КУРСОВИК АСУ. Курсовая работа состоит из следующих частей

• Название: Курсовая работа состоит из следующих частей
• Анкор: КУРСОВИК АСУ
• Дата: 25.11.2022
• Размер: 1.55 Mb.
• Имя файла: КУРСОВИК АСУ.docx
• Тип: Курсовая; #812085
• страница: 4 из 4

САР температуры охлаждающей пресной воды

Эксплуатационные и экономические показатели работы дизеля в боль­шой степени зависят от выбора температуры охлаждающей воды. В то же время режим охлаждения в дизеле является определяющим фактором тем­пературного режима смазывания. Температурный режим в системе охла­ждения определяется тем влиянием, которое оказывает температура на эксплуатационные показатели дизеля. Изменение температуры охлаждаю­щей воды при прочих равных условиях вызывает изменение количества теплоты, передаваемой рабочими цилиндрами охлаждающей воде. Чем выше температура охлаждающей воды, тем меньше теряется теплоты. Часть теплоты, сохраненной таким образом, может увеличить полезную работу.

Однако повышение температуры охлаждающей воды вызывает умень­шение коэффициента наполнения цилиндров дизеля, что приводит к пони­жению индикаторной мощности. С увеличением температуры охлаждения до определенных пределов уменьшаются потери на трение и изнашивание деталей механизма движения. Режим охлаждения влияет также на лако-, нагарообразование и окисление масла. Правильный выбор режима охлаж­дения и поддержание его в условиях эксплуатации уменьшают коррозион­ное и эрозионное поражение охлаждаемых поверхностей дизеля. При применении высокосернистых топлив важно правильно выбрать и поддер­живать температурный режим в це­лях уменьшения изнашивания дета­лей цилиндропоршневой группы под влиянием серы.

С точки зрения сохранения темпе­ратуры поверхностей охлаждения в допустимых пределах, доведения до минимума потерь теплоты с охлаж­дающей водой, уменьшения теп­ловых напряжений в охлаждаемых деталях двигателя, уменьшения ин­тенсивности кавитационной эрозии и электрохимической эрозии, а также уменьшения изнашивания цилиндро­поршневой группы при применении высокосернистого топлива опти­мальным считается режим температур 70…90 °С для замкнутых систем охлаждения.

Функциональная схема системы автоматического регулирования (САР) охлаждающей воды цилиндров дизеля приведена на рисунке 3.1. До появления такой схемы в САР подобного назначения темпе­ратура охлаждающей воды измерялась либо на входе в двигатель, либо на выходе из него. Отличие системы, представленной на рисунке 7.1, состоит в том, что в ней одновременно измеряются температуры обоих названных потоков охлаждающей воды.



Рисунок 3.1 – САР температуры охлаждающей воды дизеля
В качестве измерителей 1 и 5 исполь­зуются дилатометры с пневмопреобразователем (рисунок 3.2). Дилатометр, состоит из инварового стержня 11 и латунной трубки 12, располагающей в потоке жидкости, температура которой регули­руется. Инвар имеет весьма малый коэффициент линейного расшире­ния (в десятки раз меньше, чем у латуни), поэтому изменения темпера­туры 6 потока сопровождаются смещениями верхнего конца стержня 11, упирающегося в ярмо 8. Ярмо прижимается к стержню пластинча­той пружиной 10; в его верхнюю часть ввинчен винт 7, на котором по­средством фрикциона 6 укреплена шкала 5 уставки температуры. От­счеты по этой, шкале берутся с помощью индекса 4, установленного против линзы в крышке прибора, которая на рисунке 3.2 очерчена пункти­ром.



Рисунок 3.2 – Дилатометр с пневмопреобразователем
Нижняя часть винта 7 имеет форму конуса и упирается в заслонку 3, опорой которой служит закрепленный на платформе прибора штифт 13. Пластина выполняет роль заслонки, расположенной над соплом 2, пара элементов 2-3 – роль преобразователя перемещений ярма 8 в пневматический сигнал, фиксируемый манометром М. Необходимым условием работы пневмопреобразователя 2-3 является предвключенное пневмосопротивление (дроссель). Это сопротивление выполнено в виде игольчатого клапана 1, степень открытия которого устанавливается при настройке.

