Устройство для регулирования частоты вращения дизель- генераторной установки

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам автоматического регулирования частоты вращения вала дизель-генераторных установок. Цель - повышение быстродействия .регулйрова ния частоты вращения вала дизель-генераторной установки при случайном изменении нагрузки в самых широких диапазонах. Сервоприводом управляют посредством двух золотников. Первый золотник осуществляет функции контура и быстрого регулирования, причем его открывание переводит топливную рейку посредством перемещения поршня сервомотора в положения экстремальных доз топлива. Второй золотник управляет перемещением рейки при незначительных изменениях нагрузки, т.е. когда быстрый контур регулирования не работает. Это позволяет повысить быстродействие на основе сочетания экстремального и пропорционального законов регулирования. 1 ил. w fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

>s F 02 0 1/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4774186! 06 (22) 26.12,89 . (46) 07.03,92. Бюл. N 9 (72) В.Ю.Гречуха, Н.В.Руденко, В,M,Зарубин, В.Н.Плотников и А.В.Коренев (53) 621.436-545 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1343064, кл. F 02 0 1/04, 1986, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ (57) Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам автоматиче-. ского регулирования частоты вращения вала дизель-генераторных установок. Цель — повышение быстродействия,регулироваИзобретение относится к двигателестроению, в частности к системам автоматического регулирования двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано для регулирования частоты вращения вала дизель-генераторной установки.

Известен регулятор частоты вращения вала дизель-генератора, включающий датчик и задатчик нагрузки, коммутатор. усилитель, шаговый двигатель, элемент сравнения, сервопривод и центробежный датчик частоты вращения, Управление положением органа дозирования топливоподачи осуществляется управляющим золотником, который перемещается как под воздействием перемещения подвижного стакана, соединенного реэьбовым соединением:с валом шагового двигателя, так и под воздействием перемещения центробежного датчика, обусловленного . изменением частоты вра,, Я2,„, 1717855 А1 ния частоты вращения вала дизель-генераторной установки при случайном изменении нагрузки в самых широких диапазонах. Сервоприводом управляют посредством двух золотников. Первый золотник осуществляет функции контура и быстрого регулирования, причем его открывание .переводиттопливную рейку посредством перемещения поршня сервомотора в положения экстремальных доз топлива. Второй золотник управляет перемещением рейки при незначительных изменениях нагрузки, т.е. когда "быстрый" контур регулирования не работает, Это позволяет повысить быстродействие на основе сочетания экстремального и пропорционального законов регулирования. 1 ил. щения (1). Недостатком известного регулятора является низкое быстродействие при значительных набросах (сбросах) нагрузки.

Этот недостаток обусловлен тем, что реализован пропорциональный закон формирования управляющего воздействия.

Целью изобретения является повышеwe быстродействия.

Поставленная цель достигается путем управления сервоприводом посредством двух золотников.

На чертеже представлена функциональная схема регулятора.

Устройство для регулирования частоты вращения дизель-генераторной установки состоит из центробежного датчика 1 частоты вращения, подвижной втулки 2, тяги 3, управляющего золотника 4, сервомотора 5, привода, органа 6 дозирования топливоподачи, масляного аккумулятора 7 с первой и

3 171 ! второй нагнетательными полостями, насоса высокого давления 8 с всасывающей полостью, подвижного стакана 9, пружины 10, датчика 11 нагрузки генератора 12, элемента 13 сравнения с двумя входами.и выходами задатчик 14 тока нагрузки, коммутатора ,15, усилитель 16 и шагового электродвигателя 17 с выходным валом 18, при этом центробежный датчик 1 частоты вращения связан посредством подвижной втулки 2 и тяги 3 с управляющим золотником 4, установленным с возможностью сообщения рабочих полостей сервомотора 5 через магистрали низкого 19 и высокого 20 давления с первой нагнетательной полостью масляного аккумулятора 7, подключенной к насосу 8 высокого давления, пружина 10 установлена между торцом стакана 9 и подвижной втулкой 2, а выход датчика 11 нагрузки генератора 12 подключен к первому входу элемента 13 сравнения, второй вход которого связан с эадатчиком 14 тока нагрузки, причем обмотки шагового электродвигателя 17 подключены к выходу усилителя 16, вход которого соединен с выходом коммутатора 15,.а выходной вал 18 шагового электродвигателя 17 кинематически связан с внутренней частью подвижного стакана с возможностью перемещения последнего, Кроме этого, устройство содержит питательный насос 21, дополнительный управ-, ляющий золотник 22, источник 23 опорного напряжения, управляемый ключ 24 с двумя входами и двумя выходами, и электромагнит 25 с подпружиненным якорем 26, при этом дополнительный управляющий золотник 22 установлен с возможностью сообщения рабочих полостей сервомотора 5 привода органа 6 дозирования топливоподачи через магистрали низкого 19 и высокого 21 давления с второй нагнетательной полостью масляного аккумулятора 7, подключенного к питательному насосу 21, подпружиненный якорь 26 электромагнита 25 кинематически связан с дополнительным управляющим золотником 22, а обмотка электромагнита 25 подключена к первому выходу управляемого ключа 24, второй вход которого подключен к входу коммутатора

15, причем входы управляемого ключа 24 соединены соответственно с выходом элемента 13 сравнения и выходом источника 23 опорного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

При незначительном изменении нагрузки на выходе элемента 13 сравнения появляется разностный сигнал Vhp

