Пневматическая система дистанционного

 

254355

ОЙ ИСАЙИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сова Советские

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 08.VI II.1964 (№ 916532/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 07.Х.1969. Бюллетень ¹ 31

Дата опубликования описания 11.111.1970

Кл. 42r>, 19 44

МПК G 05b 19/44

УДК 621.316.718.1: 621. .316.718.5 (088 8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

Л. В. Геидлер и А. К, Пузыревский

Центральный научно-исследовательский дизельный институт

Заявитель

ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОГО

АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ГЛАВНОИ СУДОВОЙ

ДИЗЕЛЬНОЙ УСТАНОВКОЙ

Изооретение относится к области систем управления и предназначено для использования в судовых силовых установках.

Известны системы управления судовыми силовыми установками, в которых командные сигналы передаются по трем линиям связи.

Предложена система, отличающаяся тем, что для сокращения числа линий связи и увеличения быстродействия автоматическое управляющее устройство содержит две одинаковые ячейки командных сигналов «вперед» и «назад»; вход элемента сравнения первой ячейки соединен через разрешающее реле с командной линией «обороты вперед», а его выход соединен с соплом первого реле этой ячейки и с управляющей камерой первого реле второй ячейки; вход элемента сравнения второй ячейки через разрешающее реле соединен с командной линией «обороты назад», а его выход соединен с соплом первого реле этой ячейки и с управляющей камерой первого реле первой ячейки; в каждой ячейке выход первого реле подключен к соплам второго и третьего реле, управляющая камера второго реле соединена с выходом третьего реле, реализующего операцию запоминания.

Кроме того, для упрощения перехода с аварийного управления на дистанционное автоматическое и обратно командный канал распределительного устройства соединен с разрешающими реле прп положении органа управления, соответствующего нулевой подаче топлива.

Система также отличается тем, что для по5 вышения надежности выходные преобразователи соединены непосредственно с исполнительными органами. Схема системы дана на чертеже.

В состав системы ДАУ входят следующие

10 устройства:

1) Универсальный выносной коммутационный пост 1, который предназначается для кодирования и передачи в систему управления команд оператора. Пост состоит из распре15 делительного механизма н пневматических элементов.

В распределительный механизм входят закрепленные на одном валу рукоятка 2 и кулачковые шайбы; 8 — «вперед», 4 — «на20 зад», 5 — задания скоростного режима, а также свободно насаженная на вал шайба 6 включения поста, которая поворачивается кнопкой 7.

К пневматическим элементам поста отно25 сятся: клапан «вперед» 8, предназначенный для коммутирования задатчика 9 с линией 10 передачи управляющих воздействий при работе «вперед»; клапан 11 «назад», предназначенный для коммутирования задатчнка 9 с

30 линией 12 передачи управляющих воздействий

254355 при работе «назад»; задатчик 9, который служит для формирования аналогового сигнала, сопоставленного углу поворота рукоятки из среднего положения; клапан 13 для включения поста путем соединения линии 14 подвода питания со входом 15 задатчика. Выход 16 задатчика 9 соединен с параллельно соединенными входами клапанов 8 и 11. Тем самым сокращено количество дистанционных связей до двух. Аналоговый сигнал задания скоростного режима от выхода задатчика передается в линию 10 «вперед» при переводе рукоятки из зоны 17 «стоп» в зону 18 работы «вперед» или в линию 12 «назад» при переводе рукоятки в зону 19 работы «назад».

2) Автоматическое управляющее устройство (АУУ) 20, предназначенное для формирования управляющих воздействий в соответствии с алгоритмом управления и передачи этих воздействий к исполнительным устройствам на двигателе и его механизмах, которое располагается в непосредственной близости от двигателя.

Оно состоит из блоков: приемно-усилительного 21, разгрузки 22, управления реверсивнопусковой системой и регулятором двигателя 28. Блоки построены из элементов

УСЭППА.