При изменениях температуры дилатометра ярмо 8 перемещается в вертикальном направлении, что приводит к поворачиванию пластины 3, прижатой к опоре 13 парой пластинчатых пружин 9, и изменению зазора между соплом 2 и заслонкой 3. Зазор, измеряющий­ся долями миллиметра, однозначно определяет значение управляющего давления р_вых сжатого воздуха. Изменения температуры дилатометра являются для регулятора входом, а изменения управляющего давления – выходом. Изменение коэф­фициента усиления осуществляется посредством дросселя 1. Прикрытие дросселя сопровождается увеличением коэффициента уси­ления, а открытие – уменьшением.

Дилатометры питаются очищенным сжатым воздухом, поступающим через редукционные клапаны 3 к дросселям 2 и 4 на­стройки коэффициентов усиления под давлением 120 кПа. К позицио­неру 9 мембранного сервомотора 10 сжатый воздух поступает после первого из редукционных клапанов 3 под более высоким давлением (около 160 кПа). Рабочий диапазон давления сжатого на выходе измерителей одинаков (стандартный диапазон 15…110 кПа). Выход­ной сигнал каждого измерителя подается к селектору 7, который про­пускает к позиционеру 9 тот из сигналов, величина которого в данный момент больше.

Пневматический сигнал на выходе измерителя, изображенного на рисунке 3.2, увеличивается с уменьшением фиксируемой им температуры, и наоборот. Поэтому сервомотором 10 управляет тот из измерителей (1 или 5), который в данный момент регистрирует более интенсив­ное понижение температуры потока охлаждающей воды. В этом ключ к пониманию структуры системы – она предохраняет двигатель от хотя бы кратковременного переохлаждения по отношению к задан­ному его тепловому состоянию, что особенно важно при сжигании тяжелых и сернистых топлив. Дело в том, что система охлаждения двигателя подвергается возмущающим воздействиям двух видов, ко­торые по-разному влияют на температуры потока охлаждающей воды. Изменение мощности двигателя приводит к изменению температуры охлаждающего потока, которое регистрируется прежде всего изме­рителем 5. Изменения условий охлаждения воды в охладителе (напри­мер, из-за изменения температуры забортной воды) регистрируются раньше всего измерителем 1. Регулирующим воздействием явля­ются в обоих случаях перемещения сервомотора 10 клапана, распре­деляющего поток воды от насоса 6 на входе охладителя. Поэтому в случае изменения мощности двигателя объектом регулирования будет участок между патрубком за насосом 6 и измерителем 5, т.е. две последовательно включенные тепловые емкости – охладитель и двигатель. Результирующая инерционность такого объекта оцени­вается величиной 10…15 минут. В случае возмущения второго вида (со стороны охладителя) объектом будет являться охладитель, инер­ционность которого оценивается 5…7 минут. В рассматриваемой системе охлаждения тепловой режим возвратится к нормальному после любого из возмущений в кратчай­ший срок, т.е. при переходе от полной нагрузки до хо­лостого хода средняя температура воды в двигателе мало изменится.

Управляю­щий сигнал р_вх от измерителя температуры (обозначенный на рисунке 3.2 как р_вых) воздействует на мембрану 4 (рисунок 3.3) , вследствие чего на рычаге 3 создается момент, пропорциональный этому сигналу. Другой момент, уравновешивающий положение рычага 3, создается пружиной 14 обратной связи. Перемещения рычага 3 изменяют зазор между соплом 16 и заслонкой 15, вследствие чего возникает изменение давления в приемной камере 5 усилителя. Эта камера отделена от камеры 7 вы­ходного давления двойной мембраной 6, чья внутренняя полость соединена с атмосферой. Жесткий диск двойной мембраны управля­ет шариковым клапаном 8, связывающим камеру с питающей ма­гистралью сжатого воздуха. В установившемся режиме давления в камерах 5 и 7 одинаковы. Если давление в приемной камере 5 увели­чивается, это приводит к смещению двойной мембраны вправо; ша­риковый клапан 8 приоткрывается, и давление в камере 7 увеличива­ется. Равновесие восстановится, когда давления в камерах 5 и 7 вновь станут равными друг другу; при этом шариковый клапан запрет входное отверстие. При уменьшении давления в приемной камере двойная мембрана переместится в первый момент влево, вследствие чего откроется атмосферное отверстие в жестком диске двойной мем­браны, так как клапан 8, упирающий шариком во входное седло, при этом неподвижен. Стравливание сжатого воздуха из камеры 7 в атмосферу приведет к уменьшению в ней давления до значения давления в приемной камере 5. Равновесие восстановится, когда давление р_у в камере 7, подаваемое в камеру мембраны 1 сервомотора, вновь станет равным давлению в камере 5. Шариковый клапан 8 в статике запирает как входное, так и атмосферное отверстия, и расход сжатого воздуха на работу усилителя равен нулю.



