Устройство регулирования мощности судовой дизельной установки Советский патент 1990 года по МПК B63H21/14 F02D39/00 

Изобретение относится к судостроению и может быть использовано в системах регулирования двигателей внутреннего сго- , в том числе в комбий ированных судовых энергетических установках, состоящих из основной дизельной и вспомогательной ветрознергетической установок,

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия работы устройства.

На чертеже представлена, блок-схема устройства регулирования мощности судовой дизельной установки,

Устройство содержит датчик 1 расхода топлива (судовой расходомер), датчик 2 скорости судна (судовой лаг), осредняющиё фильтры 3 и 4, генератор 5 импульсов, блок . 6 выработки приращений изменения расхода топлива и блок 7. выpaбoтl Vl приращений изменения скорости судна, блок 6 включает в себя первый регистр 8, цифроаналоговый преобразователь 9, схему 10 выборки и хранения и аналоговый сумматор 11, а блок 7 выработки приращений изменения скорости судна включает в себя, второй регистр 12, третий регистр 13 и цифровой сумматор 14. Устройство содержит также блок 15 деления, блок 16 определения знака частно- го, элемент 17 сравнения, блок 18 задания, блок 19 запретов и ограничений, включающий в себя блок 20 опорных напряжений, блок 21 ограничений, генератор 22 тактовых импульсов и двоичный счетчик 23, Кроме того, Hia выходе устройства установлен орган 24 задания регулятора мощности ди- зельноЯ установки.

Устройство работает следующим образом.

При заданном режиме работы дизельной установки датчик 1 измеряет текущее значение расхода топлива, а датчик 2 - скорости судна. Измеренные значения расхода топлива и скорости судна осредняются в фильтрахЗ и 4. Отсчеты осредненных значений производятся дискретное квантованием, определяемым генератором. 5 импульсов. Период импульсов генератора 5 превышает время переходного процесса судна по скорости и равен 2-5 мин.

Изменение расхода топлива и скорости судна за этот период определяется блоками 6 и 7 выработки приращений. В первом регистре 8 блока 6 запоминается код текущего значения расхода топлива. С выхода цифро- аналогового преобразователя 9 напряжение, соответствующее этому текущему значению, подается на один вход аналогового сумматора 11, на другой вход которого подается напряжение с выхода схемы 10

выборки и хранения, соответствующее предыдущему значению расхода топлива. На выходе аналогового сумматора таким образом формируется величина приращения расхода топлива за период квантования, подаваемая на один вход блока 15 деления, а

также в блок 21 ограничений.

Во втором регистре 12 блока 7 выработки приращений скорости судна запоминается код текущего значения скорости судна, а в третьем регистре 13 - код предыдущего значения. Эти коды сравниваются в цифровом сумматоре 14, на выходе которого формируется код величины приращенцл

5 скорости судна за период квантования, подаваемый на второй вход блока 15 деления.

В блоке 15 осуществляется деление аналогового напряжения на цифровой двоич0 ный код, что позволяет упростить его , Схемное решение при заданной точности вычислений, равной 0,1%, На блок 16 определения знака частного из цифрового сумматора 14 приходит информация о знаке

5 величины Д V, в зависимости от знака блок 16 пропускает сигнал ДО/A.V с выхода блока 15 деления с коэффициентом передачи К 1, либо К -1. Величина частного от деления с выхода блока 15через блок 16опреде0 ления знака частного подается на один вход элeмe ffa 17 сравнения, на другой вход которого подается сигнал от блока 18 задания. Величина их рассогласования через блок 19 запретов и ограничений подается на орган

5 24 задания режимов работы дизельной установки.

Таким образом, схема формирует закон регулирования вида 40и С-ДС/ДУ,,

где и - сигнйл управления;

С - постоянная;

ДО - приращение расхода топлива;

Д V - приращение скорости судна.

45 Постоянная С зависит от требуемой средней скорости судна, от района плавания судна и времени года и задается в блоке 18 задания.

В блоке 19 запретов и ограничений осу50 ществляется защита дизельной установки от ее вывода за предельные и аварийные режимы, В блоке 20 опорных напряжений формируются предельные значения по тепловой перегрузке, частоте вращения вала и

55 величине минимальной нагрузки дизельной установки.

