Устройство автоматического управления агрегатом гарантированного питания Советский патент 1992 года по МПК F02D29/06 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к энергетическим агрегатам, и может быть использовано в системах автоматического управления агрегатами гарантированного электропитания, содержащих обратимую электрическую машину и двигатель внутреннего сгорания, связанный с электрической машиной посредством фрикционной шинно-пневматической муфты, и является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 1339279.

По основному авт.св. № 1339279 известно устройство автоматического управления агрегатом электропитания, содержащее двигатель внутреннего сгорания, соединенный при помощи фрикционной шинно-пневматической муфты с обратимой

электрической машиной, источник сжатого воздуха, связанный с пусковым электроприводным пневмоклапаном, выход которого подключен через первый регулятор давления к пневмомотору привода насоса предпусковой смазки двигателя, через первый пневмоклапан, управляющий орган которого гидравлически связан с системой смазки двигателя, к пневмоприводу коленчатого вала, а через управляемый запорный клапан, второй регулятор давления и вертлюг - к муфте. Управляющий орган запорного клапана подключен к выходу пускового пнев- моклапана, Устройство содержит также механизм выключения топливоподачи, управляющий орган которого подключен через второй пневмоклапан с электромаг

ON СЛ

4 00

N3

нитным приводом к источнику сжатого воздуха, электрическую цепь питания обмотки электромагнита привода второго пневмок- лапана и управляемый дренажный клапан, подключенный к выходу второго регулятора давления. Управляющий орган дренажного клапана подключен к выходу второго пнев- моклапана.

Запорный и дренажные клапаны выполнены в виде двух установленных в одном корпусе обратных клапанов с управляющими поршнями и пружиной между клапанами, рассчитанной на разность максимально допустимого и рабочего давления воздуха в муфте, причем полость под вторым (дренажным) обратным клапаном связана с дренажным отверстием в корпусе и пневмоцилиндром, мембрана которого снабжена штоком и возвратной пружиной, а шток мембраны с концевым выключателем, контакты которого включены в цепь питания обмотки электромагнита второго пневмоклапана. Площадь поперечного сечения управляющего поршня первого клапана выполнена больше площади проходного сечения первого клапана и меньше площади поперечного сечения последнего.

В устройстве автоматического управления по авт.св. № 1339279 не может быть реализована возможность уменьшения времени выключения муфты за счет кратковременного увеличения давления воздуха на выходе из второго регулятора давления до величины максимально допустимого значения на период пуска двигателя внутреннего сгорания.

Целью изобретения является уменьшение времени пуска двигателя внутреннего сгорания и перехода электрической машины в режим генератора при аварий- ном отключении напряжения внешней сети. Указанная цель достигается тем, что устройство автоматического управления агрегатом электропитания по авт.св. Ms 1339279 дополнительно снабжено электроприводным пневмоклапаном, связанным с источником сжатого воздуха, нормально открытым управляемым обратным клапаном с управляющим органом, а второй регулятор авления воздуха снабжен управляющим органом, при этом нормально открытый уп- равляемый клапан установлен между выхоом второго регулятора давления и входом во второй обратный клапан запорно-дре- нажного клапана, а дополнительный пнев- моклапан подключен своим входом к источнику сжатого воздуха, а выходом - одновременно к пневмоприводу двигателя и к правляющим органам второго регулятора

давления и нормально открытого управляемого обратного клапана. При открытом дополнительном электронневмоклалане давление воздуха на выходе из второго регулятора давления обеспечивается равным максимально допустимому давлению, нормально открытый управляемый обратный клапан закрывается и исключает выброс сжатого воздуха через дренажный клапан в

0 атмосферу и замыкание конечного выключателя.

При закрытом дополнительном электро- пневмоклапане давление воздуха на выходе из второго регулятора давления обеспечи5 вается равным рабочему давлению.

На фиг.1 представлена схема устройства автоматического управления агрегатом электропитания; на фиг.2 - конструкция второго регулятора давления воздуха,

0 обеспечивающего возможность дискретного изменения уставок регулирования; на фиг.З - конструкция нормально открытого управляемого обратного клапана.

