Двохімпульсний регулятор частоти обертання дизеля

Двохімпульсний регулятор частоти обертання дизеля, переважно з турбонаддуванням у впускному тракті, що містить чутливий елемент частоти обертання, зв'язаний через важіль з одним кінцем підсумовуючого важеля, другий кінець якого з'єднаний з виходом чутливого елемента тиску наддування у вигляді діафрагмового механізму, а середня його частина за допомогою тяги - з рейкою паливного насоса, який відрізняється тим, що у ньому чутливим елементом тиску наддування є пневматичний диференціюючий блок з дроселем, 3 25992 Таким чином, відомий двохімпульсний регулятор має низьку точність регулювання частоти обертання і обмежену область застосування. Тому в основу корисної моделі поставлено задачу підвищи ти точність регулювання і розширити область застосування регулятора. Для розв'язування даної задачі відповідно до корисної моделі, суттєвими ознаками є те, що в закон регулювання по каналу формування додаткового регулюючого імпульсу за величиною тиску наддуву вводиться перша похідна від змінювання тиску наддуву. Для цього, замість чутливого елемента тиску наддуву діа фрагмового типу, установлюється чутливий елемент у вигляді пневматичного диференціюючого блоку, який забезпечить вимірювання величини змінювання тиску наддуву і швидкості (першої похідної) його змінювання, а також формування і подачу на рейку ПНВТ двох додаткових регулюючих імпульсів - першого пропорційного змінюванню тиску наддуву і др угого, пропорційного швидкості його змінювання. На представленому кресленні схематично показано загальний вигляд двохімпульсного регулятора частоти обертання дизеля з турбонаддувом. Двохімпульсний регулятор містить чутливий елемент частоти обертання (базовий відцентровий регулятор) 1 з валом 2, зв'язаним через шестерні газорозподільного механізму з колінчастим валом дизеля. На валу 2 жорстко закріплена хрестовина 3 з шарнірно зв'язаними тягарцями 4, і рухома муфта 5, що постійно взаємодіє через упорний підшипник 6 з тягарцями і проміжним важелем 7, який нижнім кінцем шарнірно з'єднаний з корпусом 8 регулятора 1, а верхнім - з тягою 9. Швидкісний режим дизеля установлюється важелем 10, з'єднаним тягою 11 з механізмом настройки, що містить важіль 12 з фіксатором і нерухомим упором 14, змінювання затяжки відновлюючої пружини 15, яка з'єднана з верхнім кінцем основного важеля 16, з'єднаного нижнім кінцем з корпусом 8 регулятора 1. З важелем 10 із корпусом 17 коректора за частотою обертання відцентрового регулятора 1 з'єднана пружина 18, працююча в режимі запуску дизеля. В корпусі 17 коректора установлений регулювальний гвинт 19, пружина 20 і рухомий упор 21, яким проміжний важіль 7 взаємодії при роботі дизеля на коректорній гілці швидкісної характеристики з основним важелем 16, взаємодіючим з нерухомими упорами 22, 23, установленими в корпусі 8 регулятора 1. Взаємодія важелів 7, 16 при роботі дизеля на регуляторній гілці характеристики відбувається упором 24, закріпленим на основному важелі 16. Вихідна з регулятора 1 тяга 9 з'єднана з одним кінцем підсумовуючого важеля 25, який середньою частиною зв'язаний з рейкою 26 ПНВТ 27, а другим кінцем через тягу 28 - з виходом пневматичного диференціюючого блока 29. Блок 29 включає голчатого типу дросель 30, другий сильфон 31, зв'язаний середнім рухомим фланцем 32 з першим сильфоном 33, нерухомий фланець 34, жорстко з'єднаний з циліндричною напрямною 35, в якій переміщується вільний рухомий фланець 36. Фланець 36 тягою 37 з'єднаний з середньою точкою додаткового підсумовуючого важеля 38, з одним 4 кінцем якого тягою 39 зв'язаний фланець 32, а з другим кінцем - тяга 28. Для утримання важеля 38 в задньому положенні і зменшення впливу механічного гістерезису матеріалу стінок сильфонів застосована пружина 40. Повітря в дизель із випускного тракту 41 поступає у порожнину першого сильфона 33 через жорстку пневмолінію 42, голчаний дросель 30 і жорстку пневмолінію 43, а у порожнину другого сильфона 31 - через жорстку пневмолінію 42 і гнучку пневмолінію 44 безпосередньо. Працює двохімпульсний регулятор наступним чином. В усталеному режимі в результаті рівності крутного моменту дизеля і моменту опору споживача енергії установлюється певний швидкісний і навантажувальний режим його роботи. При цьому механізм вимірювання частоти