7855

Одновременно незначительный наброс нагрузки приводит к незначительному перемещению центробежного датчика 1 под воздействием изменения частоты вращения

5 вследствие изменения электромагнитного тормозного момента генератора 12. Поскольку при незначительных набросах нагрузки "быстрый" контур не работает, т.е. сигнал ЧДр не приводит к срабатыванию

10 ключа 5, т.е. источник 23 не подключается к электромагниту 25, то разностный сигнал

VPp подается только на вход коммутатора

15, который преобразует его в последовательность импульсов, сдвинутых во време15 ни. Эти импульсы, усиливаясь в усилителе

16, поступают на обмотки шагового электродвигателя 17, который, вращая вал 18, перемещает подвижный стакан 9, так как вал

18 кинематически связан с внутренней час20 тью стакана 9. Перемещение стакана 9 приводит к изменению силы упругости пружины

10 и в конечном счете к перемещению втулки 2. Следовательно, положение тяги 3 изменяется как под воздействием

25,:перемещения стакана, так и под воздействием перемещения втулки 2 эа счет воздей ствия от датчика 1 частоты вращения.

Перемещение тяги 3 изменяет положение золотника 4, который подключает полости

30 сервомотора 5 и магистрали 20 с высоким давлением Р1, создаваемым насосом 8 вы, сокого давления. Под воздействием перепа1да давлений поршень сервомотора перемещается, воздействуя на орган 6дози35 рования топливоподачи. Задатчиком скоростного режима служит правая половина пружины 10, так как установившийся режим наступает после уравновешивания всех сил, участвующих в процессе. При значительных

40 набросах (сбросах) нагрузки сигнал Ч 3р значителен, т,е; управляемый ключ 24 не только передает его на коммутатор 15 но и подключает источник 23 опорного напряжения к обмотке электромагнита 25, подпружиненный якорь 26 которого перемещает второй управляющий золотник 22 в любое экстремальное (левое или правое) положе. ние. Золотник 22 подключает полости сервомотора 5 к магистрали 27 высокого давления Р2, создаваемого питательным на сосом 21, и к магистрали 19 низкого давления Ро. Под воздействием разности давлений Pz и Ро. поршень сервомотора 5 сразу уходит в экстремальное положение (так как Рг» Р1), выводя орган дозирования топливоподачи 6 в экстремальное положение (максимальной или минимальной) подачи. В этом положении орган 6 дозирования находится столько, сколько необ1717855 ходимо для уменьшения сигнала V+, давления, пружина установлена между торвследствие набора мощности дизель-гене- цом стакана и подвижной втулкой, а выход раторной установкой, При уменьшении датчика нагрузки генератора подк Мочкин к

Vhp до незначительных пределов "быст-, первому входу элемента сравнения, второй рый" контур отключается ключом 24, что 5 вход которого связан с задатчиком тока наприводит к закрытию дополнительного уп- грузки, причем обмотки шагового электроравляющего золотника 22 под воздействи- двигателя подключены к выходу усилителя, ем возвратной упругoA силы пружины,, вход которого соединен с выходом коммутасоединенной с якорем 26 электромагнита ТОРЭ, а выходной вал шагового электродви25. При этом алгоритм работы регулятора .10 гателя кинематически связан с внутренней становится аналогичным алгорйтму работы: частью подвижного стакана с возможнопри незначительных набросках (сбросах) стью перемещения последнего, о тл и ч а юнагрузки,. щ е в с я тем, что, с целью повышения быстср о р M у л а и з о 6 p e т е н и я, :родействия, устройство снабжено питательустройство для регулирования частоты 15. ным насосом, дополнительным вращения дизель-генераторной установки, I Управляющим золотником, сТо Н КоМ содержащее центробежный датчик частоты ., опоРного напРяжения, УпРавляемым клювращения, подвижную втулку, тягу,:управ- чом с двумя входами и двумя выходами, и ляющий золотник, сервомотор привода op- электРомагнитом с подпРУжиненным Якогана дозирования топливоподачи, 20 Рем, пРи этом дополнительный УправлЯюмасляный аккумулятор с первой и второй . щий золотник установлен с возможностью нагнетательными полостями, насос высоко-„сообщениЯ Рабочих полостей сервомотора го давления с всасывающей полостью, по-. привода органа дозирования топливоподадвижный стакан, пружину, датчик нагрузки .. чи с второй нагнетательной полостью мас генератора,элементсравнениясдвумявхо- 25 ляного аккумулятора, подключенного к дами .и выходом, задатчик тока нагрузки, питательному насосу, подпружиненный коммутатор. усилитель и шаговый электро- якоРь электромагнита кинематически свядвигатель с выходным валом, при этом цен- зан с дополнительным УправлЯющим золоттробежный датчик частоты вращения ником, à обмотка электромагH Tà связан посредством подвижной втулки и. 30 подключена к первому выходу управляемотяги с управляющим золотником, устаноа-, loключа, втоРой выход которого подключен ленным с возможностью сообщения рабо-: . к входу коммУтатора, пРи ем входы УпРавчих полостей сервомотора с первой ляемого ключа соединены соответственно с нагнетательной полостью масляного акку-: . выходом элемента сравнения и выходом исмулятора, подключенной к насосу высокого 35 точника опорного напряжения.

1717855

Составитель В,Забегалин

Техред M. Ìîðãåíòàë Корректор С.Шевкун

Редактор Н. Рогулич

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 864 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5