Устройство для управления многовальной силовой установкой Советский патент 1980 года по МПК G05D13/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОВАЛЬНОЙ

1

Изобретение относится к устройствам управления параллельной работой многоагрегатного автономного привода производственных механизмов и может быть использовано, например в дизельном приводе буровых установок.

В известном регулирующем устройстве, содержащем двигатели внутреннего сгорания и индукционные электромагнитные муфты, для возбуждения индукционных электромагнитных муфт на валу дизелей установлены шунтовые генераторы постоянного тока, обладающие релейной характеристикой напряжения якоря от скорости вращения, с ограниченной величиной предельного напряжения, устанавливаемого оператором для различных значений максимального момента, передаваемого муфтой. Такое устройство в сочетании со схемой управления током возбуждения шунтовых генераторов осуществляет автоматический прием и сброс нагрузки, позволяет регулировать скорость вращения и момент трансмиссии в широких пределах и ограничивает максимальную величину передаваемого момента 1. СИЛОВОЙ УСТАНОВКОЙ

Однако, отсутствие в такой системе пропорционального, распределения нагрузки между параллельно работающими силовыми агрегатами снижает техникоэкономические показатели привода.

Ближайшим по технической сущности является устройство для управления Многовальной силовой установкой, содержащее каналы управления двигателя-;

10 ми, каждый из которых состоит из датчика скорости, первый ёыход которого соединен с первым входом первого элемента сравнения, датчика пусковйх оборотов, исполнительного элемента,

15 подключенного через регулятор скорости к двигателю, на валу которого установлена электромагнитная муфта, подключенная к: выходу блока управления, а также задатчик скорости, под20

ключенный ко вторым входам первых элементов сравнения, выходы которых соединены с первым и вторым входами логического блока, выходы которого подключены к исполнительным элементам, второй элемент сравнения, входы которого подключены к датчикам скорости, а выход соединен с третьим входом логического блока, четвертый и пятый входы которого подключены

30 к датчикам пусковых оборотов 2. Известное устройство, осуществляя выравнивание нагрузки между двигателями, работающими на механизмы с вентиляторной характеристикой, не обеспечивает распределение нагрузки на внешних регуляторных характеристиках, пропорционально номинальной мощности дизелей при работе их на общую нагрузку с постоянным моментом сопротивления. Нарушение нагрузки ди зелей пропорционально их номинальной мощности при работе на внешних регуляторных характеристиках приводит к перегрузке опережающего двигателя и преждевременному выходу его из строя. Кроме того, это устройство не обеспечивает пропорциональную загрузку дизелей, если хотя бы один из них снабжен асгатическим регулятором. , , . : : Целью изобретения является повыие ние точности устройства. Эта цель достигается тем, что уст ройство содержит датчик скорости вра щения привода, задатчик режима работ муфт, дополнительный логический блок третий-и четвертый элементы сравнени и датчики крутящего момента, установ ленные на валах дви гател й и соеди нённые с входами третьего элемента сравнения, выход которого подключен к первому входу дополнительного логи ческого блока, выходы которого подключены соответственно к входам блоков управления, второй вход дополнительного логического блока, подключен к выходу четвертого элемента сравнёния, входы которого соединены соответственно с датчиком скорости враще ния привода и задатчиком режима ра. боты муфт, а третий и четвертый вход дополнительного логического блока подключены соответственно к датчикам пусковых оборотов. На чертеже представлена ст5Эуктурная схема устройства для управления многовальной силовой установкой. Задатчик 1 скорости вращения и датчики 2.скорости вращения двигателей 3 соединены с первыми элементами сравнения каналов управления дви ат-елями. Выход элементов 4 сравнения соединен с исполнительными эле.мента Ш1 6 , упрй;вляющйми затяжкой пружин регуляторов 7 скорости вращения. На валу двигателей 3, работающих на общую трансмиссию 8, установле-ны йнду .ционные электромагнитные муфты 9. Датчики 2 скорости вращения одновременно связаны со йторым элементом 10 сравнения. На валу двигателей 3 уста новлены датчики 11 пусковых оборотов, подалюченные к логическому блску 12. Задатчик 13 режима работы муфт и датчик 14 скорости вращения привода (Связаны с четвертым элементом сравне ния 15.

