Судовая энергетическая установка Советский патент 1983 года по МПК B63H21/20 B63H23/12 

Изобретение относится к судостроению, в частности к судовым энергетическим установкам. Известна судовая энергетическая установка, содержащая главный двигатель, кинематически связанный через редуктор с гребным винтом и с синхронной валомашиной переменного тока, связанной кинематически с валомашиной постоянного тока и °..,.:,, зель-генератору, снабженному регулятором .„„..„ «„„,, .. частоты вращения с серводвигателем, к которому подключен регулятор активной мощности упомянутой синхронной валомашины переменного тока, а также электромагнитным приводом топливной рейки с подключенным к нему узлом ограничения суммарной мощности упомянутых валомащин переменного и постоянного тока, электродвигатель траловой лебедки, подключенньш электрической цепью к валомащине постоянного тока, а также датчики мощности валомашин, подключенные к входам регулятора активной мощности синхронной валомащины и узла ограничения суммарной мощности валомашин переменного и постоянного тока 11. Недостатком известной судовой энергетической установки является малая надежность работы. Целью изобретения является повышение U V надежности судовой энергетической уста ° Поставленная цель достигается тем, что в судовой энергетической установке, содержащей главный двигатель, кинематически связанный через редуктор с гребным винтом и с синхронной валомащиной переменного тока, связанной кинематически с валомащиной постоянного тока и подключенной электрической цепью к дизель-генератору, снабженному регулятором частоть вращения с серводвигателем, к которому подключен регулятор активной мощности упомянутой синхронной валомащины переменного тока, а также электромагнитным приводом топливной рейки с подключенным к нему узлом ограничения суммарной мощности упомянутых валомашин переменного и постоянного тока, электродвигатель траловой лебедки, подключенный электрической цепью к валомашине постоянного тока, а также датчики мощности валомашин, подключенные к .входам .регулятора активной мощностисинхронной валомащины и узла ограничения суммарной мощности валомашин переменного и постоянного тока, узел ограничения суммарной мощности валомашин переменного и постоянного тока и регулятор активной мощности . синхронной валомашины смонтированы в одном исполнительном блоке, содержащем сумматор, потенциометр задания максимально допу тимой суммарной мощности валомащины. три компаратора, потенциометры задания верхней и нижней границ зоны нечувствительности исполнительного блока, два трехвходовых элемента И, три инвертора, три ключевых элемента управления, три силовых электронных ключа, триггер, а также нуль-орган, при этом датчики мощности валомаши подключены к входам сумматора, выход которого подключен к первому входу первого компаратора, к второму входу которого подключен потенциометр задания максимально допустимой суммарной мощности валомашин, выход сумматора дополнительно подключен к первым входам второго и третьего компараторов, к вторым входам которых подключены соответственно потенциометры задания верхней и нижней границ зоны нечувствительности исполнительного блока, а выходы второго и третьего компараторов соединены соответственно с первыми входами первого и второго трехвходовых элементов И и через первый и второй инверторы соединены перекрестно вторыми входами этих трехвходовых первого и второго элементов И, выходы последних через два ключевых элемента управления соединены соответственно с выходами управления двух силовых электронных ключей, включенных в цепь питания серводвигателя регулятора частоты вращения дизель-генератора, причем к третьим входам элементов И подключен один из выходов триггера, другой выход которого через /Л D 1 L/ni 1 ,LJU. Y 1 . . Ч L/V I Ч/ ключевой элемент управления подключен к выходу управления третьего силового электронного ключа, включенного в цепь питания электромагнитного привода топливной рейки, один из входов установки триггера через третий инвертор соединен с выходом нуль-органа, вход которого подключен к выходу датчика мощности валомашины постоянного тока, а другой вход установки триггера подключен к выходу первого компаратора. На фиг. I схематически изображена судовая энергетическая установка; на фиг. 2- принципиальная схема исполнительного блока регулирования суммарной мощности валомашин., Судовая энергетическая установка содержит главный двигатель 1, кинематически связанный через редуктор 2 с гребным винтом 3, с синхронной валомашиной 4 переменного тока, подключённой к дизель-генератору 5, снабженному регулятором частоты вращения 6 с серводвигателем 7, к которому подключен регулятор 8 активной мощности синхронной валомаЩины 4, а также электромагнитным приводом 9 топливной рейки с подключенным к нему узлом 10 ограничения суммарной мощности, с валомашиной 11 постоянного тока, подключенной к электродвигателю 12 траловой лебедки (не показана), и датчики 13 и 14 двигательной мощности соответственно валомашип 4 и 11, подключенные к входам регулятора 