Задача регулирования. Цикловая подача топлива насосами в. д. должна соответствовать внешней нагрузке на двигатель, которая характеризуется эффективной мощностью или вращающим моментом. Внешняя нагрузка может изменяться в зависимости от потребностей или условий эксплуатации. Если при этом цикловая подача останется неизменной, то появится избыток или недостаток работы цикла, что вызовет изменение скорости вращения двигателя. Чтобы сохранить постоянство скорости вращения его, при изменении нагрузки следует изменять ицикловую подачу. Эта задача возлагается на систему регулирования скорости.
Рис. 1. Типы соединений топливопроводов высокого давления
Следовательно, для установления новой внешней нагрузки двигателя при работе на гребной винт, отвечающей потребностям эксплуатации (изменение скорости движения судна), надо изменить частоту вращения двигателя, т. е. увеличить или уменьшить подачу топлива. После этого частота вращения двигателя должна сохраняться неизменной до тех пор, пока не появится потребность в новом изменении нагрузки.
Значения мощности или вращающего момента и частоты вращения определяют режим работы двигателя. Следовательно, назначение системы регулирования скорости состоит в поддержании заданной частоты вращения при любом из возможных режимов работы двигателя.
Виды регулирования. Если внешняя нагрузка изменяется медленно, то подачу топлива можно регулировать вручную непосредственным воздействием человека на топливные насосы в. д. В большинстве случаев, однако, нагрузка на такие агрегаты, как дизель-генератор, изменяется часто и быстро, а после установления нового режима работы на гребной винт возможны колебания нагрузки от внешних причин (изменение глубины, влияние волн и др.). При таких условиях ручное регулирование практически неосуществимо и его заменяют автоматическим.
Системой автоматического регулирования скорости (СAPC) называется замкнутая система, состоящая из объекта регулирования (дизеля) и регулятора скорости, обеспечивающего автоматическое поддержание частоты вращения коленчатого вала дизеля с заданной степенью точности. Определение САРС как замкнутой системы имеет тот смысл, что если регулятор воздействует на двигатель путем изменения подачи топлива (прямая связь), то и двигатель воздействует на регулятор: восстановление скоростного режима вынуждает последний прекратить воздействие на топливные насосы (обратная связь). Как прямая, так и обратная связи не требуют вмешательства человека, в функции которого входит лишь контроль за работой САРС и изменение настройки регулятора при необходимости установления другой частоты вращения.
Регулирование скорости вращения может быть однорежимным ивсережимным. В первом случае САРС поддерживает определенную частоту вращения при изменении внешней нагрузки от нуля до максимума. При всережимном регулировании обеспечивается любая заданная САРС частота вращения независимо от величины внешней нагрузки. Частота вращения задается человеком соответствующей перестройкой регулятора.
Состав регулятора. При отклонении скорости вращения от заданной автоматический регулятор должен преобразовать это отклонение в линейное перемещение своего выходного (исполнительного) органа, связанного с механизмом регулирования. Следовательно, начальным звеном регулятора должен быть чувствительный (измерительный) элемент, реагирующий на изменение скорости вращения.
Следовательно, для установления новой внешней нагрузки двигателя при работе на гребной винт, отвечающей потребностям эксплуатации (изменение скорости движения судна), надо изменить частоту вращения двигателя, т. е. увеличить или уменьшить подачу топлива. После этого частота вращения двигателя должна сохраняться неизменной до тех пор, пока не появится потребность в новом изменении нагрузки.
Значения мощности или вращающего момента и частоты вращения определяют режим работы двигателя. Следовательно, назначение системы регулирования скорости состоит в поддержании заданной частоты вращения при любом из возможных режимов работы двигателя.
Виды регулирования. Если внешняя нагрузка изменяется медленно, та подачу топлива можно регулировать вручную непосредственным воздействием человека на топливные насосы в. д. В большинстве случаев, однако, нагрузка на такие агрегаты, как дизель-генератор, изменяется часто и быстро, а после установления нового режима работы на гребной винт возможны колебания нагрузки от внешних причин (изменение глубины, влияние волн и др.). При таких условиях ручное регулирование практически неосуществимо и его заменяют автоматическим.