746455 Задатчик 13 через элемент 1Ь сравнения и дополнительный логический блок 16 связан с блоками 17 управления. На валу двигателей 3 установлены датчики 18 крутящего момент.а, связанные с третьим элементом сравнения 19../ : в исходном состоянии при запущенных двигателях 3 сигналы от датчиков . 1 1 пусковых оборотов поступают на вход логических блоков 12 и 16 для разрешения управления соответственно, исполнительными элементами 6 регуляторов 7 и блоками 17 управления .током возбуждения индукционных электромагнитных муфт. Увеличение диапазона регулирования скорости вращения в предлагаемом приводе с индукционными электромагнитными муфтами, осуществляет воздействием одновременно или порознь на систему -топливоподачи дизеля и систему возбуждения индукционных электромагнитных муфт. Для повышения скорости вращения двигателей 3.при неизменном токе возбуждения муфт 9 оператор задатчиком скорости вращения 1 изменяет величину управляющего сигнала, который одновременно с сигналами от датчиков 2 скорости подается на элементы 4 сравнения. На элементах 4 сравнения появляются разностные сигналы, которые через логический блок 12 поступают на исполнительные элементы 6, связанные с.приводами задатчиков режима работы регуляторов 7 скорости, воздействуя на затяжку пружин регуляторов в сторону увеличения скор9сти вращения двигателей 3 до момента выхода на заданную скорость в пределах допустимой погрешности. При уменьшении оператором скорости вращения двигателей, разностный сигнал через Логический блок 12 поступает на те же исполнительные элементы 6, но в-сторону уменьшения скорости вращения двигателей. Для ув.еличения скорости вращения, привода воздействием на блоки 17 управления током возбуждения индукционных электромагнитных муЛт, оператор задатчиком 13 изменяет величину управляющего сигнала, который одновременно с сигналом от датчика 14 подается на элемент 15 сравнения. На элементе 15 сравнения появляется разностный сигнал по скорости вращения, который через дополнительный логический блок 16 поступает на блоки управления током возбуждения, увеличивая при этом ток возбуждения индукционных электромагнитных муфт 9. При этом, уменьшается скольжение муфт 9 и увеличивается скорость враения привода до момента выхода на заданную скорость в пределах допустимой погрешности.

При уменьшении оператором скорости вращения привода, т. е. увеличении скольжения муфт 9, разностный сигнал по скорости вращения через дополнительный логический блок 16 поступает одновременно на блоки 17 управления, уменьшай величину тока возбуждения индукционных электромагнитных муфт 9.

К обоим блокам управления 17 сигнал по скорости вращения может пройти одновременно только в том случае, если механические характеристики муфт 9 идентичны, то есть, если при одинаковых скольжениях муфты 9 передают одинаковые моменты. Если при изменении оператором режима, например увеличении скорости вращения привода, т.е. уменьшении скол жении муфты, первая муфта 9 передает больший момент, то сигнал рассогласования, полученный с- выхода элемента 1 сравнения, блокирует линию связи логического блока 16 с блоком 17 управления, первого канала 5, сохраняя первоначальную величину тока возбуждения. Одновременно по линии связи к блоку 17 управления второго канала 5 подается сигнал на увеличение тока возбуждения. Аналогичные процессы протекают при повышении скорости . вращения привода, т. е. при уменыпеНИИ скольжения муфт 9, но когда заблокирована линия связи к блоку 17 управления второго канала 5 сигнал подается на увеличение тока возбуждения второй муфты 9; понижении скорости вращения привода, т. е-, увеличении скольжения муфт, но когда заблокирована линия связи к блоку 17 управления первого канала 5 сигнал подается на уменьшение тока возбуждения первой муфты 9; понижении скорости вращения привода, т.е. увеличении скольжения муфт 9, но когда заблокирована линия связи к блоку 17 управления второго канала 5 сигнал подается на уменьшение тока возбуждения второй муфты 9.