Устройство содержит двигатель 1 внут5 реннего сгорания, соединенный фрикционной шинно-пневматической муфтой 2 с валом электрической машины 3. Источник 4 сжатого воздуха связан с пусковым электроприводным пневмоклапаном 5, выход кото0 рого подключен через первый регулятор 6 давления к пневмомотору 7 привода насоса 8 предпусковой прокачки масляной системы двигателя 1, а через первый нормально закрытый пневмоклапан 9, управляющий ор5 ган 10 которого гидравлически связан с системой смазки двигателя 1, с пневмоприводом 11 коленчатого вала.

Двигатель 1 снабжен механизмом 12 выключения топливоподачи, управляющий

0 орган которого подключен через второй пневмоклапан 13 с электромагнитным приводом к источнику 4 сжатого воздуха, а обмотка 14 электромагнита включена в электрическую цепь к источнику 15 опера5 тивного питания через контакты 16 реле остановки.

Запорно-дренажный клапан 17 выполнен в виде двух обратных клапанов 18 и 19 с установленной между ними пружиной 20.

0 Первый обратный клапан 18 через первый шток 21 жестко связан с первым управляющим поршнем 22, площадь поперечного сечения поршня 22 выбрана больше площади проходного сечения клапана 18 и меньше

5 площади поперечнего сечения клапана 18. Второй обратный клапан 19 связан вторым штоком 23 со вторым управляющим поршнем 24, площадь поперечного сечения которого больше разности площадей поперечных сечений первого обратного клапана

18 и первого управляющего поршня 22. Затяжка пружины 20 рассчитана на разность максимально допустимого и рабочего давления воздуха. Полость под вторым обратным клапаном 19 связана с дренажным отверстием 25 и с пневмоцилиндром 26, мембрана 27 которого связана нажимным штоком 28 с концевым выключателем 29, контакты которого включены в электрическую цепь к источнику 15 оперативного питания и электромагниту 14 параллельно контактом 16 реле остановки. Первый обратный клапан 18 запорно-дренажного клапана 17 включен в пневмомагистраль между источником 4 сжатого воздуха и вторым регулятором 30 давления, выход которого связан через вертлюк 31 с шинно- пневматической муфтой 2. Управляющий поршень 22 подключен к выходу пускового клапана 5. Второй обратный клапан 19 запорно-дренажного клапана 17 подключен к выходу второго регулятора давления 30 через дополнительно установленный управляемый нормально открытый клапан 32, а второй управляющий поршень 24 пневматически связан с выходом второго пневмокла- пана 13. Второй регулятор 30 давления (фиг,2) имеет в корпусе 33 штуцера 34, 35 и 36 для подключения с помощью пневмома- гистралей к первому обратному клапану 18 запорнодренажного клапана 17, к вертлюгу 31 и к клапану 32 соответственно. К корпусу 33 с помощью фланца крепится гильза 37. Соосно внутри гильзы 37 установлен уплотненный относительно ее внутренней поверхности регулирующий поршень 38, жестко связанный с клапаном 39, соосно размещенном в штуцере 34 относительно седла 40. В резьбовом отвертсии гильзы 37 установлен регулировочный стакан 41, внутри которого размещена рабочая пружина 42. На верхней части стакана 41 установлен с помощью резьбы регулировочный колпак 43, внутри которого соосно размещен уплотненный относительно внутренней поверхности управляющий поршень 44. Регулировочный колпак 43 снабжен штуцером 45 для подвода сжатого воздуха к управляющему поршню 44. Перемещение поршня 44 относительно колпака вниз ограничено стаканом 41. Между нижней поверхностью поршня 44 и верхней частью стакана 41 выставляется зазор а, величина которого соответствует перемещению поршня 44 после подачи сжатого воздуха через штуцер 45 такому сжатию пружины 42, при котором давление воздуха на выходе из регулятора возврастает от величины рабочего давления до максимально допустимого значения для муфты 2.

Управляемый нормально открытый об- ратный клапан 32 (фиг.З) имеет в корпусе

47 штуцера 48 и 49 для подключения с

помощью пневмомагистралей к штуцеру

36 регулятора 30 давления и ко второму обратному клапану 19 запорно-дренажного клапана 17. Соосно внутри корпуса 47 установлен клапан 50, уплотненный относительно корпуса 47 и связанный с помощью

0 возвратной пружины 51 со штоком 52, установленным соосно в корпусе 47 посредством резьбового соединения. Шток снабжен штуцером 53, осевым и радиальным отверстиями для подвода управляющего сжатого

5 воздуха к клапану 50. Корпус штуцера 49, установленный соосно в корпусе 47, оборудован седлом 54 клапана 50.