Приемно-усилительный блок предназначен для разделения непрерывного и дискретного сигналов, принимаемых от выносного поста по одной линии связи; ускорения приема дискретных управляющих воздействий, а также уско. рения действия системы ДАУ при реверсировании; осуществления блокировки, которая исключает возможность дистанционного автоматизированного управления, в том числе и регулятором 24, пока отсутствует сигнал о готовности дизеля к управлению посредством системы ДАУ, например штурвал 25 аварийного управления дизелем не находится в положении ДАУ вЂ” эта блокировка значительно упрощает переход с ДАУ на аварийное управление и обратно.

Приемно-усилительный блок состоит из следующих элементов: на входе его установлены з реле 26 и 27 включения ДАУ по сигналу Рг1.

Выходы этих реле связаны с клапаном

«ИЛИ» 28, передающим аналоговый (отмечез но ) сигнал qz задания скоростного режима, и элементами сравнения 29 и 80, вырабатывающими дискретные команды «вперед» и

1 г

«назад» соответственно по сигналам Рг1 и Рг1.

Таким образом, обеспечивается разделение цепей непрерывного и дискретного действия.

Каждый из элементов сравнения 29 и 30

1 связан с реле 81 и 32 так, что на выходах дг1 и qn реле реализуются функции запрета от г переменных, выдаваемых на выходах элементов сравнения 80 и 29 соответственно. Указанная связь в процессе реверса позволяет ускорить действие системы. Уставка срабатывания (давление подпора) элементов сравнения выбирается из соображений получения оптималь5

65 ного быстродействия цепи «пост 1 — линия дистанционной связи 10, 12 — блок 21» при наполнении и опоражнивании трубопроводов.

Блок разгрузки 22 предназначен для передачи преобразованных в соответствии с алгоритмом управления управляющих воздействий к различным устройствам системы ДАУ в период реверса и пуска; разгрузки устройств системы ДАУ от давления сжатого воздуха после окончания операций пуска (реверса) при сохранении сигнала в линии дистанционной связи; отключения всех устройств системы

ДАУ при снятии сип1ала в линии дистанционной связи; формирования сигналов, разрешающих передачу сигнала задания скоростного режима от АУУ к механизму настройки регулятора.

В состав блока разгрузки входят: две ячейки, состоящие из реле 88, 84, 35 и 86; реле 37 и 88, включенные по схеме запрета; элемент

«ИЛИ» 89; усилители мощности 40, 41, 42.

Ячейка, состоящая из реле 83 и 35 (84 и 86), служит для формирования на выходах блока

1 г усиленных по мощности сигналов qn (дгг)

5 и дгг, выдаваемых в период реверса и пуска двигателя «вперед» («назад») при наличии

1 г 1 г сигнала @1 (1131); снятия сигналов дгг (1/гг)

5 1 г и дгг при сохранении сигнала 11г1 (qn) и по5 даче на вход блока 22 сигнала q23, которыи выдается блоком 23 по окончании пуска дви1 гателя; запоминания сигналов лагг — О г 3 4 (Чгг =0) 14 q гг =1 (Цгг = 1) после снятия сиг5. нала 1 гЗ; СНЯТИЯ ВСЕХ СигнаЛов И пОДГОтсвкИ к выполнению нового цикла операций при дг1 — 0 (дг1 = 0).

Реле 87 и 88 служат для предотвращения

5 возможности приема сигнала q33 не тои ячеикой, в которую он адресован.

Блок 28 управления реверсивно-пусковой системой и регулятором предназначен для выдачи стоп-устройству 48 сигнала «стоп» (qz3 =О) в соответствии с командой от выносг 1 ного поста (Рг1 =0 и Pz =О) или в процессе реверсирования работающего двигателя, когг 1 г 1 да Рг1 =1 и Р31 =0 или Рг1 =0 и Рг1 =1 при рассогласовании команды на изменение наг 1 5 правления вращения — чгг = 1, чгг=-0 и дгг = 1 г 1 5 или Цгг =О, 11гг =1 и Цгг = 1 с однои cTDpoHbl и положения исполнительного механизма

6 5 6 реверса 44 — Ргз = 1 и Ргз = 0 или Ргз = 0 и Ргз = 1 и действительного направле1 ния вращения коленчатого вала — Ргз =1 и г 1 г

