (золотник) 2, связанный с штоком 3, который жестко соединен с мембраной 5. Под действием пружины 4 золотник находится в положении, когда поток на перепуск закрыт и охлаждаемая жидкость идет только в направлении через холодильник.

Как устроен позиционер?

На штоке 3 (см.рис.96,а) закреплена планка 6, к которой пластинчатой пружиной 12 прижат ролик 7. Планка 6, ролик 7, рычаг 8 и пружина 12 участвуют в осуществлении обратной связи между исполнительным органом и измерителем. Эта связь является жесткой, отрицательной (выключающей) и действующей не непосредственно, а через устройство, называемое позиционером. В него, кроме пластинчатой пружины 12, входят сильфон 10, в который подается командный воздух р_ком, пластина 11, являющаяся гибкой опорой нижнего донышка сильфона, и усилитель типа «сопло-заслонка», состоящий из сопла 14 и заслонки 13, рычажно связанной с нижним донышком сильфона 10. Положение заслонки 13 зависит от пластинчатой пружины 12, т.е. от положения золотника органа 2, регулирующего проходное сечение. В свою очередь, каждому положению заслонки 13 соответствует определенное давление в междроссельной камере усилителя, которое далее передается в полость над мембраной 5. На рис.97 показана схема позиционера, в которой обозначения элементов те же, что и на предыдущем рисунке. Отличием модификации, показанной на рис.97, является то, что регулирующий орган 2 выполнен в виде клапана, а пружина 12 — не пластинчатая, а цилиндрическая.

Каково устройство измерителя?

Командное давление р_ком определяется измерителем температуры дилатометрического типа. Собственно измеритель и скомпонованный вместе с ним усилитель типа «сопло-заслонка» размещены (см.рис.96,а) в корпусе 16. Измеритель состоит из трубки 19, материал которой обладает большим коэффициентом линейного расширения, и стержня 20. Трубка 19 и стержень 20 жестко соединены в нижней части, так что при нагревании стержень, который удлиняется меньше трубки, тянет вниз гайку-скобу 17 под действием пружины 18. Вместе с гайкой 17 перемещается вниз регулировочный винт 15, который поворачивает при этом заслонку 23 вокруг опоры 21, преодолевая сопротивление пружины 18. При этом увеличивается зазор между заслонкой 23 и соплом 22. Чем больше зазор, тем больше стравливается воздуха в атмосферу и тем меньше значение командного давления р_ком.

Каким образом взаимодействуют измеритель, позиционер и регулирующий орган?

У меньшение командного давления вызовет перемещение нижнего донышка сильфона 10 вверх и приведет к повороту заслонки 13, приближая ее к соплу 14, вследствие чего уменьшится давление в междроссельной камере вторичного усилителя р_раб и приведет к перемещению золотника 2 вверх. Иначе говоря, при увеличении температуры регулятор прикрывает проходное сечение клапана на перепуск. Остается вопросом, на какую величину надо переместить золотник 2. Регулятор далее действует следующим образом. Перемещение вверх штока 3 через планку 6, ролик 7, рычаг 8 приведет к изменению скручивания пружины 12.

Перемещение вверх золотника будет происходить до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие между новым значением и сопротивлением пружины 12. Этому состоянию будет соответствовать некоторое новое постоянное значение р_раб. Если увеличения температуры более не последует, то и это будет означать новый установившийся режим. Он будет характеризоваться новым значением температуры и новым положением золотника 2.

Как производится настройка регулятора?

Регулятор имеет целый набор средств для настройки. Во-первых, при начальной наладке используется дроссельный клапан 24 (см.рис.96,а). Чем меньше он отрыт, тем меньше «приемистость» регулятора, тем медленнее регулятор реагирует на одно и то же скачкообразное изменение нагрузки. Другими словами, увеличивается инерционность регулятора. По рекомендации фирмы-изготовителя клапан 24 должен быть открыт на 0,2-0,5 оборота.

Для настройки используется и дроссель 9, с помощью которого устанавливается быстродействие мембранного сервомотора.

Изменение неравномерности регулирования достигается изменением длины рычага 8, а следовательно, угла скручивания пружины 12, соответствующего одному и тому же перемещению штока сервомотора.

Настройка системы регулирования на нужную температуру достигается с помощью винта 15. Длиной винта 15, выступающего из гайки 17, определяется та температура, при которой страгивается золотник из положения, в котором поток на холодильник закрыт.

Аварийное управление клапаном осуществляется при помощи ручного привода штока сервомотора.