Устройство снабжено дополнительным электроприводным пневмоклапаном 55,

0 связанным по входу с источником 4 сжатого воздуха, а по выходу с пневмоприводом 11 коленчатого вала, со штуцером 45 управляющего поршня 44 второго регулятора давления 30 и со штуцером 53 обратного клапана

5 32. Электромагниты 56 и 57 пневмоклапа- нов 5 и 55 подключены параллельно к источнику 15 оперативного питания через контакты 58 и 59 реле пуска дизель-генератора и дизеля соответственно. Отходящие

0 от контактов 58 и 59 электрические цепи связаны между собой через диод 60 как показано на фиг.1.

Устройство работает следующим образом.

5 В исходном состоянии клапан 17 закрыт за счет разности площадей первого управляющего поршня 22 и проходного сечения клапана 18, а клапан 19 закрыт усилием пружины 20.

0 При срабатывании реле пуска дизель- генератора для пуска двигателя внутренне- го сгорания 1 совместно с электрической машиной 3 замыкаются контакты 58 и подается питание от источника 15 к электромаг5 ниту 56 пневмоклапана 5 для его открытия, после чего сжатый воздух от источника 4 через первый регулятор 6 давления поступает на пневмомотор 7 насоса 8 предпусковой смазки, в двигателе 1 устанавливается дав0 ление масла, открывающее с помощью управляющего органа 10 клапан 9, после чего сжатый воздух поступает на силовой пневматический привод 11 коленчатого вала. Одновременно с этим сжатый воздух от

5 клапана 5 поступает к управляющему поршню 22 клапана 18 запорно-дренажного клапана 17. Клапан 18 открывается и сжатый воздух от источника 4 через регулятор 30 давления и вертлюг 31 поступает в муфту 2.

После запуска дизель-генератора клапан 5 закрывают, Клапан 18 удерживается в открытом состоянии за счет разности площадей поперечных сечений клапана 18 и управляющего поршня 22, а клапан 19 удерживается в закрытом состоянии усилием пружины 20. При работе дизель-генератора сжатый воздух высокого давления подводится через штуцер 34 и зазор между клапаном 39 и седлом 40 во внутреннюю полость корпуса 33 и далее по отводящим штуцерам 35 и 36. При повышении давления на выходе из регулятора 30 усилие от давления воздуха на поршень 38 превышает усилие от пружины 42 - поршень перемещается вверх - клапан 39 садится на седло 40 и перекрывает доступ воздуха высокого давления, При понижении давления на выходе из регулятора пружина 42, преодолевая давление воздуха на поршень 38, перемещает его вниз - клапан 39 открывается. В случае превышения давления воздуха на выходе из регулятора 30 выше рабочего значения для защиты пневмобаллона муфты 2 от разрушения клапан 19, преодолевая действие пружины 20, открывается, при этом обеспечивается стравливание избыточного давле ния воздуха в атмосферу через нормально открытый клапан 32, клапан 19 и отверстие 25 в корпусе запорно-дренажного клапана 17. Одновременно воздух поступает и пйев- моцилиндр 26, мембрана которого прогибается, перемещает шток 28 и замыкает контакты концевого выключателя 29. Обмотка электромагнита 14 второго пневмок- лапана 13 получает питание, клапан 13 открывается и воздух от источника 4 поступает к управляющему органу механизма 12 выключения топливоподачи и к управляющему поршню 24, обеспечивающему полное открытие клапана 19 для быстрого стравли- .вания воздуха из пневмобаллона муфты 2 в атмосферу и закрытие клапана 18, питающего сжатым воздухом шинно-пневмати- ческую муфту 2 от источника 4, При этом происходит разобщение валов двигателя 1 и электрической машины 3 и остановка двигателя 1.

