Устройство для регулирования частоты вращения дизель-генераторной установки Советский патент 1992 года по МПК F02D1/04 

Изобретение относится к двигателёст- роёнию, в частности к системам автоматиче- ского регулирования двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано для регулирования частоты вращения вала дизель-генераторной установки.

Известен регулятор частоты вращения вала дизель-генератора, включающий датчик и задатчик нагрузки, коммутатор, усилитель, шаговый двигатель, элемент сравнения, сервопривод и центробежный датчик частоты вращения. Управление положением органа дозирования топливоподачи осуществляется управляющим золотником, который перемещается как под воздействием перемещения подвижного стакана, соединенного резьбовым соединением с валом шагового двигателя, так и под воздействием перемещения центробежного датчика, обусловленного изменением частоты вращения 1. Недостатком известного регулятора является низкое быстродействие при значительных набросах(сбросах) нагрузки. Этот недостаток обусловлен тем, что реализован пропорциональный закон формирования управляющего воздействия.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается путем управления сервоприводом посредством двух золотников.

На чертеже представлена функциональная схема регулятора.

Устройство для регулирования частоты вращения дизель-генераторной установки состоит из центробежного датчика 1 частоты вращения, подвижной втулки 2, тяги 3, управляющего золотника 4. сервомотора 5, привода, органа 6 дозирования топливоподачи, масляного аккумулятора 7 с первой и

VI

00 СЛ СП

второй нагнетательными полостями, насоса высокого давления 8 с всасывающей полостью, подвижного стакана 9, пружины 10, датчика 11 нагрузки генератора 12, элемента 13 сравнения с двумя входами и выходами задатчик 14 тока наг рузки, коммутатора ,15, усилитель 16 и шагового электродвигателя 17с выходным валом 18, при этом центробежный датчик 1 частоты вращения связан посредством подвижной втулки 2 и тяги 3 с управляющим золотником 4, установленным с возможностью сообщения рабочих полостей сервомотора 5 через магистрали низкого 19 и высокого 20 давле10

Одновременно незначительный наброс нагрузки приводит к незначительному перемещению центробежного датчика 1 под воздействием изменения частоты вращения вследствие изменения электромагнитного тормозного момента генератора 12. Поскольку при незначительных набросах нагрузки быстрый контур не работает, т.е. сигнал УЛр не приводит к срабатыванию ключа 5, т.е. источник 23 не подключается к электромагниту 25, то разностный сигнал УДр подается только на вход коммутатора 15, который преобразует его в последовательность импульсов, сдвинутых во времения с первой нагнетательной полостью мае-15 Ни. Эти импульсы, усиливаясь в усилителе

ляного аккумулятора 7. подключенной к16, поступают на обмотки шагового электронасосу 8 высокого давления, пружина 10 установлена между торцом стакана 9 и подвижной втулкой 2, а выход датчика 11 надвигателя 17. который/вращая вал 18. перемещает подвижный стакан 9, так как вал 18 кинематически связан с внутренней час- грузки генератора 12 подключен к первому 20 Тью стакана 9. Перемещение стакана 9 при- входу элемента 13 сравнения, второй вход водит к изменению силы упругости пружины которого связан с задатчиком 14 тока на- -ю и в конечном счете к перемещению втул- грузки, причем обмотки шагового электродвигателя 17 подключены к выходу усилителя 16, вход которого соединен с вы- 25 ходом коммутатора 15,.а выходной вал 18 шагового электродвигателя 17 кинематиче- t ски связан с внутренней частью подвижного стакана с возможностью перемещения последнего.30;

Кроме этого, устройство содержит пита тельный насос 21,.дополнительный управ-.; , ляющий золотник 22, источник 23 опорного

