Система автоматического управления судовой турбинной установкой
СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СУДОВОЙ ТУРБИННОЙ УСТАНОВКОЙ, имеющей турбины переднего и заднего ходов с паровым котлом, содержащая последовате.пьно соединенные датчик оборотов, первый сум.матор, задатчик режимов, датчик скорости судна и компаратор , выходы которого связаны соответственно с клапанами переднего и заднего ходов, а к входу подключен выход усилителя , два других выхода которого связаны с клапанами переднего и заднего ходов, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения стабильного режима работы турбинной установки в условиях волнения моря, она снабжена последовательно соединенными датчиком глубины погружения, адаптивной моделью качки, блоком прогнозирования , регуляторо.м и вторым сумматором , выход которого соединен с входом усилителя , а второй вход подключен к выходу первого сумматора, при этом выход датчика глубины погружения связан с входо.м регулятора .
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН
3(51) В 63 Н 21/22
gg (01 и 1
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АBTOPGKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Т .". ХИН ? F :. 1г ..
ВИ ЬЯИ(! -."ЕМ с
1Т1
СР
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3508760/27-11 (22) 29. 10.82 (46) 07.02.84. Бюл. № 5 (72) А. Б. Бушуев, С. Ю. Волков, В. В. Григорьев, Ю. В. Литвинов и В. В. Черноусов (71) Ленинградский ордена Трудового
Красного Знамени институт точной механики и оптики (53) 621.431.74 (088.8) (56) 1. Машиностроение и металлургия
Кировского завода. Под ред. А. А. Любченко. Л., «Машиностроение», 1970, с. 181 (прототип). (54) (57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО
УПРАВЛЕНИЯ СУДОВОЙ ТУРБИННОЙ
УСТАНОВКОИ, имеющей турбины переднего и заднего ходов с паровым котлом, содержащая последовательно соединенные
„„SU„„1071530 А датчик оборотов, первый сумматор, задатчик режимов, датчик скорости судна и компаратор, выходы которого связаны соответственно с клапанами переднего и заднего ходов, а к входу подключен выход усилителя, два других выхода которого связаны с клапанами переднего и заднего ходов, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения стабильного режима работы турбинной установки в условиях волнения моря, она снабжена последовательно соединенными датчиком глубины погружения, адаптивной моделью качки, блоком прогнозирования, регулятором и вторым сумматором, выход которого соединен с входом усилителя, а второй вход подключен к выходу первого сумматора, при этом выход датчика глубины погружения связан с входом регулятора.
107!530
Изобретение относится к судостроению, в частности к системам автоматического управления судовой турбинной установкой.
Изве< г»а система автоматического управления судовой турбинной установкой нмек31ц<й турбины переднего и заднего ходов с и ровым ко лом, содержа<цая послед<»3атель<3<3 соединенные датчик оборотов, ll< рвый сумматор, задатчик режимов, датчик скорости судна и компаратор, выходы кolo!Iolo связаны соответственно с клапаII .liIII перс 13ыхода к<3т<3рого связаны с кла<1а нами переднего и заднего ходов (1) . Однако эта система не способна обеспечить заданный режим работы турбинной установки llpf3 волнении моря. Цель изобретения обеспечение стаоильногo режима раооты турбинной устаIIoI3KH в условиях волнения моря. Поставленная цель достигается тем, что система автоматического управления судовой турбинной установкой, имею<цей турбины переднего и заднего ходов с паровым котлом, содержащая последовательно соединенные датчик оборотов, первый сумматор, задатчик режимов, датчик скорости судна и KoM На чертеже представлена блок-схема прсдлагаемой системы. Система содержит задатчик 1 режимов, ! l< pI3»II3 сумматор 2, второй сумматор 3, усилитель 4 хода, клdïàfl 5 переднего ход<, клана.l 6 заднего хода, котел 7, турбину 8 Ilc .ðå.fíåão хода, урбину 9 задне О оборотов, второй вход первого суммаfoра 2, задатчнк 1 режимов, датчик 16 скорости судна подключен к второму входу компаратора !5, первый и второй выходы которого соединены соответственно с вторыми входами клапанов 5 и 6 переднего и заднего хода, третьи входы которых подключены соответственно к первому и второму 40 выходам усилителя 4, третий выход которого подключен к первому входу компаратора 15, первый вход регулятора 14 соединен с выходом датчика !1 глубины погружения и, через последовательно соединенные адаптивную модель 12 качки, блок 13 прогноза, второй вход регулятора 14, первый вход второго сумматора 3, подключен к входу усилителя 4, а второй вход второго сумматора 3 соединен с выходом первого сумматора 2. Работа системы заключается в следующем. Параметры движения судна (число оборотов турбины, скорость движения и т. д.) задаются задатчиком 1 режимов. Сигнал в виде напряжения, соответствующего выбранному режиму от задатчика 1 режимов, поступает через первый вход первого сумматора 2 и второй вход второго сумматора 3 на вход усилителя 