8 активной мощности Синхронной валома шины 4 и узла 10 ограждения суммарной мощности валомащин 4 и 11. С целью упрощения и повыщения надежности узел 10 ограничения суммарной мощности валомащин 4 и 11 и регулятор 8 активной мощности синхронной валомащины 4 выполнены в виде единого исполнительного блока 15 регулирования суммарной1 мощности валомащин 4 и 11 с подключенными к нему датчиками 13 и 14 двигательной мощности валомащин 4 и 11, содержащего сумматор 16 сигналов датчиков 13 и 14,выход которого подключен к входу пер-. вого компаратора 17, к второму входу которого подключен потенциометр 18 задания максимально допустимой суммарной мощности валомащин 4 и 11, а также выход сумматора подключен к входам второго 19 и третьего 20 компараторов, к вторым входам которых подключены соответственно потенциометры 21 и 22 задания верхней и нижней границ зоны нечувствительности блока 15,а выходы второго 19 и третьего 20 компараторов подключены соответственно к первым входам первого 23 и второго 24 трех-2 входовых элементов совпадения (элементов И) непосредственно и через первый 25 и второй 26 инверторы к вторым входам тех же элементов И 23 и 24 перекрестно. Выходы элементов совпадения элементов И 23 и 24 через два ключевых элемента управ-3 ления 27 и 28 соединены с выводами управления двух силовых электронных ключей 29 и 30, включенных в цепь питания серводвигателя 7 регулятора 6 частоты вращения дизель-генератора 5. Причем к третьим входам элементов совпадения элементов И 233 и 24 подключен один из выходов триггера 31, второй выход которого через ключевой элемент управления 32 подключен к выходу управления силовым электронны.м ключом 33 в цепи питания электромагнита 34 электромагнитного привода 9 топливной рейки. Один из входов установки триггера 31 через третий инвертор 35 подключен к выходу нуль-органа 36, вход которого подключен к выходу датчика 14 двигательной мощности валомащины 1Г постоянного то- 4 ка, а второй вход установки триггера 31 подключен к выходу первого компаратора 17. Судовая энергетическая установка работает следующим образом. После постановки трала для увеличения скорости хода судна с тралом запускают дизель-генератор 5 и подключают его к , синхронной валомашине 4. Последняя, работая в двигательном режиме, передает дополнительную мощность на редуктор 2. С выхода датчика 13 двигательной мощности синхронной валомашины 4 сигнал, пропорциональный двигательной мощности, поступает на вход сумматора 16 исполнительного блока регулирования суммарной мощности 15. Полагается вначале, что сигнал от датчика 14 равен нулю, т. е. валомашина постоянного тока 11 работает в генераторном режиме. В этом случае сигнал на выходе сумматора 16 пропорционален двигательной мощности синхронной валомашины 4. Этот сигнал поступает на вход первого компаратора 17, а также на входы второго 19 и третьего 20 компараторов. Поскольку сигнал уставки на втором входе первого компаратора 17, заданный потенциометром 18 и пропорциональный максимально допустимой суммарной двигательной мощности 4 и 11, больще сигналов уставки мощности и нижней границы зоны нечувствительности блока 15, заданных на вторых входах второго 19 и третьего 20 компараторов потенциометрами 21 и 22. На выходной сигнал сумматора 16 при-его увеличении вначале реагируют компараторы 19 и 20. Если указанный сигнал меньще сигнала на втором входе третьего компаратора 20, на выходе компаратора 20 появляется сигнал логической единицы. Который поступает непосредственно на первый вход второго трехвходо ого элемента совпадения И 24 и на вход второго инвертора 26. На выходе второго компаратора 19 сохр аняется сигнал логического нуля, который поступает на первый вход первого трехвходового элемента совпаДения И 23, а также на вход первого инвертора 25. Инвертор 25, осуществив инверсию поступающего на его вход сигнала, подает сигнал логической единицы на второй вход второго элемента совпадения И 24, а инвертор 25 подает сигнал логического нуля а второй вход первого элемента совпадения И 23. Так как сигнал от датчика 14 двигательной мощности валомащнны постоянного тока И равен нулю, на выходе нульоргана 36 присутствует сигнал логического нуля, который, преобразуясь в сигнал логической единицы первым инвертором 35, поступает на один из входов установки триггера 31. На одном из выходов триггера 31 при этом образуется сигнал логической единицы, который поступает .на третьи входы элементов совпадения 23 и 24. При этом входах первого трехвходового элемента совпадения 23 присутствуют два сигнала ло гического нуля и. один сигнал логической единицы, поэтому на выходе элемента совпадения И 23 сохраняется сигнал логического нуля. На входах второго трехвходового элемента совпадения И 24 действуют, как показано выще, три сигнала логической единицы, поэтому на выходе элемента И 24 также появляется сигнал логической единицы, который через ключевой элемент управления 28 и силовой ключ 30 обеспечивает включение серводвигателя 7 в направлении увеличения подачи топлива дизель-генератору 5 путем соответствующего изменения уставки регулятору частоты вращения. 