Для сокращения времени пуска двигателя и времени перехода электрической машины на работу в режим генератора при аварийном отключении напряжения внешней сети включается дополнительный электропневмоклапан 55 посредством замыкания контактов 59 реле пуска двигателя, подключающих питание от источника 15 к электромагниту 57 непосредственно и к электромагниту 56 пневмоклапана 5 через диод 60. При этом одновременно с открытием пускового клапана 5 открывают дополнительный клапан 55, подающий дополнительно сжатый воздух к силовому пневматическому приводу 11 коленчатого вала, к управляющему поршню 44 регулятора 30 давления и к штоку 52 клапана 32. При перемещении поршня 44 на величину зазора а под воздействием сжатого воздуха увеличивается сжатие рабочей пружины 42, обеспечивая увеличение давления воздуха

0 на выходе из регулятора 30 давления воздуха до величины, максимально допустимого значения исходя из обеспечения прочности пневмобаллона муфты 2. Одновременно сжатый воздух, пройдя через шток 52,

5 прижимает клапан 50 к седлу 54, чем исключается возможность выброса воздуха повышенного давления через клапан 19 запорно-дренажного клапана 17 в атмосферу и ложного срабатывания защиты от пре0 вышения давления воздуха в муфте 2, После запуска двигателя 1 и включения муфты 2 клапан 55 закрывается одновременно с клапаном 5 с помощью контактов 58 и 59 путем отключения электромагнитов 57 и 56 от ис5 точника 15. После закрытия клапана 55 поршень 44 регулятора 30 давления усилием рабочей пружины 42 возвращается в верхнее крайнее положение выбирая зазор а, в результате чего на выходе из регулятора

0 30 устанавливается рабочее давление воздуха, а клапан 50 нормально открытого обратного клапана 32 усилием пружины 51 отходит от седла 54 в результате чего снимается блокировка защиты муфты 2 от повы5 шения давления.

Нормальная остановка двигателя 1 с отключением муфты 2 происходит в следующей последовательности. После срабатывания реле остановки и замыкания его

0 контактов 16 подается питание от источника 15 к электромагниту 14 клапана 13 для его открытия, сжатый воздух от источника 4 поступает в механизм 12 остановки двигателя, обеспечивающий выключение топлива в

5 двигатель 1, и к управляющему поршню 24, который перекрывает доступ стравливающего воздуха в пневмоцилиндр 26, обеспечивает открытие дренажного клапана 19 для стравливания воздуха из пневмобаллона

0 муфты 2 через нормально открытый клапан 32 в атмосферу и закрытие запорного клапана 18, питающего сжатым воздухом шинно- пневматическую муфту 2 от источника 4. При этом происходит разобщение валов

5 двигателя 1 и электрической машины 3 и остановка двигателя 1.

Формула изобретения Устройство автоматического управления агрегатом гарантированного питания по авт.св. № 1339279, отличающееся

тем, что, с целью уменьшения времени пуска двигателя и перехода электрической машины на работу в режиме генератора при аварийном отключении напряжения внешней сети, оно снабжено дополнительным пневмоклапаном с электромагнитным приводом и нормально открытым управляемым обратным клапаном с управляющим органом, а второй регулятор давления снабжен управляющим органом, при этом нормально

0

открытый управляемый клапан установлен между выходом второго регулятора давления и входом во второй обратный клапан запорно-дренажного клапана, а дополнительный пневмоклапан подключен своим входом к источнику сжатого воздуха, а выходом - одновременно к пневмоприводу двигателя и к управляющим органам второго регулятора давления и нормально открытого управляемого обратного клапана.

Использование: изобретение относится к средствам автоматического управления и предназначено для использования в агрегатах гарантированного электропитания, состоящих из обратимой электрической машины и двигателя внутреннего сгорания. Сущность изобретения: устройство снабжено дополнительным пневмоклапаном с электромагнитным приводом и нормально открытым управляемым обратным клапаном с управляющим органом, при этом второй регулятор давления снабжен управляющим органом. Клапан установлен между выходом второго регулятора давления и входом во второй обратный клапан запорно-дре- нажного клапана, а дополнительный пнев- моклапан подключен своим входом к источнику сжатого воздуха, а выходом - одновременно к пневмоприводу двигателя и к управляющим органам второго регулятора давления и нормально открытого управляемого клапана. 3 ил. -5 Ё

16 25 31 1-

Фиг.

42

Ч

Л

Фиг. 2

48

Фиг.З