ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОГО Советский патент 1969 года по МПК B60K31/06 

изобретение относится к области систем управления и предназначено для использования в судовых силовых установках.

Известны системы управления судовыми силовыми установками, в которых командные сигналы передаются по трем линиям связи.

Предложена система, отличающаяся тем, что для сокращения числа линий связи и увеличения быстродействия автоматическое управляющее устройство содержит две одинаковые ячейки командных сигналов «вперед и «назад ; вход элемента сравнения первой ячейки соединен через разрещающее реле с командной линией «обороты вперед, а его выход соединен с соплом первого реле этой ячейки и с управляющей камерой первого реле второй ячейки; вход элемента сравнения второй ячейки через разрещающее реле соединен с командной линией «обороты назад, а его выход соединен с соплом первого реле этой ячейки и с управляющей камерой первого реле первой ячейки; в каждой ячейке выход первого реле подключен к соплам второго и третьего реле, управляющая камера второго реле соединена с выходом третьего реле, реализующего операцию запоминапия.

Кроме того, для упрощения перехода с аварийного управления на дистанпионное автоматическое и обратно командный канал распределительного устройства соединен с разрещающими реле при положении органа управления, соответствующего нулевой подаче топлива.

Система также отличается тем, что для повышения надежности выходные преобразователи соединены непосредственно с исполнительными органами. Схема системы дана на чертеже. В состав системы ДАУ входят следующие

устройства:

1) Универсальный выносной коммутационный пост /, который предназначается для кодирования и передачи в систему управления команд оператора. Пост состоит из распределительного механизма и пневматических элементов.

В распределительпый механизм входят закрепленные на одном валу рукоятка 2 и кулачковые щайбы: 3 - «вперед, 4 - «назад, 5 - задания скоростного режима, а также свободно насаженная на вал шайба 6 включения поста, которая поворачивается кнопкой 7.

К пневматическим элементам поста отпосятся: клапан «вперед 8, предназначенный для коммутирования задатчика 9 с линией JO передачи управляющих воздействий при работе «вперед ; клапан // «назад, предназначенный для коммутирования задатчпка 9 с

при работе «назад ; задатчик 9, который служит для формирования аналогового сигнала, сопоставленного углу поворота рукоятки из среднего положения; клапан 13 для включения поста путем соединения линии 14 подвода питания со входом 15 задатчика. Выход 16 задатчика 9 соединен с параллельно соединенными входами клапанов 8 vi 11. Тем самым сокращено количество дистанционных связей до двух. Аналоговый сигнал задания скоростного режима от выхода задатчика передается в линию 10 «вперед при переводе рукоятки из зоны 17 «стоп в зону 18 работы «вперед или в линию 12 «назад при переводе рукоятки в зону 19 работы «назад.

2) Автоматическое уиравляющее устройство (АУУ) 20, предназначенное для формирования управляющих воздействий в соответствии с алгоритмом управления и передачи этих воздействий к исполнительным устройствам на двигателе и его механизмах, которое располагается в непосредственной близости от двигателя.

Оно состоит из блоков: приемио-усилительного 21, разгрузки 22, управления реверсивнопусковой системой и регулятором двигателя 23. Блоки построены из элементов УСЭППА.

Приемно-усилительный блок предназначен для разделения непрерывного и дискретного сигналов, принимаемых от выносного поста по одной линии связи; ускорения приема дискретных управляющих воздействий, а ускорения действия системы ДАУ при реверсировании; осуществления блокировки, которая исключает возможность дистанционного автоматизированного управления, в том числе и регулятором 24, пока отсутствует сигнал о готовности дизеля к управлению посредством системы ДАУ, например штурвал 25 аварийного управления дизелем не находится в положении ДАУ - эта блокировка значительно упрощает переход с ДАУ на аварийное управление и обратно.