Системой автоматического регулирования скорости (СAPC) называется замкнутая система, состоящая из объекта регулирования (дизеля) и регулятора скорости, обеспечивающего автоматическое поддержание частоты вращения коленчатого вала дизеля с заданной степенью точности. Определение САРС как замкнутой системы имеет тот смысл, что если регулятор воздействует на двигатель путем изменения подачи топлива (прямая связь), то и двигатель воздействует на регулятор: восстановление скоростного режима вынуждает последний прекратить воздействие на топливные насосы (обратная связь). Как прямая, так и обратная связи не требуют вмешательства человека, в функции которого входит лишь контроль за работой САРС и изменение настройки регулятора при необходимости установления другой частоты вращения.
Регулирование скорости вращения может быть однорежимным и всережимным. В первом случае САРС поддерживает определенную частоту вращения при изменении внешней нагрузки от нуля до максимума. При всережимном регулировании обеспечивается любая заданная САРС частота вращения независимо от величины внешней нагрузки. Частота вращения задается человеком соответствующей перестройкой регулятора.
Состав регулятора. При отклонении скорости вращения от заданной автоматический регулятор должен преобразовать это отклонение в линейное перемещение своего выходного (исполнительного) органа, связанного с механизмом регулирования. Следовательно, начальным звеном регулятора должен быть чувствительный (измерительный) элемент, реагирующий на изменение скорости вращения.
Рис. 2. Схемы чувствительных элементов регуляторов скорости вращения
В системах регулирования речных теплоходов применяют центробежные регуляторы скорости вращения. Типовые схемы их чувствительных элементов даны на рис. 2.
Наиболее распространена схема, показанная на рис. 2, а. Грузы регулятора насажены на угловые рычаги, имеющие шарнирные опоры на траверсе, вращающейся с валом регулятора. Горизонтальные плечи рычагов находятся под муфтой регулятора, нагруженной пружиной. Вследствие вращения грузов на них действуют центробежные силы Р, стремящиеся повернуть рычаги так, чтобы муфта поднялась. Этому противодействует пружина. Рычаги принимают такое положение, при котором действие на них сил Р и противодействие пружины уравновешиваются. Если угловая скорость вращения изменится, то уравновешенность нарушится и муфта поднимется или опустится в зависимости от того, увеличилась или уменьшилась скорость. Движение муфты используется для изменения подачи топлива.
Иногда удобнее выполнять чувствительный элемент с пружинами, действующими непосредственно на грузы. Центробежные силы, действующие на грузы, и натяжение пружин направлены по одной прямой, проходящей через ц. т. грузов, в связи с чем разгружаются оси угловых рычагов. Чтобы облегчить настройку регулятора, у муфты предусматривают дополнительную пружину. Эта же пружина обеспечивает возвратное движение муфты.
В небольших быстроходных двигателях встречаются чувствительные элементы, грузы в которых представляют собой свободные стальные шары. Они находятся в вырезах крестовины, жестко насаженной на вал. Пружиной шары зажаты между плоской тарелкой, являющейся муфтой регулятора, и неподвижной конической тарелкой. Грузы увлекаются крестовиной во вращение вместе с валом. Под действием центробежной силы шары расходятся и сдвигают муфту влево до тех пор, пока их воздействие на муфту не уравновесится пружиной. При изменении частоты вращения вала муфта будет сдвигаться влево, если частота увеличилась, или вправо, если она уменьшилась и натяжение пружины стало больше, чем осевая составляющая центробежной силы.
Перемещение муфты регулятора используется для приведения в движение механизма регулирования, т. е. механической связи регулятора с рейками или другими органами регулирования топливных насосов в. д. В регуляторах прямого действия муфта связана (обычно рычажной передачей) с механизмом регулирования непосредственно, и он, следовательно, передвигается за счет энергии чувствительного элемента. В состав регулятора непрямого действия входит гидравлический (масляный) усилитель, представляющий собой поршневой серво-мотор. Для подачи в сервомотор масла под давлением регулятор имеет насос, а для распределения масла — золотник, связанный с муфтой регулятора. В этих регуляторах чувствительный элемент служит для перемещения золотника, а передвижение механизма регулирования производится сервомотором.
Для настройки на то или иное значение частоты вращения регулятор снабжается задающим устройством, изменяющим чаще всего . натяжение пружины чувствительного элемента.