Рг3 = 0 или Рг3 = 0 и P23 = 1 — с другои; выдачи сигнала «стоп» и сохранения его после приведения исполнительного механизма ревер6 са в соответствии с командои — Ргз =0 и

5 1 г

Ргз =0 при Ргз =1 или Ргз =1; отмены сигнала «стоп», когда направление вращения соот1 ветствует команде, т. е. становится Ргз =0; а г 1 г

Ргз =1 или Ргз =1, а Ргз =0; сообщения ме254355

65 ханизма настройки 45 регулятора с атмосфе4 рои (1723 =О), начиная с момсн1а воспринятня

АУУ сигнала на выполнение реверса или nñòà3 4 новки (д22 =О и с22 =-О) и до окончания и >ока з двигателя в треоуемом направлении (с22 = 1

4 1 2 или q22=1); формирования сигналов д23 и д23 и передачи их выходным усилителям 46 и 47 для,выполнения операций торможения и пуска с контролем в каждом случае по требуемой

7 скорости вращения (Р2з), контроля ьремени подачи пускового воздуха.

3) Комплект информационных устройств, предназначенных для формирования и передачи в АУУ сигналов, характеризующих состояние дизеля и его агрегатов. К таким устройствам относятся:

Концевой индикатор 48 поло>кения механизма реверса 44, который служит для выдачи

6 6 сигналов Р23 и Рзз, когда требуется перевод механизма реверса соответственно для рабоз 4 ты «вперед» и «назад» и сигналов Р2з «Р23 когда положение механизма реверса отвечает команде — соответствснно «вперед» и «назад».

Индикатор состоит из клапанов 49, управляемых кулачками 50, которые посредством рычага 51 кинематически связаны с механизмом реверса. Концевой индикатор 52 направления вращения предназначен для выработки сигна1 лов Р23 вращения коленчатого вала «вперед»

2 и Р2з при вращении «назад». Индикатор при наличии в процессе реверса (пуска) сигна6 ла q22 своим фрикционным чувствительным элементом 53 приходит в контакт с диском 54, кинематически связанным через привод 55 с коленвалом. Открытие одного нз клапанов 56 происходит в результате поворота в ту или иную сторону передачи 57, связанной с чувствительным элементом 53.

Концевой индикатор 58 нулевой подачи топлива, служащий для передачи к выходным

6 усилителям 59 и 60 реверса сигналов Р23 и

Р23 в том случае, когда подача топлива отсутствует. Индикатор состоит из двух клапанов 61, управляемых посредством механической передачи 62, кинематически связанной с тягой 68, посредством которой устанавливается требуемая подача топлива.

Выключатель 64 предназначен для отключения системы ДАУ при переходе на управление с аварийного поста 65 и включения системы ДАУ при ооратном переходе.

Датчик бб скорости вращения с усилителем служит для выработки аналогового сигна7 ла Р23, сопоставленного скорости вращения коленвала. Сигнал на выходе датчика формируется как давление, необходимое для баланса сил — центробежной и от воздействия струи — на заслонке 67.

4) Исполнительными устройствами системы

ДАУ являются выходные усилители 59 и 60, служащие для непосредственного управления

ЗО

55 перекладкой механизма реверса «вперед» и

«назад», а также усилители 47 и 46, предназначенные соответственно для управления пусковой системой и тормозным воздухораспределителем помимо блокировок. Выходные усилители открываются по сигналу от АУУ или в результате механического воздействия от органов управления поста 65 (после отключения

ДАУ) 11 на выходе выдают сигналы в виде давления пускового воздуха.

К механизмам дизеля, обеспечивающим пуск и торможение, а также управление подачей топлива, относятся: механизм 68 блокировки с валоповоротным устройством, главный пусковой клапан 69, цилиндровые клапаны пуска 70, 71, тормозной воздухораспрсдслитель 72, кулачковый распределительный вал 78, топливные насосы 74, муфта 75.