Приемно-усилительный блок состоит из следующих элементов: на входе его установлены реле 26 и 27 включения ДАУ по сигналу РпВыходы этих реле связаны с клапаном «ИЛИ 28, передающим аналоговый (отмечено ) сигнал 921 задания скоростного режима, и элементами сравнения 29 и 30, вырабатывающими дискретные команды «вперед и

«назад соответственно по сигналам Pai и РпТаким образом, обеспечивается разделение цепей непрерывного и дискретного действия. Каждый из элементов сравнения 29 п 30 связан с реле 31 и 32 так, что на выходах gai и (721 реле реализуются функции запрета от переменных, выдаваемых на выходах элементов сравнения 30 и 29 соответственно. Указанная связь в процессе реверса позволяет ускорить действие системы. Уставка срабатывания (давление подпора) элементов сравнения выбирается из соображений получения оптимального быстродействия цепи «пост 1 - линия дистанционной связи 10, 12 - блок 21 при наполнении и опоражнивании трубопроводов. 5 Блок разгрузки 22 предназначен для передачи преобразованных в соответствии с алгоритмом управления управляющих воздействий к различным устройствам системы ДАУ в период реверса и пуска; разгрузки устройств системы ДАУ от давления сжатого воздуха после окончания операций пуска (реверса) при сохранении сигнала в линии дистанционной связи; отключения всех устройств системы ДАУ при снятии сигнала в линии дистанционной связи; формирования сигналов, разре5 тающих передачу сигнала задания скоростного режима от АУУ к механизму настройки регулятора.

В состав блока разгрузки входят: две ячейки, состоящие из реле 33, 34, 35 и 36; реле 37

0 и 38, включенные по схеме запрета; элемент «ИЛИ 39; усилители мощности 40, 41, 42. Ячейка, состоящая из реле 33 и 35 (34 и 36), служит для формирования на выходах блока усиленных по мощности сигналов (722 (22) и (722, выдаваемых в период реверса и пуска двигателя «вперед («назад) при наличии

сигнала qii ((2i); снятия сигналов (722 (22) и 22 при сохранении сигнала (721(21) и подаче на вход блока 22 сигнала 23 . который выдается блоком 23 по окончании пуска двигателя; запоминания сигналов

п44

(() И 22 1 (22 1) после СНЯТИЯ СИГ5

5 нала ()2з снятия всех сигналов и подготовки к выполнению нового цикла операций при

(721 О ((721 : 0).

Реле 37 и 38 служат для предотвращения возможности приема сигнала аз не той ячей0 кой, в которую он адресован.

Блок 23 управления реверсивно-пусковой системой и регулятором предпазначен для выдачи стон-устройству 43 сигнала «стоп (23 0) в соответствии с командой от вынос ного поста (Pzi 0 и Psi 0) или в процессе реверсирования работающего двигателя, когда Р21 1 и РЛ 0 или Р21 0 и при