Благодаря описаннсэй корректировке муфты 9 передают одинаковые моменты.

При понижении скорости вращениявала нагрузки под.воздействием возмужаюндах усилий, т. е. увеличении скольжения муфт 9, на элементе 15 сравнения появится сигнал, воздействующий на блоки 17 управления обеих муфт 9 в сторону увеличения тока возбуждения (аналогично описанному выше) . А при увеличении скорости вращения вала нагрузки, т. е. уменьшении скольжения муфт 9, на элементе 15 сравнения появится сигнал, который будет воздействовать на, блоки управления 17 обеих муфт 9 в сторону уменьшения тока возбуждения.

. В установившихся режимах работы вследствие возможной неидентичности

механических характеристик при о наковых скольжениях муфты 9 могут передавать разные по величине моменты, что приведёт к неодинаковой загрузке двигателей по мощности. Во избежание этого, при отсутствии управляющего сигнала на выходе элементов 4 сравнения сигнал рассогласования по моменту, полученный на выходе элемента 19 сравнения, через логический блок 16 подается к блокам 1 управления в

0 сторону уменьшения рассогласования.

Если муфта 9 первого канала 5 передает больший момент, чем муфта 9 втоЕ.ого канала 5, тогда разностный сигнал от элемента 19 сравнения че5рез логический блок 16 подается на блок 17 управления первого канала 5, уменьшая ток возбуждения муфты 9 первого канала 5, и на блок Д7 управления второго канала 5, увеличивая

0 ток возбуждения муфты 9 второго-канала 5 до выравнивания моментов, передаваемых обеимимуфтами 9.

Таким -образом, поддержание равенства скоростей вращения дизелей и

5 крутящих моментов, передаваемых индукционными элементромагнитными муфтами, обеспечивает нагружение дизелей пропорционально их номинальным мощностям.

0

Применение в буровом приводе, .со. держащем гибкие звенья, предложенного устройства, осуществляющего пропорциональное рас гтредеЯёние нагрузки между.параллельно работающими агре5гатами позволяет ) увеличить коэффициент использования мощности на 10%, исключать перегрузку дизелей в переходном и установившемся режимах, в результате чего дбстигается увеличение срока службы дизелей (годовая

0 экономия составляет 420 тыс, рублей на сто буровых установок), уменьшить расход горючего и смазочных масел (гбдовая экономия составляет 16,6 тыс. рублей на сто буровых уста5новок), увеличить диапазон регулирования скорости вращения привода.

Формула изобретения

Устройство для управления многовальной силовой установкой, содержащее каналы управления двигателями, каждый из которых состоит из датчика скорости, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента сравнения, датчика пусковых оборотов, исполнительного элемента, подключенного через регулятор скорости к двигателю, на валу которого установлена электромагнитная муфта, подключенная к выходу блока управления, а также задатчик скорости, подклк)ченный ко вторым входам первых элементов сравнения, выходы которых соедийены с первым и вторым входами логического блока, выходы которого подключены к исполнительным элементам, второй элемент сравнения, входы которого подключены к датчикам скорости, а выход соединен с третьим входом логического блока, четвеоты и пятый входы которого подключены соответственно к датчикам пусковых оборотов, отличающееся тем, что с целью повышения точности устройства, оно содержит датчик скорости вращения привода, задатчик режима работы муфт, дополнительный логический блок, третий и четвёрть1й элементы сравнения и датчики крутящего момента, установленные на валах двигателей и соединенныэ с входами третьего элемента сравнения, выход которого подключен к первому входу

дополнительного, логического блока, выходы которого подключены к входам блоков управления, второй вход дополнительного логического блока подключен к выходу четвертого элемента сравнения, входы которого соединены соответственно с датчиком скорости вращения привода и эадатчиком режима работы Муфт, а третий и четвертый входы дополнительного логического блока подключены соответственно к датчикам пусковых оборотов.

, Источники информаци, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США f 2689920, кл, -310-94, 1954.

2.Авторское свидетельство СССР N 381066, кл. G 05 D 13/34, 1970 (прототип).