Устройство для настройки регулятора частоты вращения дизель-генератора Советский патент 1992 года по МПК G01M15/00 F02D33/00 

(Л

С

Изобретение относится к автоматическому регулированию двигателей внутреннего сгорания. Целью изобретения является повышение точности. Цель достигается тем, что датчик измерения частоты напряжения генератора выполнен в виде измерителя степени затяжки главной пружины регулятора. Уст ройство для настройки регуляторов частоты вращения состоит из формирователя эталонной характеристики 1, выполненного в виде измерителя 2 частоты выходного напряжения, формирователя 3 напряжения смещения и подстроечного потенциометра 4. измерителя 5 степени затяжки главной пружины регулятора, переключателя 6 и дополнительного подстроечного потенциала 7, измерителя 8 напряжения, нуль-органа 9 и измерителя 10 мощности. Устройство позволяет производить с минимальными затратами времени и с высокой точностью настройку регуляторной характеристики регуляторов частоты вращения дизель-генераторов. При этом не требуется применения нагрузочного реостата и многократных запусков дизель генераторов 4 ил

Изобретение относится к автоматическому регулированию двигателя внутреннего сгорания

В процессе эксплуатации дизель-генераторов (ДГ) возникает необходимость в периодической настройке регулятора частоты вращения из-за его разрегулировки.

При настройке добиваются совпадения значений наклонов фактической и эталонной (штатной) регуляторных характеристик. При этом, как правило, используют нагрузочный реостат, позволяющий загружать ДГ различными мощностями.

По значениям мощностей и соответствующим им частотам напряжений строят регу- ляторную характеристику ДГ и сравнивают ее с эталонной. При необходимости осуществляют перенастройку регулятора частоты вращения, повторно строят регуляторную характеристику и снова сравнивают ее с эталонной. Операции повторяют до тех пор, пока не добьются требуемого наклона регуляторной характеристики ДГ Такая настройка трудоемка и требует больших затрат времени

Известно устройство для настройки регулятора частоты вращения ДГ при его работе в параллель с сетью, содержащее механизм крепления, проградуированный диск и регулировочный маховичок с указательной стрелкой, позволяющее избавиться от нагрузочного реостата и облегчить процесс настройки

При использовании известного устройства производят загрузку ДГ, работающего в параллель с сетью, разными мощностями путем изменения степени затягки главной пружины регулятора частоты вращения поворотом регулировочного маховичка в ту или иную сторону относительно гроградуиXJ

СП 00

-N о ел

рованного диска. Причем поворот маховичка на определенное число оборотов и меток диска производят поданным таблицы, в которой значениям углов поворота соответствуют определенные значения частот холостого хода. Измеряя значения мощностей, соответствующих тем или иным поло- жениям маховичка, и пользуясь пересчетной формулой,строят регулировочную характеристику и сравнивают ее с эталонной.

Недостатками данного устройства являются трудоемкость настройки из-за необходимости повторного снятия характеристик после каждой перенастройки регулятора частоты вращения ДГ, а также низкая точность из-за внесения погрешностей при отсчете углов поворота маховичка и снятия показаний с приборов.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, реализующее способ настройки регулятора частоты вращения ДГ, содержащее формирователь эталонной характеристики, состоящий из измерителя частоты выходного напряжения, формирователя напряжения смещения и подстроенного потенциометра, а также переключатель, датчик изменения частоты холостого хода, дополнительный потенциометр, измеритель мощности и нуль-орган.

В известном устройстве сравниваются значения наклонов фактической и эталонной характеристик при различной загрузке ДГ. Постоянство совмещения этих характеристик в точке холостого хода при вращении регулировочного маховичка в ту или иную сторону обеспечивается за счет выработки сигнала, пропорционального углу поворота маховичка, и воздействия на формирователь эталонной характеристики так, чтобы смещение этой характеристики параллельно самой себе было бы таким же, как и аналогичное смещение фактической характеристики.

Недостатком известного устройства является возможность внесения ошибок ввиду некоторого расхождения эталонной и фактической характеристик в точке холостого хода при настройке угла ее наклона путем изменения жесткой обратной связи регулятора, так как при этом происходит частичное изменение степени затях .ки главной пружины регулятора, а следовательно, и частоты холостого хода.