рассогласовании команды на изменение на0 правления вращения - 22 1, и 22 1

21S

или (/22 0, (722 1 И 22 - 1 С ОДНОЙ СТОрОНЫ

И положения исполнительного механизма

ffсл

реверса 44 - 1 и Р23 О или Р23 О и Раз 1 и действительного направления вращения коленчатого вала - и 0 или 23 0 и 23 1 - с другой; выдачи сигнала «стоп и сохранения его после приведения исполнительного механизма реверса в соответствии с командой - Я23 0 и Р23 0 при 23 1 или PZS 1; отмены сигнала «стоп, когда направление вращения соответствует команде, т. е. становится Р2з 0; а ханизма настройки 45 регулятора с атмосферой (23 0), начиная с oмeнla восприиятня АУУ сигнала на вынолнение реверса илн остановки (qyi 0 и (722 0) и до окончания двигателя в требуемом нанравлении («722 1 или (); формирования сигналов и (/оз и передачи их выходным усилителям 46 и 47 для .выполнения операций торможения и пуска с контролем в каждом случае по требуемой скорости вращения (Р2з), контроля времени подачи пускового воздуха. 3) Комплект информационных устройств, предназначенных для формирования и передачи в АУУ сигналов, характеризугондих состояние дизеля и его агрегатов. К таким устройствам относятся: Концевой индикатор 48 ноложения механизма реверса 44, который служит для выдачи гg сигналов 23 и Р2з, когда требуется перевод механизма реверса соответственно для работы «вперед и «назад и сигналов и Р23, когда положение механизма реверса отвечает команде - соответственно «вперед н «назад. Индикатор состоит из клапанов 49, управляемых кулачками 50, которые посредством рычага 51 кинематически связаны с механизмом реверса. Концевой индикатор 52 направления вращения предназначен для выработки сигналов Р23 вращения коленчатого вала «вперед и Руз при вращепии «назад. Индикатор при наличии в процессе реверса (пуска) сигнала (/22 своим фрикционным чувствительным элементом 53 приходит в контакт с диском 54, кинематически связанным через привод 55 с коленвалом. Открытие одного из клапанов 56 происходит в результате поворота в ту или иную сторону передачи 57, связанной с чувствительным элементом 53. Концевой индикатор 58 нулевой подачи топлива, служащий для передачи к выходным усилителям 59 и 60 реверса сигналов Р23 и Р23 в том случае, когда подача топлива отсутствует. Индикатор состоит из двух клананов 61, управляемых посредством механической передачи 62, кинематически связанной с тягой 63, посредством которой устанавливается требуемая подача топлива. Выключатель 64 предназначен для отключения системы ДАУ нри переходе на управление с аварийного поста 65 и включения системы ДАУ при обратном переходе. Датчик 66 скорости вращения с усилителем служит для выработки аналогового сигнала Р23, сопоставленного скорости вращения коленвала. Сигнал на выходе датчика формируется как давление, необходимое для баланса сил - центробежной и от воздействия струи - на заслонке 67. перекладкой механнзма реверса «вперед и «назад, а также уснлнтели 47 н 46, предназначенные соответственно для управления пусковой системой и тормозным воздухораспределителем помимо блокировок. Выходные усилители открываются по сигналу от АУУ или в результате механического воздействия от органов управления поста 65 (носле отключения ДАУ) и на выходе выдают сигналы в виде давления пускового воздуха. К механизмам дизеля, обеспечивающим пуск и торможение, а также управление подачей топлива, относятся: механизм 68 блокировки с валоповоротным устройством, главный пусковой клапан 69, цилиндровые клапаны пуска 70, 71, тормозпой воздухораспределитель 72, кулачковый распределительный вал 73, топлнвные насосы 74, муфта 75. При ручном управлении с аварийного поста 65 используются следующие органы: штурвал 25 для воздействия посредством кулачкового механнзма 76 и тяги 63 на рейку топливных насосов 74 прн отключенном регуляторе 24; рукоятка машинного телеграфа 77 для управления перекладкой исполнительного механизма реверса; рукоятка 78 - для управления механизмами пуска и торможения (69, 70, 71 и 72). На указанные органы в случае ручного управления действуют блокировки, которые исключают возможность перемещения: рукоятки 78 и пружинной тяги 79, если штурвал 25 находится в положении ДАУ (блокировка осуществляется посредством профильной шайбы 80, рычага 81 и задвижки 82); коромысла 83 для открытия одного из усилителей 59 или 60, если тяга 63 не находится в положеппи, соответствующем нулевой подаче топлива (блокировка реализуется с помощью подпружиненной скобы 84, или рукоятка не находится в исходном положении, т. е. открыт один пли оба усилителя 47 и 46 (блокировка реализуется подпружиненной скобой 85); рукоятки 78 и тяги 63 до окончания перекладки иснолнительного механизма реверса (блокировка осуществляется скобами 84 и 85, которые фиксируются от перемещения коромысла 83 до тех пор, пока механизм реверса, придя в требуемое положение, посредством рычагов и тяг 86 не переместит коромысло в пространство между пазами скоб). Для управления посредством системы ДАУ необходимо подвести питание ко всем ее устройства и, установив штурвал 25 в положение ДАУ, включить выключатель 64 (Pli 1). В процессе дистанционного автоматизированного управления предусматривается выполнение следуюи их блокировок: управление дизелем разрешается только после выполнения всех операций по его подготовке к ДАУ; перекладка механизма реверса возможна только, когда подача топлива отключена; прн перекладке механизма реверса рейка топливных

насосов удерживается на нулевой подаче до начала вращения в заданном направлении, подача контрвоздуха при реверсировании допускается только после перекладки механизма реверса; начало подачи контрвоздуха при реверсировании контролируется по оборотам; декомпрессия цилиндров с помощью воздухораспределителя 72, выполняемая при реверсировании, прекращается в начале первого оборота в требуемом направлении; конец подачи пускового воздуха контролируется по оборотам, соответствующим устойчивой работе дизеля на топливе; пуск дизеля осуществляется при минимальном затяге пружины измерителя регулятора скорости; для обеспечения плавности работы дизеля настройка регулятора скорости осуществляется с замедлением; беспорядочная и частая перестановка рукоятки дистанционного управления не вызывает неправильного функционирования системы ДАУ; исключается возможность подачи пускового воздуха в цилиндры работающего на топливе дизеля при выходе из строя датчика скорости или какого-либо другого механизма. Возможность пуска дизеля при включенном валоповоротном устройстве исключается конструкцией системы пуска (наличием блокировки 68 с валоповоротным устройством).