При ручном управлении с аварийного поста 65 используются следующие органы: штурвал 25 для воздействия посредством кулачкового механизма 76 и тяги 68 на рейку топливных насосов 74 при отключенном регуляторе 24; рукоятка машинного телеграфа 77 для управления перекладкой исполнительчого механизма реверса; рукоятка 78 — для управления механизмами пуска и торможения (69, 70, 71 и 72).

На указанные органы в случае ручного управления действуют блокировки, которые исключают возможность перемещения: рукоятки 78 и пружинной тяги 79, если штурвал 25 находится в положении ДАУ (блокировка осуществляется посредством профильной шайбы 80, рычага 81 и задвижки 82); коромысла 88 для открытия одного из усилителей 59 или 60, если тяга 63 не находится в поло>кении, соответствующем нулевой подаче топлива (блокировка реализуется с помощью подпружиненной скобы 84), илн рукоятка не находится в исходном положении, т. е, открыт один пли ооа усилителя 47 и 46 (блокировка реализуется подпружиненной скобой 85); рукоятки 78 и тяги 63 до окончания перекладки исполнительного механизма реверса (блокнровка осуществляется скобами 84 и 85, которые фиксируются от перемещения коромысла 88 до тех пор, пока механизм реверса, придя в требуемое положение, посредством рычагов и тяг 86 не переместит коромысло в пространство между пазами скоб).

Для управления посредством системы ДАУ необходимо подвести питание ко всем ее устройствам и, установив штурвал 25 в положение ДЛУ, включить выключатель 64 (Р21 = )) °

В процессе дистанционного автоматизированного управления предусматривается выполнение следующих блокировок: управление дизелем разрешается только после выполнения всех операций по его подготовке к ДАУ; перекладка механизма реверса возможна только, когда подача топлива отключена; при перекладке механизма реверса рейка топливных 254355 насосов удерживается на нулевой подаче до начала вращения в заданном направлении, подача контрвоздуха при реверсировании допускается только после перекладки механизма реверса; начало подачи контрвоздуха при реверсировании контролируется по оборотам; декомпрессия цилиндров с помощью воздухораспределителя 72, выполняемая при реверсировании, прекращается в начале первого оборота в требуемом направлении; конец подачи пускового воздуха контролируется по оборотам, соответствующим устойчивой работе дизеля на топливе; пуск дизеля осуществляется при минимальном затяге пружины измерителя регулятора скорости; для обеспечения плавности работы дизеля настройка регулятора скорости осуществляется с замедлением; оеспорядочная и частая перестановка рукоятки дистанционного управления не вызывает неправильного функционирования системы

ДАУ; исключается возможность подачи пускового воздуха в цилиндры работающего на топливе дизеля при выходе из строя датчика скорости или какого-либо другого механизма.

Возможность пуска дизеля при включенном валоповоротном устройстве исключается конструкцией системы пуска (наличием блокировки б8 с валоповоротным устройством).

Для пуска дизеля, остановленного после работы в том же направлении, например, «вперед», на входе АУУ 20, вследствие перестановки рукоятки 2 в требуемое положение зоны 18, 1 формируется сигнал Рз . Изменение сигнала

Рз от 0 до заданного уровня, определяющего требуемый после пуска скоростной режим, протекает по экспоненциальному закону.

В блоке 21 соответствующий дискретный сиг1 нал qadi =1 на выходе формируется с некоторым запаздыванием, определяемым настройкой срабатывания элемента 29. Одновременно на другом выходе блока формируется сигз нал qadi — Рз . Таким образом разделяются дискретный и непрерывный сигналы.

Наличие на входе блока 22 сигнала сз =1

1 приводит к формированию на одном его выходе усиленного по мощности (элементом 41)

1 сигнала дзз =1, которыи одновременно передается к блоку 28 и концевому индикатору 48, и на другом — по цепи из элементов 39 и 42— з сигнала qn = 1, который передается к индикатору 52.

Вследствие того что распределительный вал 78 и механизм 44 остановленного двигателя находятся в положении, соответствующем выполняемому маневру, к блоку 28 or з индикатора 48 передается сигнал Раз =1 разрешения пуска. На выходе блока 28 формируется сигнал qm =I, который передается и выходному усилителю 47. Начинается пуск ди2 веля Время существования сигнала доз =1 ограничивается включением ячейки времени.