напряжения, управляемый ключ 24 с двумя : перемещается, воздействуя на орган 6 дози- входами и двумя выходами, и электромэг- 35 рования топливрподачи. Задатчиком скоро- нит 25 с подпружиненным якорем 26. при стного режима служит правая половина этом дополнительный управляющий золот- пружины 10, так как установившийся режим ник 22 установлен с возможностью сообще- -, 1 наступает после уравновешивания всех сил. ния рабочих полостей сервомотора 5 участвующих в процессе. При значительных привода органа 6 дозирования топливопо- 40 набросах (сбросах) нагрузки сигнал VM дачи через магистрали низкого 19 и высоко- значителен, т.е; управляемый ключ 24 не го 21 давления с второй нагнетательной ТОЛЬ1СО передает его на коммутатор 15 но и полостью масляного аккумулятора 7, под- подключает источник 23 опорного напряже- ключенного к питательному насосу 21, под- ния к обмотке электромагнита 25. подпру- пружиненный якорь 26 электромагнита. 25 45 жиненный якорь 2б кот0рого перемещает

ки 2. Следовательно, положение тяги 3 изменяется как под воздействием перемещения стакана, так и под воздействием перемещения втулки 2 за счет воздействия от датчика 1 частоты вращения. Перемещение тяги 3 изменяет положение золотника 4, который подключает полости ; сервомотора 5 и магистрали 20 с высоким давлением Pi, создаваемым насосом 8 вы- сокого давления. Под воздействием riepena 1да давлений поршень сервомотора

кинематически связан с дополнительным управляющим золотником 22, а обмотка электромагнита 25 подключена к первому выходу управляемого ключа 24, второй вход которого подключен к входу коммутатора 15, причем входы управляемого ключа 24 соединены соответственно с выходом элемента 13 сравнения и выходом источника 23 опорного напряжения.

50

второй управляющий золотник 22 в любое экстремальное (левое или правое) положение. Золотник 22 подключает полости сервомотора 5 к магистрали 27 высокого давленияР2, создаваемого питательным насосом 21, и к магистрали 19 низкого давления Ро. Под воздействием разности давлений Рг и РО поршень сервомотора 5 сразу уходит в экстремальное положение

.--.,.. г- J , |J4jil- lW l Wf 1W4 I-1 W« I.WfV П ГЮ

Устройство работает следующим обра- 55 (так как 2 Ri) &ыводя оргдн дозирова.

зом-.ния топливоподачи 6 в экстремальное полоПри незначительном изменении нагруз- жение (максимальной или минимальной)

подачи. В этом положений орган 6 дозирования находится столько, сколько необки на выходе элемента 13 сравнения появляется разностный сигнал /Др

0

Одновременно незначительный наброс нагрузки приводит к незначительному перемещению центробежного датчика 1 под воздействием изменения частоты вращения вследствие изменения электромагнитного тормозного момента генератора 12. Поскольку при незначительных набросах нагрузки быстрый контур не работает, т.е. сигнал УЛр не приводит к срабатыванию ключа 5, т.е. источник 23 не подключается к электромагниту 25, то разностный сигнал УДр подается только на вход коммутатора 15, который преобразует его в последовательность импульсов, сдвинутых во време5 Ни. Эти импульсы, усиливаясь в усилителе

двигателя 17. который/вращая вал 18. перемещает подвижный стакан 9, так как вал 18 кинематически связан с внутренней час- Тью стакана 9. Перемещение стакана 9 при- водит к изменению силы упругости пружины -ю и в конечном счете к перемещению втул- t ;

,

перемещается, воздействуя на орган 6 дози- рования топливрподачи. Задатчиком скоро- стного режима служит правая половина пружины 10, так как установившийся режим 1 наступает после уравновешивания всех сил. участвующих в процессе. При значительных набросах (сбросах) нагрузки сигнал VM значителен, т.е; управляемый ключ 24 не ТОЛЬ1СО передает его на коммутатор 15 но и подключает источник 23 опорного напряже- ния к обмотке электромагнита 25. подпру- жиненный якорь 2б кот0рого перемещает