Для пуска дизеля, остановленного после работы в том же направлении, например, «вперед, на входе АУУ 20, вследствие перестановки рукоятки 2 в требуемое положение зоны 18,

формируется сигнал Pi. Изменение сигнала

,1 ОТ О до заданного уровня, определяющего требуемый после пуска скоростной режим, нротекает по экспоненциальному закону. В блоке 21 соответствующий дискретный сигнал (721 1 на выходе формируется с некоторым запаздыванием, определяемым настройкой срабатывания элемента 29. Одновременно на другом выходе блока формируется сигнал (721 . Таким образом разделяются дискретный и непрерывный сигналы.

Наличие на входе блока 22 сигнала 1 приводит к формированию на одном его выходе усиленного но мощности (элементом 41

сигнала (722 1, который одновременно передается к блоку 23 и концевому индикатору 48, и на другом - по цепи из элементов 39 и 42-

сигнала (722 , который передается к индикатору 52.

Вследствие того что распределительный вал 73 и механизм 44 остановленного двигателя находятся в положении, соответствующем выполняемому маневру, к блоку 23 от индикатора 48 передается сигнал 1 разрещения пуска. На выходе блока 23 формируется сигнал (723 1, который передается к выходному усилителю 47. Начинается пуск диПри пуске дизеля порция топлива определяется свойствами регулятора скорости 24, который включается, когда на выходе блока 23

формируется сигнал , обусловленный наличием сигнала 22 1. Сигнал qzs снимается (пусковая система дизеля разгружается), когда дизель начинает устойчиво работать на топливе, что контролируется в блоке 23 по уровню, сопоставленного скорости вращения

коленчатого вала сигнала Ям . Одновременно прекращается отсчет времени

и возникает сигнал 923 1- Наличие этого сигнала на входе блока 22 вызывает срабатывание ячейки из элементов 35 и 33, которая

I5

запоминает снятие сигналов 22 и 1722 и нередает к блоку 23 сигнал (722 1 на весь период, пока сигнал 2i 1. В свою очередь сигнал (723 снимается, так как 22 0 и, как следствие этого, Р23 0.

Таким образом, устройства системы ДАУ

разгружаются от давления сл атого воздуха.

При возникновении на входе блока 23 сигнала

1 на выходе блока формируется сигнал

4

(723, который заданным темном достигает уровня сигнала c72i

Двигатель, благодаря плавному изменению сигнала задания оборотов в приемнике, переводится регулятором 24 на требуемый скоростной режим. Изменение скоростного режима в процессе работы осуществляется изменением

,

величины р21 посредством перемещения рукоятки 2 в зоне 18.

Для реверсирования «назад дизеля, работающего «вперед, на входе АУУ в результате перемещения рукоятки 2 из зоны 18 в зону

9 формируется сигнал P2i. В связи с выполняемым блоком 21 ускорением приема управляющего воздействия - в данном случае

Р21 - и наличием олокировки, исключающей одновременное существование на выходах блока двух дискретных сигналов 21 1 и 2i 1,

когда P2I и P2I одновременно превыщают величину уставки элементов 29 и 30, при

2

воспринятии сигнала 21 обращается в О независимо от текущего значения , При 21 0 становится (722 0, что приводит к отключению цепи задания в блоке 23 и снятию

максимальным темпом сигнала 922 независи з

МО от характера изменения сигнала qzi . При

рассогласовании задания (2з) с действительной скоростью вращения на величину, превышающую степень неравномерности регулятора 24, последний отключает подачу топлива. Скорость вращения коленвала падает. Вытельности сокращает время реверсирования. Преимуществом такого способа является то что отключение подачи топлива при реверсировании производится с учетом динамических свойств дизельной установки и характера маневра и вызывается ускоренным восприятием

1

подаваемой команды (21). Когда принимает зпачение, меньшее уставки элемента 28, формируется qzi 1. Наличие этого сигнала на входе блока 22 вызывает формнрование сигнала 922 1, который передается к блоку 23 и индикатору 48, а также сигнала (22 1, который передается к индикатору 52, заставляя его включаться. Поскольку коленчатый вал, увлекаемый винтом, продолжает вращаться «вперед, на выходе индикатора 52 формируется сигнал Раз 1. В то же время на выходе концевого индикатора 48