обертання відцентрованого регулятора 1 під дією тягарців 4 займає певне положення і через упорний підшипник 6, муфту 5, проміжний важіль 7, сумісно переміщуваний зрівноважений пружиною 15, основний важіль 16, тягу 9 і один кінець підсумовуючого важеля 25 утримує рейку 26 в положенні, що відповідає подачі палива заданого усталеному швидкісному режимі. В усталеному навантажувальному і відповідно йому швидкісному режимі роботи дизеля його турбокомпресор також працює в усталеному режимі. При цьому у порожнині впускного тракту 41 установлюється, відповідно навантажувальному і швидкісному режимам, певний тиск наддуву повітря, який через жорстку пневмолінію 43, дросель 30 і жорстку пневмолінію 42 передається у порожнину першого сильфона 33, а через жорстку 43 і гнучку 44 пневмолінії - у порожнину другого сильфона 31, забезпечуючи в них однаковий з впускним трактом тиск повітря. В результаті дії усталеного тиску у порожнинах сильфонів 33, 31 і зрівноважування, від дії пружини 40, рухомих деталей пневматичного диференціюючого блока 29, його середній 32 і крайній рухомий фланець 36 через тяги 39, 37, додатковий підсумовуючий важіль 38, тягу 28 і другий кінець підсумовуючого важеля 25, утримують рейку 26 ПНВТ 27 в положенні, що відповідає цикловій подачі усталеного навантажувального і швидкісного режиму, а отже, усталеного режиму наддуву повітря в циліндрі дизеля. При різкому скиданні навантаження крутний момент на колінчастому валу дизеля зникає. При цьому, з одного боку, від попередньої циклової подачі палива в циліндри дизеля, на початку скидання навантаження, частота обертання його колінчастого вала збільшиться, а отже, різко збільшиться частота обертання вала 2.В результаті дії відцентрової сили тягарці 4 регулятора 1 розійдуться і, здолавши з усилля відновлюваної пружини 15, через упорний підшипник 6 перемістять муфту 5 управо, а через неї, проміжний важіль7, тягу 9 і один кінець підсумовуючого важеля 25 перемістять рейку 26 ПНВТ 27 в бік (управо) зменшення циклової подачі палива, зменшуючи цим частоту обертання дизеля. З другого боку, різке збільшення частоти обертання колінчастого вала дизеля на початку перехідного процесу, а також 5 25992 внаслідок інерційності турбокомпресора різко понизиться тиск наддуву у впускному тракті 41, який буде передаватися через жорстку 42 і гнучку 44 пневмолінії у другий 31, а через жорстку 42, голчатий дросель 30 і жорстку 43 пневмолінію у перший сильфон диференціюючого блока 29. Але оскільки порожнина першого сильфона 33 сполучена з порожнинною впускного тракту 41 через дросель, тиск у ньому буде падати повільніше в порівнянні з тиском у др угому сильфоні 31, порожнина якого сполучена з порожниною впускного тракту 41 безпосередньо. Від цього переміщення середнього фланця 32 значно сповільниться і одночасно сповільниться рух одного кінця зв'язаного тягою 39 з фланцем 32, додаткового підсумовуючого важеля 38, створюючи додаткове переміщення його другому кінцеві. Рухомий вільний фланець 36 сильфона 31, з'єднаний тягою 37 з додатковим підсумовуючим важелем 38 в його середній частині, буде переміщатися управо і тим самим додатково перемістить його вихідну тягу 28. В результаті буде додаватися два переміщення, тобто вихід пневматичного диференціюючого блоку в даній точці кінематичного ланцюгу буде складатися і переміщення, викликаного змінювання вхідного тиску і переміщення, викликаного швидкістю його змінювання. Далі вихідна тяга 28 додаткового підсумовуючого важеля 38 через другий кінець підсумовуючого важеля 25 різко перемістить управо рейку 26 ПНВТ 27 в положення, що відповідатиме цикловій подачі палива на новому усталеному навантажувальному і швидкісному режимі роботи дизеля. По мірі вирівнювання тиску повітря у сильфонах 31, 33, а також у впускному тракті 41 середній рухомий фланець 32 і зв'язаний з ним один кінець додаткового підсумовуючого важеля 38 переміститься уліво, оста точно установлюючи другим його кінцем через тягу 28 рейку ПНВТ 27 в положення циклової подачі палива відповідно даному навантажувальному і швидкісному режимі. Таким чином, в перехідному процесі при різкому скиданні навантаження переміщення рейки 26 ПНВТ 27 складується із трьох переміщень, тобто діючий на неї регулюючий імпульс буде складатися із переміщення, викликаного змінюванням частоти