Силовая установка Советский патент 1988 года по МПК F02B37/00 F02D23/00 

00

со ю

N

4 00

Изобретение относится к машиностроению, а именно двигателестроению и может быть использовано в силовых установках с дизельными двигателями внутреннего сгорания и с турбонадду- вом.

Целью изобретения является повьше ние эффективности установки путем улучшения качества переходных процес сов.

На фиг, 1 представлена схема силовой установки; на фиг, 2 - зависимость электрической мощности Р генератора от частоты его вращения п.

Силовая установка содержит дизель 1, подсоединенный к его валу электрический генератор 2, измеритель 3 мощности, турбокомпрессор 4, дополни тельную газовую турбину 5, дополни- тельный генератор 6, реостат 7 с исполнительным механизмом 8 и регулировочный вентиль 9 с обратным клапаном 10.

Измеритель 3 мощности подключен к выходному контакту 11 генератора 2 Турбокомпрессор 4 подсоединен через воздухонапорный патрубок 12 к впускному ресиверу (не показан) дизеля и через газоприемное отверстие 13 - к выпускному коллектору (не показан) Дополнительная газовая турбина 5 сообщается с газовыхлопным отверстием 14 турбокомпрессора 4, Дополнительный генератор 6 подключен к газовой турбине 5, снабжен электрическими контактами 15 и 16 статора и ротора (не показан) и выполнен в виде обратимой асинхронной электрической машины с самовозбуждением. Реостат 7 подсоединен к контакту б ротора дополнительного генератора 6, контакт 15 статора этого генератора 6 связан с выходным контактом 11 электрического генератора 2. Измеритель 3 мощности подсоединен к регулируемому вентилю 9 и к исполнительному механизму 8 реостата 7, а обратный клапан 10 вен тиля 9 сообщен с атмосферой.

Характеристика генератора (кривая 17 на фиг. 2) соответствует работе установки без нагрузки, а кривая 18 (на фиг. 2) - работе установки с нагрузкой в установившемся режиме,

Установка работает следующим образом.

5

0

5

0

0

5

0

5

0

5

Отработавшие газы из дизеля 1 поступают в газоприемное отверстие 13 турбокомпрессора 4, а затем через газовыхлопное отверстие 14 - в дополнительную газовую турбину 5. Последняя вращает дополнительный генератор 6, который вырабатывает электрический ток. Сжатый в турбокомпрессоре 4 воздух подается через воздухонапорный патрубок 12 во впускной ресивер дизеля 1.

При запуске дизеля 1 измеритель 3 мощности не вырабатьшает управляющие сигналы. В этом случае воздух в дизель поступает через открытьй обратный клапан 10 регулировочного вентиля 9, минуя турбокомпрессор 4. При этом регулировочный реостат 7 имеет сопротивление, соответствующее режиму холостого хода дизеля 1,

По мере возрастания частоты вращения ротора генератора 2 на его выходном контакте 11 появляется напряжение, которое подается на контакт 15 статора дополнительного генератора 6 (обратимой асинхронной машиныJ, который начинает приводить во вращение дополнительную турбину 5, создавая разрежение в газовыхлопном отверстии 14 и сокращая тем самым время раскрутки турбокомпрессора 4. За счет повьш1ения температуры и давления газов увеличивается мощность турбокомпрессора 4 и турбины 5. Увели-, чение мощности турбокомпрессора 4 приводит к росту давления воздуха в воздухонапорном патрубке 12, а возрастание мощности турбины 5 - к увеличению частоты вращения дополнительного генератора 6,

При достижении частоты вращения обратимой электрической машины, превышающей синхронные, она переходит в режим генератора электрической энергии, потребляя от основного генератора 2 реактивную мощность для возбуждения и отдавая в депь статора генератора 2 активную мощность, которая расходуется на создание дополнительного крутящего момента, приложенного к ротору основного генератора 2 и направленного согласно с моментом, создаваемым дизелем 1. Момент сопротивления ротора генератора 2 обусловленной электрической реакций ротора и трением в подшипниках в режиме холостого хода установки остается постоянным, что позволяет, уменьшая подачу топлива в дизель 1, добиться баланса моментов, приложенных к ротору генератора 2.