Рисунок 3.3 – Мембранный сервомотор и позиционер
Соотношение между входным давлением р_вх и управляющим р_у может быть изменено дросселем 9 на питающей линии к соплу 16. Увеличение прикрытия дросселя 9 повышает соотношение между наз­ванными давлениями. Это соотношение характеризуется коэффициен­том усиления сигнала. Обычно коэффициент усиления устанавливают равным единице или близким к ней.

Сжатие пружины мембраны 1 не регулирует­ся, поэтому одинаковые изменения давления р_у вызывают и одинако­вые изменения перемещения штока 18 регулирующего клапана. Эти перемещения рычагом 17 обратной связи передаются на сегмент 13, что приводит к изменению натяжения пружины 14 и зазора между соплом 16 и заслонкой 15, изменению давления в камере 5 и установ­лению равновесия системы, при котором новому значению входного сигнала p_вx соответствует новое положение штока 18 сервомотора. В позиционере предусмотрены следующие возможности настройки:

• 
  начальное (нулевое) положение, характеризующееся тем, что при нижнем значении давления управляющего воздуха p_min = 15 кПа шток 18 сервомотора должен находиться в крайнем верхнем положе­нии (m = 0), устанавливается за счет изменения натяжения пружины 14 посредством винта 10;
  
• 
  величина полного хода штока 18, характеризующаяся тем, что при верхнем значении давления управляющего воздуха р_mах = 110 кПа шток сервомотора находится в нижнем положении (m = 100%), устанавливается вращением винта 12, вмещающего опору 11 пружи­ны 14 вдоль сегмента 13.
  

Кроме того, с помощью дросселя 2 (поз.8 на рисунке 3.1) на линии сжатого воздуха в полость мембраны 1 регулируется скорость за­полнения этим воздухом объема над мембраной, т.е. скорость пере­мещения штока 18 регулирующего органа, которая имеет важное значение для качества регулирования в динамике и плавности работы (исключение кавитации и гидравлических ударов в системе охлажде­ния).

Заключение

В соответствие с заданием на курсовое проектирование в 1-ой главе курсовой работы рассмотрена автоматизация утилизационной котельной установки. В работе рассмотрены особенности автоматизации утилизационных котельных установок; предложена и описана АСР паропроизводительности утилизационного котла.

Во 2-ой главе выполнен расчет коэффициентов уровня динамики дизеля с номинальной мощностью N_ен = 6720 кВт и номинальной частотой вращения двигателя n_н = 1,98 с^-1. Были рассчитаны и построены статические характеристики заданного дизеля и винтовые характеристики для нормального, легкого и тяжелого винтов. По построенным характеристикам определены графически частные производные (N_c/)₀; (N_е/)₀; (N_е/h)₀; (N_е/)₀, используя которые рассчитаны и построены, в зависимости от частоты вращения двигателя, коэффициенты динамики: фактор устойчивости F_д, постоянная времени Т_д, коэффициенты усиления К_h и К_.

В 3-ей главе показана целесообразность регулирования температуры охлаждающей воды двигателя, выбран и описан способ ее регулирования, предложена схема САР, рассмотрен принцип ее действия, указаны требования к качеству регулирования.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛитературЫ

1. 
   Беляев И.Г. Автоматизация судовых пароэнергетических установок. М.: Транспорт, 1991. – 368с.
   
2. 
   Онасенко С.В. Судовая автоматика. – М.: Транспорт, 1988. – 271 с.
   
3. 
   Хряпченков А.С. Судовые вспомогательные и утилизационные котлы. – Л.: Судостроение, 1988.
   
4. 
   Агеев В.И., Нелепин Р.А., Демченко О.П. Автоматизация судовых энергетических установок. Л.: Судостроение, 1975.
   
5. 
   Курзенков Е.Г., Курзенков А.Е. Автоматизированные системы управления судовыми дизельными утановками. – Владивосток: ДВГМА, 1998. – 28с.
   
6. 
   Ланчуковский В.И., Козьминых А.В. Автоматизированные системы управления судовых дизельных и газотурбинных установок. – М.: Транспорт, 1983.