Валогенераторная установка Советский патент 1989 года по МПК B63H23/06 

4 4

t Изобретение относится к судострое- нйю, а именно к судовым энергетическим установкам.

Цель изобретения - улучшение мае- согабаритных показателей, повышение КПД и надежности валогенераторной установки.

На фиг. 1 представлена структурная схема валогенераторной установки со встроенными в линию гребного вала двухрядным планетарным механизмом и валогенератором; па фиг. 2 - кинематическая схема механической части установки; на фиг. 3 и 4 - структурные схемы валогенераторной установки с параллельным расположением валогене- ратора соответственно с преобразователем и с регулируемой машиной; на 1:иг. 5 - кинематическая схема мсханической части установки при расположении первой и второй согласующих пеое- дач соответственно по обе стороны от Двухрядного планетарного механизма; н|а фиг. 6 - то же, с расположением по одну стороны от планетарного механизма.

Валогеиераторная установка подклю- ч ена к главной энергетической уста- цовке, содержащей главный двигатечь 1s гребной вал (вал отбора мощности) 4 и гребной винт 3, через двухрядный 1 ланетарный механизм 4, который своим первым промежуточным звеном (входным Валом) 5 присоединен к гребному ва- лу 2, вторым промежуточным звеном (выходным валом) 6 через соединительную муфту 7 - к валогенератору 8, первым свободным звеном - валом 9 через первую согласующую передачу 10 и первую разобщительную муфту 11 - к регулируемой машине 12, вторым свободным звеном - валом 13 через вторую согласующую передачу 14 и вторую разобщительную муфту 15 - к регулируе- мой машине 12. Последняя электрически подключена через преобразователь 16

4валогенератору 8 (фиг.1 и 3) или непосредственно к второй машине 17 (фиг. 4), присоединенной к валу от- Зора главного двигателя через передачу 18. Налогенератор 8 через выключатель 19 электрически подключен

к шинам 20 электростанции. Па валу регулируемой машины установлен тормоз 21 .

Промежуточное звено (входной вал)

5двухрядного дифференциального механизма представляет собой соединенные

25

-

10 15 20

30 35 40 5

о

Ь

друг с другом водила 22, содержащие сателлиты 23 первого (I) и сателлиты 24 второго ( II) планетарных рядов (количество сателлитов в каждом из планетарных рядов - минимум три) . Первые из сателлитов находятся в зацеплении с солнечной шестерней 25 и эпициклом 26, а вторые - с солнечной шестерней 27 и эпициклом 28. Эпицикл 26 первого (I) ряда представляет собой первый свободный вал, соединенный через первую согласующую передачу 10, включающую зубчатые колеса 29-32, и через первую разобщительную муфту 11 с регулируемой машиной 12. Эпицикл 28 второго (II) ряда представляет собой второй свободный вал, соединенный через вторую согласующую передачу 14, включающую зубчатые колеса 33-36 (фиг. 2), с дополнительным колесом 37 (фиг. 5 и 6), служащим для изменения направления вращения выходного вала второй согласующей передачи 14 по отношению к выходному валу первой передачи 10 и через вторую разобщительную муфту 15 с регулируемой машиной 12.

Работа валогенераторной установки заключается в следующем.

Пусковой режим работы установки осуществляется при запуске главного двигателя 1. В процессе запуска разобщительная муфта 11 первого (I) ряда дифференциального механизма 4 и тормоз 21 включены, разобщительная муфта 15 второго (II) ряда отключена, в результате чего все звенья этого ряда вращаются на холостом ходу. По мере увеличения частоты вращения главного двигателя частота вращения валогенератора 3 пропорционально увеличивается за счет фиксированного передаточного числа их механической связи через зубчатую передачу, включающую входной вал 5, сдвоенное водило 22 (принадлежащее обоим планетарным рядам), солнечную шестерню 25 первого (I) планетарного ряда, выходной вал 6 с соединительной муфтой 7.

При частоте вращения главного двигателя, близкой к минимальному значению его рабочего диапазона, при котором обеспечивается стабилизация частоты вращения валогенератора, достигается близкая к номинальной частота вращения синхронного валогенератора 8, последний возбуждается, преобразователь 16 и регулируемая машина

12 включаются в работу при их питании от валогенератора, тормоз 21 отключается. В результате выполнения этих манипуляций процесс пуска вало- генераторной установки заканчивается. К валогенераторной установке может быть подключена нагрузка через выключатель 19.

Регулируемый режим работы установки со стабилизацией частоты вращения валогенератора осуществляется следующим образом.

Изменение частоты вращения в пер

сопровождающегося уменьшением тока якоря машины 12 до нуля, и последующего отключения первой муфти 11 ,, сопровождающегося изменением полярности тока якоря малины 12, После указанного переключения установка вводится во второй поддиапазон изменения частоты вращения входного вала. Б этом поддиапазоне работа установки осуществляется при нагруженном втором (II) планетарном ряде и переводе на холостой ход первого (I) ряда. Второй поддиапазон также разделяется на две