Цель изобретения - повышение точности.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для настройки регулятора частоты вращения дизель-генератора, содержащем формирователь эталонной

характеристики, выполненный в виде измерителя частоты выходного напряжения, формирователя напряжения смещения и подстроечного потенциометра, датчик из- менения частоты напряжения генератора, измеритель мощности, нуль-орган, дополнительный подстроечный потенциометр и измеритель напряжения, причем подстроечный потенциометр включен между выхо- 0 дами измерителя частоты выходного напряжения и первым выходом формирователя напряжения смещения, второй выход которого связан через переключатель с первым выходом датчика изменения частоты 5 напряжения генератора, дополнительный подстроечный потенциометр включен между выходами последнего, вход нуль-органа связан с первым выходом измерителя мощности, а выход - с дополнительным потен- 0 циометром и вторым выходом датчика изменения частоты напряжения генератора, второй выход измерителя мощности связан с первым выходом измерителя частоты выходного напряжения и подстроечным по- 5 тенциометром, а между переключателем и выходом нуль-органа подключен измеритель напряжения, датчик изменения частоты напряжения генератора выполнен в виде измерителя степени затяжки главной пру- 0 жины регулятора.

На фиг.1 представлены графики, поясняющие сущность работы устройства, где: 1,1 -фактические несмещенная и смещенная регуляторные характеристики соответ- 5 ственно;

2,2 - эталонные несмещенная и смещенная характеристики соответственно;

fxx, f xx частота холостого хода для несмещенной и смещенной характеристик 0 соответственно;

fc - частота сети;

fj,,Py,Pj,P) мощности, соответствующие несмещенным и смещенным фактическим и эталонным характеристикам при 5 заданной частоте сети.

При работе в параллель с сетью дизель- генератор загружается определенной мощностью в зависимости от частоты сети, а также положения и наклона регуляторной 0 характеристики.

Если эталонная и фактическая регуляторные характеристики совмещены в точке холостого хода, но имеют различный наклон, то им соответствуют и различные мощ- 5 ности. Изменением наклона фактической характеристики регулятора можно добиться равенства указанных мощностей, т.е. совпадения характеристики в определенной точке. Перемещая характеристики параллельно самим себе, при условии того.

что они совпадают в точке холостого хода, можно проверить совпадение указанных характеристик во всех точках. Однако при воздействии на регулятор с целью изменения наклона его характеристики частота холостого хода дизель-генератора несколько изменится, т.е. будет отличаться от частоты холостого хода эталонной характеристики. Это приведет к снижению точности последующей настройки регулятора. Для повышения точности необходимо чтобы указанному изменению частоты холостого хода регулятора соответствовало бы точно такое же изменение частоты холостого хода эталонной характеристики, Такая корректировка положения эталонной характеристики достигается введением иэм ерителя степени затяжки главной пружины регулятора, который вырабатывает сигнал корректировки, пропорциональный изменению усилия донной пружины, а следоватепьио и частоты холостого хода.

На фиг.2 представлена структурная схема устройства для настройки регуляторов частоты вращения ДГ, где:

1- формирователь эталонной характеристики;

2- измеритель частоты выходного напряжения;

3 формирователь напряжения смещения;

4- подстроечный потенциометр;

5- измеритель степени затяжки глазной пружины регулятора;

6- переключатель;

7- дополнительный подстроечный потенциометр;

8- измеритель напряжения;

9- нуль-орган;

10- измеритель мощности.

Выходы измерителя 2 частоты выходного напряжения, формирователя 3 напряжения смещения, измерителя 5 степени затяжки главной пружины регулятора соединены последовательно, причем последний подключен через контакты переключателя 6. Подстроечные потенциометры 4 и 7 подключены параллельно выходным клеммам измерителя 2 частоты выходного напряжения и измерителя 5 степени затяжки главной пружины регулятора соответственно. Измеритель 8 напряжения через контакты переключателя 6 может подключаться параллельно дополнительному подстроенному потенциометру 7. Нуль-орган 9 подключен первым входом к второй выходной клемме измерителя 10 мощности, а вторым - к второй выходной клемме измерителя 5 степени затяжки пружины регулятора. Первая выходная клемма измерителя

10 мощности соединена с первой выходной клеммой измерителя 2 частоты выходного напряжения.

Измеритель 2 выходного напряжения 5 предназначен для получения напряжения, пропорционального частоте вращения ДГ, и подключается отрицательной полярностью. Он может быть выполнен по типу камертонного измерителя частоты. 0 Формирователь 3 напряжения смещения предназначен для смещения характеристики на выходе измерителя 2 частоты до заданного уровня.

Его схема может быть выполнена ана- 5 логично одной из схем на фиг. 2-3.

Измеритель 5 степени затяжки главной пружины регулятора предназначен для преобразования давления пружины на упругую 0 шайбу в электрический сигнал.

На фиг.З представлена упрощенная схема сопряжения измерителя с регулятором частоты вращения, где:

11 - главная пружина регулятора; 512-плунжер;

13- рычаг;

14- рейка топливного насоса;

15- упругая шайба;

16- грузики;

917 - коромысло;

18- редуктор;

19- тензодатчик;

20- нажимная шайба;

21- цилиндр.

5Преобразование усилия, развиваемого

главной пружиной 11. осуществляется следующим образом.