6. При этом двигательная мощность синхронной валомашины 4 возврйстает, растет также сигнал датчика 13. Как только сигнал последнего станет равен сигналу с потенциометра 22, пропорциональному уставке мощности нижней границы зоны нечувствительности блока 15, на выходе третьего компаратора 20появится сигнал логического нуля, условия совпадения на входа элемента 24 нарущаются, на выходе его также появится сигнал логического нуля, что приведет к отключению серводвигателя 7. Синхронная валомащина 4 выведена на режим заданной мощности. В процессе работы синхронной валомащины в двигательном режиме возможны колебания отдаваемой ею мощности, вызванные различными причинами. Если эти колебания не выходят за грницы зоны нечувствительности блока 15, определяемые положением потенциометров задания 21 и 22, повторно включение серводвигателя 7 не происходит. В случае уменьшения мощности ниже значения, определяемого положением потенциометра 22, восстановление заданного значения мощности происходит аналогично описанному. При увеличении двигательной мощности синхронной валомащины 4 выше значения, определяемого положением потенциометра 21задания уставки мощности верхней границы зоны нечувствительности, на выходе второго компаратора 19 появляется сигнал логической единицы с выхода инвертора 26 с выхода триггера 31. Далее схема работает также аналогично описанному. Серводвигатель 7 включается ключом 23 в направлении уменьшения подачи топлива дизель-генератору 5. При переходе в двигательный режим валомащины постоянного тока 11 на выходе датчика 14 появляется сигнал, пропорциональный двигательной мощности валомащины 11. Нуль-орган 36 фиксирует появление такого сигнала, и на выходе нуль-органа появится сигнал логической единицы, который инвертируется инвертором 35 в сигнал логического нуля, поступающий на один из входов триггера 31. Однако состояние триггера до появления сигнала логической единицы на втором входе не изменяется. ® Сигнал от датчика 14 поступает также на вход сумматора 16, выходной сигнал которого пропорционален суммарной двигательной мощности валомашин 4 и 11. Если выходной сигнал сумматора 16 на входе компаратора 19 превысит величину сигнала от потенциометра 21, определяющего уставку мощности верхней границы зоны нечувствительности устройства, то на выходе компаратора 19 появится сигнал логической единицы, что, аналогично описанному, приведет к включению серводвигателя 7 в направлении уменьщения подачи топлва дизель-генератору 5. Это приводит к уменьшению развиваемой синхронной валомащинной двигательной мощности до значения, при котором суммарная мощность валомашин 4 и 11 станет меньше уставки мощности верхней границы зоны нечуствительности. Обратный процесс происходит при последующем уменьщении двигательной мощности валомащины постоянного тока и переходе ее в генераторный режим. Таким путем обеспечивается стабильность подводимой к редуктору 2 от валомашин 4 и 11 двигательной мошности. При резком переходе на повышенные скорости травления ваеров или при зацепе трала происходит резкое увеличение двигательной мощности валомашины постоянного тока 11. При этом ввиду ограниченного быстродействия регулятора 6 частоты вращения дизель-генератора 5 последний не обеспечивает необходимой скорости снижеНИН двигательной мощности синхронной валомащины 4 и суммарная двигательная мощность валомащин 4 и 11 продолжает возрастать. При достижении суммарной мощностью предельно допустимого значения, задаваемого положением движка потенциометра 18, подключенного к входу первого компаратора 17, на выходе последнего появляется сигнал логической единицы. Указанный сигнал, поступая на второй вход установки триггера 31, подключенном к третьим входам элементов совпадения И 23 и 24 сигнал логической единицы сменяется сигналом логического нуля, появление которого на входах элементов совпадения И 23 и 24 приводит к появлению сигналов логического нуля на выходе этих элементов и в конечном итоге отключению серводвигателя 7. Управление серводвигателем 7 блокируется. Одновременно появившийся на втором выходе триггера 31 сигнал логической единицы через ключевой элемент управления 32 и силовой ключ 3 обеспечивает включение электромагнита 34 электромагнитного привода топливной рейки 9 дизель-генератора 5. Дизель-генератор 5 переходит на режим холостого хода, возможность перегрузки редуктора 2 предотвращается. До окончания травления ваеров или отклонения синхронной валомащины 4 (при зацепе трала) сигналом от датчика 14 на выходе нуль-органа 36 удерживается сигнал логической единицы, а на одном из входов триггера 31 удерживается сигнал логического нуля. При переходе дизель-генератора 5 Б режим холостого хода суммарная мощность валомащин 4 и 11 и соответственно сигнал на выходе сумматора 16 резко уменьшается, что приводит к появлению на выходе первого компаратора 17 и на втором входе триггера 31 сигнала логического нуля. Однако триггер не изменяет своего состояния, электромагнит 34 остается