Изобретение относится к судостроению, а именно к судовым энергетическим установкам. Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей, повышение КПД и надежности валогенераторной установки. Валогенераторная установка подключена к главной энергетической установке, содержащей главный двигатель 1, гребной вал 2 и гребной винт 3. Двухрядный планетарный механизм 4 первым промежуточным звеном (входным валом) 5 присоединен к гребному валу 2, вторым промежуточным звеном (выходным валом) 6 через соединительную муфту 7 - к валогенератору 8, первым свободным валом 9 через первую согласующую передачу 10 и первую разобщительную 11 - к регулируемой машине 12 вторым свободным валом 13 через вторую согласующую передачу 14 и вторую разобщительную муфту 15 - также к регулируемой машине 12. Последняя электрически подключена через преобразователь 16 к валогенератору 8, который через выключатель 19 электрически подключен к шинам 20 электростанции. Первое промежуточное звено (входной вал) 5 двухрядного дифференциального механизма 4 представляет собой соединенные друг с другом водила, содержащие сателлиты 2 первого и сателлита 4 второго планетарных рядов. Первые из сателлитов находятся в зацеплении с солнечной шестерней и эпициклом, а вторые - с солнечной шестерней и эпициклом 8. Эпицикл представляет собой первый свободный вал, соединенный через первую согласующую передачу 10 и первую разобщительную муфту 11 с регулируемой машиной 12, а эпицикл 8 - второй свободный вал, соединенный через вторую согласующую передачу 14 и вторую разобщительную муфту 15 с регулируемой машиной 12. 1 з.п.ф-лы. 6 ил.

вом поддиапазоне (по мере увеличения 15 части: на первой части преобразова- частоты вращения главного двигателя) тель 16 работает выпрямителем (в слукомпенсируется знакопеременным с переходом через нуль изменением частоты вращения свободного вала, работающего с нагрузкой первого (I) планетарного ряда. При этом на части указанного поддиапазона преобразователь 16 работает в выпрямительном (при его исполнении в виде тиристорного блока) или в генераторном (при его исполне- нии в виде электромашинного агрегата) режиме, а регулируемая машина 12 - в двигательном режиме. На другой части первого поддиапазона режимы работы

преобразователя 16 и машины 12 проти- 30 планетарным рядом, за счет соответ

воположны указанным.

Первое обращение режимов работы преобразователя 16 и машины 12 по мере увеличения частоты вращения входного вала 5 планетарного механизма

N

от минимальной до максимальной осуществляется на границе между указанными частями первого поддиапазона и происходит вследствие реверса частоты вращения машины 12 постоянного тока, имеющей независимый постоянный по величине поток возбуждения при знакопостоянном моменте на ее валу, пропорциональном мощности (нагрузке) электропотребителей, питающихся от валогенераторной установки. Реверс частоты вращения машины 12 происходит за счет реверса напряжения на ее якоре, подводимого от преобразователя 16 или от второй машины 17 (ток якоря машины 12 знакопостоянен и пропорцио нален моменту на валу машины 12).

Второе обращение режимов работы преобразователя 16 и машины 12 осуществляется на границе между указанным первым и следующим за ним вторым поддиапазоном изменения частоты вращения входного вала. Обращение происходит за счет включения второй муфты 15,

л

чае использования второй машины 17 последняя работает генератором), а машина 12 - двигателем, на второй части преобразователь 16 работает инвертором (машина 17 - двигателем, а машина 12 - генератором).

Третье обращение режимов работы преобразователя 16 (второй машины 17) и машины 12 осуществляется на границе между указанными частями второго поддиапазона и имеет место вследствие реверса частоты вращения машины 12, работающей совместно с вторым (II)

35

о.,-

0

5

ствующего изменения напряжения на якоре машины 12. Ток якоря машины 12 знакопостоянен и при неизменном направлении ее потока возбуждения противоположен по направлению току якоря в случае работы установки в первом поддиапазоне.

Из изложенного следует, что первое и третье обращения имеют кинематический характер и осуществляются при знакопостоянном (неизменном в случае постоянной нагрузки установки) моменте на валу регулируемой машины, а второе обращение имеет силовой характер и осуществляется при неизменной частоте вращения регулируемой машины. При всех обращениях могут быть полностью исключены динамические перегрузки путем соответствующего регулирования частоты вращения (первое и третье обращения) или тока (второе обращение) регулируемой машины 12 преобразователем 16 (второй машиной 17).

Нерегулируемый режим работы установки может обрабатываться при трех фиксированных значениях передаточного числа механической связи валогенепатора с валом отбора или гребным валом.

При первом фиксированном значении передаточного числа нерегулируемый режим совпадает с заключительной стадией пускового режима, предшествующей возбуждению синхронного валоге- нератора 8, и имеет место при вклю- . ченпых первой разобщительной муфте 11 и тормозе 21 и при обесточенных регулируемой машине 12 и преобразователе 16 (машине 17). Этот режим в отличие от пускового может быть длительным.

| При втором фиксированном значении передаточного числа нерегулируемый режим имеет место при включении первой 11 и второй 15 разобщительных муфт. При таком состоянии муфт мощность от входного вала на валогенера- ijop передается двумя потоками: пер- в|ым - непосредственно через пер- в|ый (I) планетарный ряд (от сдвоенного водила 22 на солнечную шестер- Ню 25), вторым - через эпицикл 26 первого (I) планетарного ряда, согла- йующие передачи 10 и 14 с замкнутыми

азобщительными муфтами 11, 15 и второй (II) планетарный ряд (отх эпицика 28 на солнечную шестерню 27).

При третьем фиксированном значении передаточного числа нерегулируемый режим отрабатывается при включенных второй разобщительной муфте 15 и тормозе 21 .

Фт.г

ормула

6

3 О

бретекия

0

0

5

0

шениями.

i

20

Фиг. 4

ю

19

11

32 1

1LJLS1

$y.,5

14

rJJ

3

tf

Й/г#