Пружина 11 через нажимную шайбу 20 давит на упругую шайбу 15, края которой

0жестко закреплены в цилиндре 21. В зависимости от степени затяжки главной пружины 11 будет различным и растяжение шайбы, а следовательно, и наклеенного на нее тензодатчика 19.

5 Тензодатчик может быть выполнен в виде проволочного резистора, а для измерения его сопротивления применена мостовая схема.

Нуль-орган 9 предназначен для визу0 ального наблюдения за значением величины отклонения наклонов фактической и регуляторной характеристик друг от друга. В качестве него может быть использован гальванометр.

5

Измеритель 10 мощности предназначен для измерения активной мощности ДГ и преобразования его значение в напряжение. Он может быть выполнен по типу статического преобразователя мощности на диодах ИМ-1.

Подстроенный потенциометр 4 предназначен для установки требуемого наклона эталонной характеристики.

Дополнительный подстроечный потенциометр 7 предназначен для настройки напряжения на выходе измерителя 5 степени затяжки главной пружины регулятора.

Формирование эталонной характеристики и корректировка ее положения при изменении частоты холостого хода регулятора при его настройке пояснены при помощи фиг.4, где:

1- прямая зависимости напряжения на выходе измерителя 2 частоты выходного напряжения;

2- штатное положение эталонной характеристики;

3- крайнее нижнее положение эталонной характеристики;

4- крайнее верхнее положение эталонной характеристики;

f0 - штатное значение частоты холостого хода;

fMHH, fMaKc минимальное и максимальное соответственно значения частоты холостого хода;

UCM напряжение на выходе формирователя 3 напряжения смещения;

1)макск, иминк - максимальное и минимальное соответственно значения напрях;е- ния корректирующего устройства (измерителя 5 степени затяжки главной пружины регулятора).

Зависимость результирующего напряжения, определяемого выражением

U исм - Un4 + UK,(1)

где Uw- напряжение на выходе измерителя 2 частоты выходного напряжения (определяет эталонную характеристику).

При соответствующей настройке измерителя 5 степени затяжки главной пружины регулятора изменение частоты холостого хода эталонной характеристики при его регулировке будет точно такое же, как и у фактической характеристики.

Устройство работает следующим образом.

После запуска ДГ на соответствующие входы нуль-органа 9 подаются нопр зженмя, пропорциональные активной к ощнооти дизель-генератора, и напряжение, равное алгебраической сумме мапряхенмй с выходов формирователя 1 эталонной характеристики и измерителя Ь степени затяжки главной пружины регулятора. Отклонение стрелки нуль-органа в ту или иную сторону свидетельствуете несоответствии наклона фактической регуляторной характеристики

штатному. В этом случае изменяют наклон регуляторной характеристики таким образом, чтобы стрелка нуль-органа 9 установилась в нулевое положение. Операцию

повторяют для различных значений мощностей, отдаваемых ДГ в сеть.

Таким образом, введение в устройство измерителя 5 затяжки главной пружины регулятора позволяет избежать расхождения

0 фактической и эталонной характеристик в точке холостого хода при вращении регулировочного маховичка, а также при настройке регулятора и тем самым повысить точность настройки.

5 Экономический эффект от применения устройства определяется снижением материальных и временных затрат на настройку регуляторов частоты вращения ДГ.

Косвенный экономический эффект оп0 ределяется повышением экономичности параллельно работающих ДГ за счет более точного совпадения их регуляторных характеристик.

5 Формула изобретения

Устройство для настройки регулятора частоты вращения дизель-генератора, содержащее формирователь эталонной характеристики, выполненный в виде измерителя

0 частоты выходного напряжения, формирователя напряжения смещения и подстроеч- ного потенциометра, датчик изменения частоты напряжения генератора, измеритель мощности, нуль-орган, дополнитель5 чый подстроечный потенциометр и усилитель напряжения, причем подстроечный потенциометр включен между выхода- чи измерителя частоты выходного напряжения и первым выходом формировао теля напряжения смещения,второй выход которого связан через переключатель с первым выходом датчика изменения частоты напряжения генератора, дополнительный подстроечный потенциометр включен меж5 ду выходами последнего, вход нуль-органа связан с первым выходом измерителя мощности, в выход-с дополнительным подстро- S fHb: потенциометром и вторым выходом дйг-nt .а изменения частоты напряжения ге0 ьератора, второй выход измерителя мощности связан с первым выходом измерителя частоты выходного напряжения и подстроеч- ным потенциометром, а между переключателем и выходом нуль-органа подключен

5 измеритель напряжения, от л и чающееся тем, что, с целью повышения точности, датчик изменения частоты напряжения генератора выполнен в виде измерителя степени затяжки главной пружины регулятора.

оо- 4Фиг. 4

8

Фиг.г

Редактор Л.Веселовская

Составитель Б.Усик Техред М.Моргентал

Ш2У Щ

16

111

;

V

Уиг.У

Корректор Л.Лукач