обертання колінчастого вала дизеля, переміщення, викликаного змінюванням тиску наддуву у вп ускному тракті 41 і переміщення, викликаного швидкістю змінювання у ньому тиску наддуву. При цьому чим різкіше скидання навантаження, тим більшою за величиною буде складова переміщення, викликаного швидкістю змінювання тиску наддуву, через більший від цього перепад тиску і сильфонах 31, 33, тобто збільшиться швидкодія на рейку 26 ПНВТ 27 регулюючого імпульсу, пропорційного швидкості змінювання тиску наддуву повітря в циліндри дизеля. Після установлення навантаження і, в результаті вирівнювання тиску наддуву повітря у порожнинах сильфонів 31, 33 і у впускному тракті 41, це переміщення зникає. Завдяки компенсації змінюваного навантаження одночасно трьома регулюючими імпульсами: першим, пропорційним змінюванню частоти обер 6 тання, другим, пропорційним змінюванню тиску наддуву і третім випереджаючим, пропорційним швидкості змінювання тиску наддуву повітря в циліндри дизеля, відхилення частоти обертання його колінчастого вала при різкому скиданні навантаження буде незначним. Цим буде забезпечуватись висока точність регулювання і показники перехідного процесу системи автоматичного регулювання частоти обертання дизеля обладнаного запропонованим двохімпульсним регулятором. При повільному змінюванні навантаження на дизель момент опору на його колінчастому валу також буде змінюватись повільно. При цьому, з одного боку від подачі початковий момент, повільного змінюваного навантаження, в циліндри дизеля до теперішньої циклової подачі палива частота обертання його колінчастого вала і, з'єднаного з ним через шестерні газорозподільного механізму, вала 2 буде плавно змінюватися. В результаті тягарці 4, від дії дисбалансу сил відцентрового регулятора 1 і відновлюваної пружини 15, через упорний підшипник 6, муфту 5, проміжний важіль 7, тягу 9 і один кінець підсумовуючого важеля 25 повільно перемістять рейку 26 ПНВТ 27 в бік змінювання циклової подачі палива, необхідної для компенсації зміненого навантаження, а отже, і відхилення частоти обертання дизеля. І з другого боку, повільне змінювання частоти обертання колінчастого вала дизеля в початковий момент перехідного процесу не викличе значної інерційності турбокомпресора, тому у вп ускному тракті 41 дизеля тиск наддуву повітря буде також змінюватись повільно. Повільне змінювання тиску від впускного тракту 41 буде передаватися через жорстку 42 і гнучк у 44 пневмолінії в другий 31, а через жорстку 42, дросель 30 і жорстку пневмолінію 43 в перший 33 сильфони диференціюючого блоку 29, не викликаючи в них перепаду тисків. Тоді швидкість переміщення рухомих фланців 32, 36 практично будуть рівними і, в результаті, зв'язаний з ними, додатковий підсумовуючий важіль 38, буде переміщатися у вертикальному положенні, і через тягу 28, другий кінець підсумовуючого важеля 25 плавно перемістить рейку 26 ПНВТ 27 в бік змінювання циклової подачі палива, направленої на компенсацію змінюваного навантаження і відповідно йому частоти обертання. В даному випадку переміщення рейки 26 буде пропорційним регулюючим імпульсом за відхиленнями частоти обертання і тиску наддуву повітря. В усталеному режимі роботи дизеля рейка 26 буде знаходитись в положенні циклової подачі палива, яка відповідає новим навантажувальному і швидкісному режимам. Використання запропонованого двохімпульсного регулятора, у порівнянні з відомим, дасть можливість: - підвищити точність підтримання заданої частоти обертання колінчастого вала дизеля в умовах перемінних навантажень і тим самим зменшити витрату палива, підвищити якість вироблюваної ним енергії для споживачів і якість виконуваних останніми технологічних процесів; - покращити умови роботи для самого дизеля і зменшити кількість токсичних речовин, що вики 7 25992 даються з його відпрацьованими газами в навколишнє середовище; - зменшити матеріалоємність і трудозатрати на виготовлення за рахунок поєднання в одній конструкції вимірювача змінювання тиску наддуву повітря і вимірювача швидкості його змінювання; Комп’ютерна в ерстка А. Рябко 8 - розширити область застосування особливо в електроагрегатах, електростанціях та інших споживачах з підвищеними вимогами до систем автоматичного регулювання їх частоти обертання. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601