При пуске дизеля порция топлива определяется свойствами регулятора скорости 24, который включается, когда на выходе блока 23 з формируется сигнал дзз=1, обусловленный наз 2 личием сигнала q22 =1. Сигнал с з снимается (пусковая система дизеля разгружается), когда дизель начинает устойчиво работать на топливе, что контролируется в блоке 23 по уровню, сопоставленного скорости вращения

7 коленчатого вала сигнала Рзз .

Одновременно прекращается отсчет времени з и возникает сигнал qadi — 1. Наличие этого сигнала на входе блока 22 вызывает срабатывание ячейки из элементов 35 и 88, которая

1 5 запоминает снятие сигналов д22 H q22 и пез редает к блоку 28 сигнал qn =1 на весь пери1 од, пока сигнал qzr =1. В свою очередь сигз 1 нал доз снимается, так i

Таким образом, устройства системы ДАУ разгружаются от давления сжатого воздуха.

При возникновении на входе блока 28 сигнала з

Сп =1 на выходе блока формируется сигнал

4 дзз, который заданным темпом достигает уровз ня сигнала q2I

Двигатель, благодаря плавному изменению сигнала задания оборотов в приемнике, переводится регулятором 24 на требуемый скоростной режим. Изменение скоростного режима в процессе работы осуществляется изменением

1 величины ри посредством перемещения рукоятки 2 в зоне 18.

Для реверсирования «назад» дизеля, работающего «вперед», на входе АУУ в результате перемещения рукоятки 2 из зоны 18 в зону

19 формируется сигнал Pz. В связи с выполняемым блоком 21 ускорением приема управляющего воздействия — в данном случае

Рд — и наличием блокировки, исключающей одновременное существование на выходах бло2 ка двух дискретных сигналов дз1 =1 и дз(=1, 1 2 когда Рз и Ри одновременно превышают ве1 личину уставки элементов 29 и 30, qz npu

2 воспринятии сигнала Рз обращается в 0 не-1 зависимо от текущего значения Рзi . При

1 з

qz =0 становится qadi =О, что приводит к отключению цепи задания в блоке 28 и снятию максимальным темпом сигнала q22 независи=а мо от характера изменения сигнала q2r . При

4 рассогласовании задания (цзз) с действительной скоростью вращения на величину, превышающую степень неравномерности регулятора 24, последний отключает подачу топлива. Скорость вращения коленвала падает. Выполнение операций в указанной последова254355 тельности сокращает время реверсирования.

Преимуществом такого способа является тс что отключение подачи топлива при реверсировании производится с учетом динамических свойств дизельной установки и характера маневра и вызывается ускоренным восприятием

2 1 подаваемой команды (Р21). Когда Р21 принимает значение, меньшее уставки элемен2 та 28, формируется q21 =1. Наличие этого сигнала HB входе блока 22 вызывает форми2 рование сигнала q22= 1, который передается к блоку 28 и индикатору 48, а также сигнала q22 =1, который передается к индикатору 52, заставляя его включаться. Поскольку коленчатый вал, увлекаемый винтом, продолжает вращаться «вперед», на выходе индика-1 тора 52 формируется сигнал Р23 =1. В то н<е время на выходе концевого индикатора 48

6 возникает сигнал Р23 =1. Вследствие одновременного наличия на входах блока 28 сигна2 1 6 лов f22 = 1, Р23= 1 и Р23= 1 на его Bhl 1oëe 1рор3 мируется q23 =О, что вызывает сраоатывание стоп-устройства 48. Перемещение тяги 68 на нулевую подачу контролируется нндикато6 ром 58. Сигнал Р23 =1 передается к выходному усилителю 60, инициируя его срабатывание, что вызывает перекладку механизма реверса «назад» (влево по схеме) и переключение концевого индикатора 48. При этом ста6 4 новится Р23 =О и Р23 =1. Вследствие снятия