во включенном положении, а дизель-генератор 5 - в режиме холостого хода до исчезновения сигнала логической единицы на выходе нуль-органа 36, что произойдет только при снижении до нуля двигательной мощности валомашинь постоянного тока 11. Благодаря этому предотвращаются пов-. торные включения электромагнита 34.

При уменьщении до нуля двигательной мощности валомашины постоянного тока 11 на выходе нуль-органа- 36 появляется сигнал логического нуля, а на первом входе триггера 31 - сигнал логической единицы. Триггер 31 перебрасывается в исходное состо:яние, электромагнит 34 отключается, на третьи входы элементов совпадения И 23 и 24 поступает сигнал логической единицы, управление серводвигателем 7 восстанавливается. Последний включается в направлении увеличения подачи топлива дизель-генератору 5, установка возвращается к исходному режиму работы.

Исполнительный блок регулирования суммарной мощности 15 выполняется на бесконтактных элементах и интегральных микросхемах. В качестве сумматора 16, компараторов 17, 19 и 10. и нуль-органа 36 используются интегральные микросхемы серий К140, К153 и др. В качестве инверторов 25, 26 и 35 элементов совпадения И 23 и 24 и триггера 31 используются микросхемы серии ,К155. Ключевые элементы управления выполняются, например, в виде транзисторов КТ603, а силовые ключи - в виде симметричных тиристоров КУ208.

Технико-экономическая эффективность судовой энергетической у ста но вки состоит в существенном упрощении ее и повыщении надежности, по сравнению и с известной установкой, за счет упрощения и повыщения надежности устройства регулирования суммарной мощности. Это создает возможность щирокого вн.едрения -предлагаемой установки на рыболовно-морозильных траулерах. Предложенная установка существенно упрощена, имеет уменьщенные габариты, массу, стоимость и трудозатраты на изготовление.

СУДОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА, содержащая главный двигатель, кинематически связанный через редуктор с гребным винтом и с синхронной валомашиной переменного тока, связанной кинематически с валомашиной постоянного тока и подключенной электрической цепью к дизель-генератору, снабженному регулятором частоты вращения с серводвигателем, к которому подключен регулятор активной мощности синхронной валомашины переменного тока, а|Также электромагнитным приводом топливной рейки с подключенным к нему узлом ограничения суммарной мощности валомашин переменного и постоянного тока, электродвигатель траловой лебедки, подключенный электрической цепью к валомашине постоянного тока, а также датчики мощности валомашин, подключенные к входам регулятора активной мощности синхронной валомашины и узла ограничения суммарной мощности валомашин переменного и постоянного тока, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы, узел ограничения суммарной мощности валомашин переменного и постоянного тока и регулятор активной мощности синхронной валомашины смонтированы в одном исполнительном блоке, содержащем сумматор, потенцмометр задания максимально допустимой суммарной мощности валомашин, три компаратора, потенциометры задания верхней и нижней границ зонь} нечувствительности исполнительного блока, два трехвходовых элемента .И, три инвертора, три ключевых элемента управления, три силовых электронных ключа, триггер, а также нуль-орган, при этом датчики мощности валомащин подключены к входам сумматора, выход которого подключен к .первому входу первого компаратора, к второму входу которого подключен потенциометр задания максимально допустимой суммарной мощности валомашин, выход сумматора дополнительно подключен к первым входам второго и третьего компараторов, к вторым входам которых подключены соответственно потенциометры задания верхней и нижней с границ зоны нечувствительности исполнительного блока, а выходы второго и третье(Л С го компараторов соединены соответственно с первыми входами первого и второго трехвходовых элементов И и через первый и второй инверторы соединены перекрестно с вторыми входами этих трехвходовых первого и второго элементов И, выходы последних через два ключевых элемента управления соединены соответственно с выходами управления двух силовых электронных ключей, включенных в цепь питания серводвигателя регулятора частоты вращения дизельгенератора, причем к третьим входам элементов И подключен один из выходов триггера, другой выход которого через третий ключевой элемент управления подключен к выводу управления третьего силового электронного ключа, включенного в цепь питания электромагнитного привода топливной рейки, один из входов установки триггера через третий инвертор соединен с выходом нуль-органа, вход которого подключен к выходу датчика мощности валомашины постоянного тока, а другой вход установки триггера подключен к выходу первого компара- тора.

Фиг.1