ки 2. Следовательно, положение тяги 3 изменяется как под воздействием перемещения стакана, так и под воздействием перемещения втулки 2 за счет воздействия от датчика 1 частоты вращения. Перемещение тяги 3 изменяет положение золотника 4, который подключает полости ; сервомотора 5 и магистрали 20 с высоким давлением Pi, создаваемым насосом 8 вы- сокого давления. Под воздействием riepena 1да давлений поршень сервомотора

второй управляющий золотник 22 в любое экстремальное (левое или правое) положение. Золотник 22 подключает полости сервомотора 5 к магистрали 27 высокого давленияР2, создаваемого питательным насосом 21, и к магистрали 19 низкого давления Ро. Под воздействием разности давлений Рг и РО поршень сервомотора 5 сразу уходит в экстремальное положение

J , |J4jil- lW l Wf 1W4 I-1 W« I.WfV П ГЮ

(так как 2 Ri) &ыводя оргдн дозирова.

ходимо для уменьшения сигнала УДр, вследствие набора мощности дизель-генераторной установкой. При уменьшении УДр до незначительных пределов быстрый контур отключается ключом 24, что приводит к закрытию дополнительного управляющего золотника 22 под воздействием возвратной упр угой силы пружины, соединенной с якорем 26 электромагнита 25. При этом алгоритм работы регулятора становится аналогичным алгоритму работы при незначительных набросках (сбросах) нагрузки.,

Формула изобретения

Устройство для регулирования частоты вращения дизель-генераторной установки, содержащее центробежный датчик частоты вращения, подвижную втулку, тягу, управ- ляющий золотник, сервомотор привода органа дозирования топливрподачи, масляный аккумулятор с первой и второй нагнетательными полостями, насос высокого давления с всасывающей полостью, подвижный стакан, пружину, датчик нагрузки генератора, элемент сравнения с двумя вхо- дами и выходом, задатчик тока нагрузки, коммутатор, усилитель и шаговый электродвигатель с выходным валом, при этом центррбежный датчик частоты вращения связан посредством подвижной втулки и тяги с управляющим золотником, установленным с возможностью сообщения рабо- чих полостей сервомотора с первой нагнетательной полостью масляного аккумулятора, подключенной к насосу высокого

давления, пружина установлена между торцом стакана и подвижной втулкой, а выход датчика нагрузки генератора подключен к v первому входу элемента сравнения, второй вход которого связан с задатчиком тока нагрузки, причем обмотки шагового электродвигателя подключены к выходу усилителя, вход которого соединен с выходом коммутатора, а выходной вал шагового электродвигателя кинематически связан с внутренней частью подвижного стакана с возможностью перемещения последнего, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, устройство снабжено питатель- ным насосом, дополнительным управляющим золотником, источником опорного напряжения, управляемым клю- чом с двумя входами и двумя выходами, и электромагнитом с подпружиненным якорем, при этом дополнительный управляющий золотник установлен с возможностью сообщения рабочих полостей сервомотора привода органа дозирования топливопода- чи с второй нагнетательной полостью масляного аккумулятора, подключенного к питательному насосу, подпружиненный якорь электромагнита кинематически связан с дополнительным управляющим золотником, а обмотка электромагнита подключена к первому выходу управляемого ключа, второй выход которого подключен к входу коммутатора, причем входы управляемого ключа соединены соответственно с выходом элемента сравнения и выходом источника опорного напряжения.

12

23 16 & 15 и

14

Изобретение относится к двигателест- роению, в частности к системам автоматического регулирования частоты вращения вала дизель-генераторных установок. Цель - повышение быстродействия .регулйрова ния частоты вращения вала дизель-генераторной установки при случайном изменении нагрузки в самых широких диапазонах. Сервоприводом управляют посредством двух золотников. Первый золотник осуществляет функции контура и быстрого регулирования, причем его открывание переводит топливную рейку посредством перемещения поршня сервомотора в положения экстремальных доз топлива. Второй золотник управляет перемещением рейки при незначительных изменениях нагрузки, т.е. когда быстрый контур регулирования не работает. Это позволяет повысить быстродействие на основе сочетания экстремального и пропорционального законов регулирования. 1 ил. w fe

17

27

21