возникает сигнал Раз 1- Вследствие одновременного наличия на входах блока 23 сигналов 22 1, и на его выходе формируется (723 0, что вызывает срабатывание стоп-устройства 43. Перемещение тяги 63 на нулевую подачу контролируется индикатором 58. Сигнал Раз 1 передается к выходному усилителю 60, инициируя его срабатывание, что вызывает перекладку механнзма реверса «назад (влево по схеме) и переключение концевого индикатора 48. При этом становится Раз 0 и Раз 1. Вследствие снятия Pfa выходной усилитель 60 закрывается. Перекладка завершена. Сигнал Р23 1 при падеНИИ Раз до величины, соответствующей скорости вращения, при которой может быть начато торможение дизеля, обусловливает выдачу блоком 23 одновременно двух сигналов q23 1 и (. Эти сигналы инициируют срабатывание выходных усилителей 47 и 46. Начинается интенсивное торможение дизеля контрвоздухом (механизмом 69, 70, 71 и 73) с декомпрессией цилиндров вблизи верхней мертвой точки (воздухораспределитель). Скорость вращения падает до нуля. В начале первого оборота «назад на выходах индикатора 52 становится Раз 0 и Раз 1, что вызывает появление q-23 1, т. е. включение регулятора скорости. Начинается пуск дизеля. Устройство н блоки системы при пуске работают аналогично тому, как было рассмотрено выше, с той лншь разницей, что в блоке 22 сигнала (/2з воснринимается элементом 38 и запоминается ячейкой из элементов 36 и 34, которые формиру4„3

ют сигнал (722 , эквивалентный сигналу аа.

Необходимо отметить, что надежность управления при использовании данной системы ДАУ повышается благодаря запоминанию сигнала (723 1 и отключению после маневра концевых индикаторов и цепей блока 23, обеспечивающих реверсирование и пуск дизеля. Так, например, при выходе-из строя датчика 66

скорости (Раз 0) не происходит подачи пускового воздуха в цилиндры работающего на топливе дизеля, хотя 1.

Остановка дизеля осуществляется в результате перемещения рукоятки 2 в среднее положение, когда Pli 0 н Pai 0. При этом также ( и аз 0, что вызывает срабатывание регулятора на стон. Регулятор может быть приведен в стоповое состояние н в результате снятия сигнала Pai (Р том также

становится qli 0, qli 0 и qli 0).

Такая возможность иснользуется для упрощения перехода к ручному управлению установкой штурвала 25 на требуемую подачу топлива н закрытие.м кланана выключателя 64. При наличии сигналов остановки, воспринимаемых блоком 21, АУУ возвращается в исходное состояние, и выполнение маневра прекращается на любой промежуток операции.

Предмет изобретения

1.Пневматическая система дистанционного автоматнзнрованпого управления главной судовой дизельной установкой, содержащая выносные посты управления н автоматическое управляющее устройство, выполненное на пневматических дискретных и аналоговых элементах, отличающаяся тем, что, с целью сокращения числа линий связи и увеличения быстродействня, автоматическое управляющее устройство содержит две одипаковые ячейки командных сигналов «вперед и «назад ; вход элемента сравнения первой ячейки соединен через разрешающее реле с ко: андной линией «обороты вперед, а его выход соединен с соплом первого реле этой ячейки и с управляющей камерой первого реле второй ячейки; вход элемента сравнения второй ячейки через разрешающее реле соединен с командной линией «обороты назад, а его выход соединен с соплом нервого реле этой ячейки и с управляющей камерой первого реле первой ячейки; в каждой ячейке выход первого реле подключен к соплам второго п третьего реле, управляющая камера второго реле соединена с выходом третьего реле, реализующего операцию запоминания.

2.Пневматическая система по п. 1, содержащая распределительное устройство и два разрешающих реле, входы которых соединены с командными линиями «обороты вперед и «обороты назад, а выходы с элементами сравнения ячеек «вперед и «назад, отличающаяся тем, что, с целью упрощения перехода с аварийного управления на дистанционное автоматическое и обратно, командный канал раснределительного устройства соединен с разрешающими реле при положении органа управления, соответствующего нулевой подаче топлива.