Таким образом, переход обратимой электрической машины в режим генератора и подача электрической энергии в цепь статора основного генератора 2 позволяют увеличить мощность и экономичность установки. При этом xapaKтеристика электрической машины (генератора 6) соответствует кривой 17. Частота вращения п, соответствует установившемуся режиму работы установки на холостом ходу.

При мгновенном увеличении нагрузки на дизеле измеритель- 3 мощности вырабатывает два управляющих сигнала Один из них поступает на электрическую часть привода регулировочного вентиля 9, вызывая перемещение золотника вентиля 9, который сообщает воз- Д|ухонапорный патрубок 12 турбокомпрессора 4 с впускным ресивером дизеля I, увеличивая тем самым подачу воздуха на сгорание топлива. Закон регулирования положения золотника вентиля 9 от величины нагрузки дизеля 1 задается исходя из необходимости получения оптимального значения коэф- фициента избытка воздуха, о беспечи- вающего полное сгорание топлива в цилиндрах дизеля 1.

Второй управляющий сигнал от измерителя 3 мощности с вьщержкой по вре- мени поступает также на исполнительный механизм 8, который,воздействуя на реостат 7, через контакт 18 изменяет наклон характеристики обратимой электрической машины таким образом, чтобы при увеличении частоты ее вращения в цепь статора основного генератора 2 передавалась электрическая мощность, вырабатываемая в режиме холостого хода установки-. Вьщержка оп времени включения исполнительного механизма 8 реостата 7 позволяет при резком набросе нагрузки передавать в цепь статора основного генератора 2 большую мощность за счет сохранения неизменного наклона характеристики обратимой электрической машины и одновременного увеличения частоты ее вращения, обусловленного возрастанием

температуры газов перед дополнительной турбиной 5. Дополнительная мощность обратимой электрической машины передаваемая на статор генератора 2, позволяет уменьшить момент сопротивления его ротора, преодолеваемый дизелем 1 при резком увеличении нагрузки, что приводит к улучшению приемистости дизеля 1 и качества переходных процессов.

Характеристика обратимой машины при работе установки с нагрузкой в установившемся режиме способствует кривой 18 на фиг. 2. Частота вращения п соответствует установившейся частоте вращения обратимой электрической машины.

Формула изобретения

Силовая установка, содержащая дизель, подсоединенный к его валу электрический генератор, измеритель мощности, подключенный к выходному контакту генератора, турбокомпрессор подсоединенньй через воздухонапор- ньй патрубок к впускному ресиверу дизеля и через газоприемное отверстие к выпускному коллектору, дополнительную газовую турбину, сообщенную с газовыхлопным отверстием турбокомпрессора, и дополнительный генератор подключенный к газовой турбине и снабженный электрическими контактами статора и ротора, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности, она дополнительно снабжена реостатом с исполнительным механизмом и регулировочным вентилем с обратным клапаном, дополнительный генератор выполнен в виде обратимой асинхронной электрической машины с самовозбуждением, причем реостат подсоединен к контакту ротора дополнительного генератора, контакт статора этого генератора связан с выходным контактом электрического генератора, измеритель мощности подсоединен к регулируемому вентилю и к исполнительному механизму реостата, а обратный клапан вентиля сообщен с атмосферой.

Изобретение позволяет повысить эффективность установки. Для этого установлен реостат 7 с исполнительным механизмом 8 и регулировочный вентиль 9 с обратньм клапаном 10. Генератор 6 вьтолнен в виде обратимой асинхронной электрической машины с самовозбуждением. Реостат 7 подсоединен к статору генератора 2. Измеритель 3 мощности подсоединен к вентилю 9 и исполнительному механизму 8. Обратный клапан 10 вентиля сообщен с атмосферой. Дополнительная мощность обратимой электрической машины, передаваемая на статор генератора 2, позволяет уменьшить момент сопротивления его ротора, преодолеваемый дизелем при резком увеличении нагрузки, что приводит к улучшению приемистости дизеля 1 и качества переходных процессов. 2. ил. с