Р23 выходной усилитель 60 закрывается. Пе4 рекладка завершена. Сигнал Р23 =1 при паде7 нии Р23 до величины, соответствующей скорости вращения, при которой может быть начато торможение дизеля, обусловливает выдачу

2 блоком 28 одновременно двух сигналов g23 =1 и q23 =1. Эти сигналы инициируют срабатывание выходных усилителей 47 и 46. Начинается интенсивное торможение дизеля контрвоздухом (механизмом 69, 70, 71 и 78) с декомпрессией цилиндров вблизи верхней мертвой точки (воздухораспределитель). Скорость вращения падает до нуля. В начале первого оборота «назад» на выходах индикатора 52 становится

1 2

Р23 =О и Р23 =1, что вызывает появление

3 ч23 =1, т. е. включение регулятора скорости.

Начинается пуск дизеля. Устройство и блоки системы при пуске работают аналогично тому, как было рассмотрено выше, с той лишь разницей, что в блоке 22 сигнала q23 воспринимается элементом 88 и запоминается ячейкой из элементов 86 и 84, которые формиру4 3 ют сигнал f22, экВиВалентный сиГHB;I) д22.

Необходимо отметить, что надежность управления при использовании данной системы

ДАУ повышается благодаря запоминанию сиг6 нала д23= 1 и отключению после маневра концевых индикаторов и цепей блока 28, обеспечивающих реверсирование и пуск дизеля. Так, например, при выходе из строя датчика бб

15 г0

7 скорости (Р23 =О) не происходит подачи пускового воздуха в цилиндры работающего на

2 топливе дизеля, хотя q21 =1.

Остановка дизеля осуществляется в результате перемещения рукоятки 2 в среднее поло2 жение, когда Р21 =О и Р21 =О. Прн этом так3 4 же д23 — О и цз =О, 1то вызывает срабатывание регулятора на стоп. Регулятор может быть прнведсн в стоповое состоян11е и в результате снятия сигнала Р21 (прн >lo31 также

1 2 3 станоВится Ц21 =О, f21 = О и Д21 =О) .

Такая возможность используется для упрощения перехода к ручному управлению устаковкой штурвала 25 на требуемую подачу топлива и закрытием клапана выключателя 64.

При наличии сигналов остановки, воспринимаемых блоком 21, АУУ возвращается в исходное состояние, и выполнение маневра прекращается на любой промежуток операции.

Предмет изобретения

1. Пневматическая система дистанционного автоматизированного управления главной судовой дизельной установкой, содержащая выносные посты управления и автоматическое управляющее устройство, выполненное на пневматических дискретных и аналоговых элементах, отличающаяся тем, что, с целью сокращения числа линий связи и увеличения быстродействия, автоматическое управляющее устройство содержит две одинаковые ячейки командных сигналов «вперед» и «назад»; вход элемента сравнения первой ячейки соединен через разрешающее реле с командной линией «обороты вперед», а его выход соединен с соплом первого реле этой ячейки и с управляющей камерой первого реле второй ячейки; вход элемента сравнения второй ячейки через разрешающее реле соединен с командной линией «обороты назад», а его выход соединен с соплом первого реле этой ячейки и с управляющей камерой первого реле первой ячейки; в каждой ячейке выход первого реле подключен к соплам второго н третьего реле, управля;ощая камера второго реле соединена с выходом третьего реле, реализующего операцию запоминания.

2. Пневматическая система по и 1. содер>кащая распределительное устройство и два разрешающих реле, входы которых соединены с командными линиями «обороты вперед» н

«обороты назад», а выходы с элементами сравнения ячеек «вперед» и «назад», отличающаяся тем, что, с целью упрощения перехода с аварийного управления на дистанционное автоматическое и обратно, командный канал распределительного устройства соединен с разрешающими реле при положении органа управления, соответствующего нулевой подаче топлива.

254355

3. Пневматическая система по п. 1, содержащая выходные преобразователи, отличпюи аяся тем, что, с целью повышения надежности, выходные преобразователи соединены непосредственно с исполнительными органами.