4, который управляет работой клапанов переднего 5 и заднего 6 ходов. Усилитель 4 имеет нелинейную характеристику с насыщением. Пар из котла 7 под определенным давлением подается через соответствующий клапан переднего 5 или заднего 6 ходов к турбинам переднего 8 или заднего 9 ходов. Валы турбин 8 и 9 соединены с датчиком 10 числа оборотов. Напряжение, пропорциональное числу оборотов турбины 8 или 9, подается на второй вход первого сумматора 2, где сравнивается с напряжением, соответствующим заданному числу оборотов турбины 8 или 9. В процессе плавания судна в условиях волнения моря датчиком 11 глубины погрукения измеряется глубина погружения винта. Сигнал измеренной глубины поступает на первый вход адаптивной модели 12 качки, на второй вход которой подается сигнал о параметрах качки судна с центрального гиропоста судна. Адаптивная модель 12 качки представляет собой генератор сигнала качки и все время вырабатывает сигнал глубины погружения винта таким образом, чтобы он совпадал с реальным сигналом от датчика 11 глубины погружения. Математическое описание адаптивной модели 12 качки имеет вид где — 33- мерный вектор состояния адаптивной модели качки (12); à — матрица состояний размером и Х и; глубина погружения винта; С вЂ” выходная матрица размером 1 >< и. Коэффициенты адаптивной модели 12 качки, т. е. элементы матриц Г и С, непрерывно подстраиваются до тех пор, пока выходной сигнал адаптивной модели 12 качки не совпадет с заданной точностью с текущим сигналом от датчика 11 глубины погружения. 1071530 Составитель С. Марфина Редактор М. Петрова Техред И. Верее Корректор О. игор Заказ !! 544/15 Тираж 460 Подпис«ое ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Технически адаптивная модель 12 качки в простейшем случае может быть реализована в виде генераторов синусоид, амплитуды и частоты которых можно перестраивать. Блок 13 прогноза прогнозирует глубину погружения винта на основании данных, поступающих на его вход с выхода адаптивной модели 12 качки. Конструктивно блок 13 прогноза в простейшем случае может быть обыкновенным интегрирующим устройством, которое в ускоренном масштабе времени интегрирует дифференциальное уравнение (1), коэффициенты которого (т. е. элементы матриц Г и С), а также начальные условия снимаются с выхода адаптивной модели 12 качки. После интегрирования сигнал с выхода блока 13 прогноза, соответствующий прогнозируемой глубине погружения винта, поступает на второй вход регулятора 14, на первый вход которого подается сигнал о текущей глубине погружения винта с выхода датчика 11 глубины погружения. Регулятор l4 формирует сигнал «И» комбинированного управления из двух своих входных сигналов и подает это управление на первый вход второго сумматора 3. Закон регулирования регулятора 14 может быть следующим: V = К,Н+ К,Н„= С,Н вЂ” + -Н„= =С,Н С, "" (2) где С, и С вЂ” постоянные весовые коэффициенты; H„— прогнозируемая глубина поружения винта; Т вЂ” время прогноза; — средняя скорость изменения глубины погружения винта за время прогноза. Из выражения (2) видно, что такой регулятор реализует пропорционально-дифференциальный закон управления по возмущающему воздействию. Полученное в первом сумматоре 2 отклонение числа оборотов турбины от заданного поступает на второй вход второго сумматора 3, где происходит сложение с выходным сигналом регулятора 14. Результирующий сигнал поступает на вход усилителя 4, где после усиления используется для управления клапанами переднего 5 или заднего 6 ходов, поступая на их третьи входы соответственно с первого или второго выxoäoâ усилителя 4. 1О При реверсе «ода, например с пере.нного на задний, в работу включается компаратор 15, конструктивно выполненный аналогично усилителю 4, но имеющий релейную характеристику с зоной нечувствительности. Внутг ри зоны нечувствительности компаратора 15 управление работой клапанов 5 и 6 осуществляется через усилитель 4, как описано выше. В случае насыщения Усилителя 4 начинает работу компар3тор 15 В;lависимости от соотношения сигналов на первом и втором входах комнаратора 15 появлякггся сигналы на его первом и втором выхо.13х, этими сигналами клапан 5 переднего хода полностью закрывается, 3 Il311311 6 заднеl î хода полностью открывается. Через открытый клапан 6 заднего хода подается максн25 мально возможный 113() в турбину 9 заднего хода. Компаратор 15 отключается, Tc. псреходит в зону нечувствительности, когда скорость судна вперед упадет, например. до известного малого значения и пока турбина!) заднего хода не наберет сг1ответствую1цсе число оборотов. В этот момент снова вот пает в работу усилитель 4, который будет управлять клапанами переднего 5 н заднего 6 ходов. Для установки соотвст«твук111гего режима на вход 33датчика режимов II()ступает сигнал от датчика 16 скорости су,ill
Таким образом, регулирование системы по отклонению скорости вращения турбины 40 от заданной и 110 возмущению от качки суд1га обеспечивает стабильность работы турбинной установки B условиях волн«ния моря.