Блок 21 ограничений, в зависимости от величины и знака параметров Д V и ДО, определяет направление счета и количество

импульсов, которые поступают на суммирующий или вычитающий входы двоичного счетчика 23 от генератора 22 тактовых импульсов. Происходящее при этом изменение цифрового кода на выходе двоичного счетчика 23 определяет работу органа 24 задания на выходе устройства.

Таки.м образом, устройство периодически измеряет текущее значение скорости V судна и расхода топлива G, при этом вычис- ляет их изменения приращения за период квантования А V и А G, формирует оптимальный закон регулирования U С - А G/A V и обеспечивает работу дизельной установки в оптимальном режиме с заданной точностью и е. При режиме работы в окрестности точки оптимума обеспечивается стабилизация уп- равляющего воздействия, при изменении внешних условий и соответствующем изменении величины AG выполняются последова- тельные знакоопределенные поисков ые шаги в сторону новой точки оптимума. При достижении одного из предельных ограничений (тепловая перегрузка, предельная частота вращения и минимальная нагрузка дизельн ой установки) обеспечивается ста- билизация режима у данной рабочей точки.

-

Формула изобретения Устройство регулирования мощности судовой дизельной установки, содержащее датчик скорости судна и датчик расхода топлива, первый и второй осредняющие фильтры, блок деления, элемент сравнения, блок и орган задания изменения режима работы дизеля, причем выход датчика расхода топлива соединен с первым осредняющим фильтром, а выход датчика скорости судна соединен с вторым осредняющим фильтром, при этом первый вход элемента срав- нениясоединен с выходом блока

задания, отличающ ее с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия работы устройства, оно снабжено первым и вторым блоками выработки приращений измеряемых величин расхода топлива и скорости судна, блоком запретов и ограничений, генератором импульсов и блоком определения знака частного, при

этом первый блок выработки приращений расхода топлива включает в себя первый регистр, цифроаналоговый преобразователь, схему выборки и хранения, аналоговый сумматор, причем вход первого регистра соединен с выходом первого ос- редняющего фильтра, а выход через цифро- аналоговый преобразователь соединен со схемой выборки и хранения и с одним входом аналогового сумматора, второй вход ко- торого соединен с выходом схемы выборки и хранения, а выход соединен с первым входом блока деления, при этом второй блок выработки приращений скорости судна включает в себя второй и третий регистры и цифровой сумматор, причем вход второго регистра соединен с выходом второго ос- редняющего фипьтра, а выход соединен с входом третьего регистра и одним входом цифрового сумматора, другой вход которого соединен с выходом третьего регистра, при этом первый выход цифрового сумматора соединен с вторым входом блока деления, а выход генератора импульсов соединен с входами управления первого и второго ос- редняющих ф1)льтров, первого, второго и третьего регистров, аналогового и цифрового сумматоров, причем вход блока определения знака частного соединен с выходбм блока деления, а выход соединен с вторым входом элемента сравнения, при этом вход управления блока определения знака частного соединен с вторым выходом цифрового сумматора, s блок запретов и ограничений включает в себя блок опорных напряжений, блок ограничзний, второй генератор импульсов и двоичный счетчик, причем первый вход блока ограничений соединен с выходом блока опорных напряжений, второй вход соединен с выходом второго генератора импульсов, третий вход соединен с выходом элемента сравнения, четвертый вход соединен с выходом аналогового сумматора, при этом первый выход блока ограничений соединен с суммирующим входом двоичного счетчика, а второй выход соединен с вычитающим входом двоичного счетчика, выход которого соединен с органом задания изменения режима работы дизеля.

Изобретение относится к судостроению и может быть использовано в системах регулирования двигателей внутреннего сгорания, в том числе в комбинированных судовых энергетических установках, состоящих из основной дизельной и вспомогательной ветроэнергетической установок. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия работы устройства. В устройство, содержащее датчик 2 скорости судна, датчик 1 расхода топлива, осредняющие фильтры 3, 4, блок 15 деления, элемент 17 сравнения, блок и орган задания изменения режима работы дизеля, введены первый 7 и второй 8 блок выработки приращений измеряемых параметров - скорости судна и расхода топлива, а также блок 19 ограниченний и запретов с соответствующими связями. 1 ил.