Основные элементы и типы судовых РЧВ

 

Для судовой установки с ВФШ без разобщительной муфты ГД может оборудоваться системами однорежимного и всережимного регулирования. Управление скоростью судна при однорежимном регулировании будет осуществляться только путем непосредственного перемещения рейки топливного насоса, и регулятор в этом случае выполняет роль предельного.

Применение всережимного регулятора дает возможность управлять и поддерживать стабильную скорость движения судна (частоту вращения вала дизеля) на любом заданном режиме, что особое значение приобретает при дистанционном управлении. Чтобы не допустить перегрузок, регулятор должен иметь ограничитель нагрузки.

В судовых установках с ВФШ и разобщительной муфтой обычно применяют систему всережимного регулирования. В отдельных случаях может быть использован двухрежимный регулятор, обеспечивающий устойчивую работу на минимальной частоте вращения и выполняющий функции предельного регулятора. Для судов с ВРШ применяется ВРЧВ, позволяющий создавать оптимизированные системы поддержания работы дизеля на разной частоте вращения гребного вала. На буксирах, траулерах, ледоколах и других судах, где используется дизель с регулируемым ГТН, должна быть система САР частоты вращения через всережимный регулятор и САР давления наддува для получения нужной тяговой характеристики.

Регуляторы снабжаются дополнительными устройствами, предназначенными для функционирования с системами дистанционного управления, автоматического пуска, остановки, выхода на нагрузку, защиты, коррекции, распределения нагрузок. На рисунок 3.1 представлена функциональная схема ВРЧВ типа UG фирмы «Вудвард». Регулятор состоит из следующих устройств.

1. Задающий элемент (ЗЭ). Предусматривается местный механизм изменения задания (МИЗ) на регуляторе и дистанционный МИЗ с управлением из центрального поста управления (ЦПУ) или рулевой рубки.

2. Устройство для ограничения задания по минимально устойчивой и предельно допустимой частоте вращения.

3. Элемент ограничения нагрузки, т. е. максимальной топливоподачи в двигатель путем регулирования хода серводвигателя. Ограничение у ВРЧВ может устанавливаться заранее, вместе с перестановкой органа задания или автоматически, в зависимости от фактически установившейся частоты вращения (по определенной программе). Механизм ограничения нагрузки может быть выполнен действующим по программе взависимости от мощности и частоты вращения. При этом может быть получена ограничительная характеристика (рисунке 1.1, кривая 4). Имеется указатель нагрузки. Ряд ВРЧВ, например, типа «Вулвард» UG-40-TL, имеют дополнительные устройства, предусматривающие ограничение нагрузки по заданной частоте вращения и по давлению наддува р_н. Механизм ограничения    нагрузки  по  р_н     необходим   потому,   что при  разгоне  ГД вследствие инерционности ГТН рост давления наддува отстает от роста топливоподачи, а это может привести к перегрузке ГД и дымному сгоранию топлива. В аварийных режимах ограничение по наддуву снимается.

 

 

 

Рисунок 3.1.- Функциональная схема регулятора типа UG фирмы «Вудвард»

 

 

I - измерительное устройство; II - усилительное устройство: III – жесткая обратная связь; IV - гибкая обратная связь; V- устройство ограничения нагрузки; VI - источник энергии

 

4. Отключающий элемент, предназначенный для быстрой аварийной остановки дизеля через РЧВ при опасных ситуациях, когда дизель может выйти из строя, при этом рейка ТНВД устанавливается на нулевую подачу топлива.

5. Задающий элемент статизма, воздействующий на ЖОС. Наклон статической характеристики может меняться в пределах от 0 до 10 %, что важно при параллельной работе ГД.

6. Орган настройки, изменяющей задание статической характеристики, т.е. частоту вращения j_х.ххолостого хода (см. рисунок 2.4, а), смещающий статическую характеристику вдоль оси частоты вращения. Для ВРЧВ при дистанционном управлении целесообразно иметь серводвигатель, плавно воздействующий на орган настройки. Орган настройки должен смещать статическую характеристику в широком диапазоне. При всех положениях рукоятки статические характеристики должны быть прямолинейны с точностью ±1 %.

7. Задающий элемент ГОС, регулирующий качество динамического процесса и влияние изодромного устройства. Перерегулирование должно быть не более 10 %.

8. Указатели степени действия ЖОС и ГОС.

9. Устройство для регулирования статизма, которое должно быть .

На рисунке 3.1, б представлена функциональная схема ВРЧВ по блокам. Конструкция регулятора может включать еще ряд дополнительных специальных устройств.

Для мощных ГД рекомендуются ВРЧВ непрямого действия, имеющие такие преимущества, как значительная работоспособность при малой нечувствительности и относительной компактности конструкции, возможность совмещения в едином блоке с устройствами дистанционного управления, выполнение сложных функций автоматизации дизеля (программное регулирование, оптимизация), точное регулирование и благоприятное распределение нагрузок при параллельной работе, конструктивно простое разделение на различные модификации. К их недостаткам следует отнести конструктивную и технологическую сложность и высокую стоимость.

На судах морского флота широко применяются следующие типы РЧВ.

Регулятор ИФД-36 — прямого действия, статический, для дизелей, работающих непосредственно на гребной винт и дизелей, работающих на генератор. Оборудован МИЗ.

Регулятор фирмы «Зульцер» — прямого действия, для ГД 6ТД56. Работает по всережимно-предельному принципу.

Регулятор фирмы МАН — пропорциональный, непрямого действия, для дизелей К6 57/80 и К7 70/120. Работает как предельно-всережимный и предназначен для ограничения частоты вращения при ходе судна в штормовую погоду.

Регулятор фирмы «Вудвард» SG — с ЖОС, П-регулятор непрямого действия, статический, всережимный, нереверсивный. Применяется для регулирования частоты вращения дизелей средней мощности.

Регуляторы ЦНИДИ — непрямого действия, ПИ-регуляторы, всережимные, изодромные для дизелей Д-50 (Д-100),

Регуляторы ЦНИДИ типа Р13М — всережимные, универсальные, для дизелей ДР43/61, ДР3О/50 и модификации В13М-1КЕ, Р13М-2КЕ, Р13М-ЗКЕ, Р13М-4КЕ, Р13МА.

Регуляторы фирмы «Вудвард» типа PG - PL, PGE -58, PGA, PG 12 — ПИ-регуляторы, всережимные, реверсивные, непрямого действия, астатические с ГОС (Р — гибкая обратная связь; G — регулятор, Е —электрическое дистанционное управление, А – пневматическое дистанционное управление).

Регулятор фирмы «Вудвард» типа UG — универсальный (Universal Governor). Встречаются модификации UG-8, UG-32, UG-40, UG-40TL (индекс TL обозначает наличие ограничителя нагрузки, цифр и означают крутящий момент на выходном валу регулятора в фунт-сила-фут, 1 фунт-сила-фут равен примерно 1,3 Н^.м). Регуляторы типа UG - непрямого действия, с ГОС (изодромной) и с регулируемой ЖОС, реверсивные. Регулятор выполняется в циферблатном (рисунок 3.1) и рычажном исполнении.

 

Вопросы для самопроверки:

 

1. Для чего необходима разобщительная муфта?

2. Какие дополнительные устройства применяются на регуляторах ВРЧВ типа UG фирмы «Вудвард»?

3. Какие дополнительные устройства, предусматривающие ограничение нагрузки при заданной частоте нагрузки в ВРЧВ типа «Вудвард» UG-40TL?

4. Назовите типы регуляторов, применяемых на судах морского флота.