62630

Автоматическое регулирование угловой скорости коленчатых валов дизелей

Конспект урока

Педагогика и дидактика

Регулирующее воздействие: Чтобы поддерживать число оборотов дизеля постоянным нужно с возрастанием нагрузки увеличить подачу топлива а с уменьшением нагрузки соответственно уменьшить подачу топлива. Это выполняет Регулятор числа оборотов.

Русский

2014-06-12

1.19 MB

3 чел.

Урок Автоматическое регулирование угловой скорости коленчатых валов дизелей.

Регулирование подачи топлива.

С увеличением нагрузки обороты двигателя падают, а с уменьшением нагрузки обороты увеличивается.

Регулирующее воздействие: Чтобы  поддерживать число оборотов дизеля постоянным нужно- с возрастанием нагрузки увеличить подачу топлива, а с уменьшением нагрузки соответственно уменьшить подачу топлива. Это выполняет «Регулятор числа оборотов».

Классификация регулятора числа оборотов:

1.Однорежимный - поддерживает постоянное число оборотов дизеля не зависимо от нагрузки.

2.Всережимный – поддерживают  любое число оборотов в диапазоне от минимального до максимального.

3. Предельный регулятор – защищает от разноса (превышение оборотов дизеля выше максимально допустимого) . Еще их называют автоматами остановки.

Регуляторы различают: пропорциональные, интегральные, пропорционально-интегральные.

Пропорциональные-обеспечивают перемещение рейки ТНВД пропорционально изменению числа оборотов.

Интегральные- обеспечивают  от скорости изменения числа оборотов  - скорость перемещения топливной рейки.

Пропорционально-интегральные  регулируют величину и скорость перемещения топливной рейки ТНВД.

По принципу регулирования различают:

-одноимпульсные (с импульсом от числа оборотов)

-духимпульсные принимает сигнал от числа оборотов и нагрузки.

В зависимости от вида обратной связи подразделяются на

-статические с жесткой обратной связью.

-астатические с гибкой обратной связью

-универсальные – в зависимости от настройки выступать и статическими и астатическими.

Четыре класса точности:

Первый- статическая ошибка не превышает 0,6%, динамический заброс оборотов 5%, а длительность переходного режима не более 2 сек.

Второй – соответственно 0,8%, 7,5 %,  3 сек.

Третий – 1%, 10%, 5 сек

Четвертый – 2%, 15%, 10 сек

Регулятор числа оборотов прямого действия.

.

Состоит из двух центробежных грузов 6, которые могут поворачиваться на на некоторый угол относительно опор, смонтированных на шестерне 8. Между грузиками установлена винтовая пружина 7. Она же выполняет роль задающего элемента.

С увеличением числа оборотов  грузы 6 расходятся, преодолевая натяжение пружины 7, отклоняются от оси вращения и передвигают в ту или иную сторону элемент сравнения  (муфту 5). При возрастании нагрузки на дизель число оборотов уменьшается, грузы сходятся к центру вращения, муфта смещается влево и через рычаг 4 перемещает рейку 1  и подача топлива увеличивается. С падением нагрузки все наоборот.

Настройка осуществляется изменением  силы упругости пружины 7 и талрепом 2, соединяющим топливную рейку ТНВД  с тягой 3.

СТАТИЧЕСКИЕ характеристики систем.

Зависимость регулируемой (выходной) величины от нагрузки при различных установившихся режимах работы  системы  называют СТАЧЕСКОЙ или НАГРУЗОЧНОЙ характеристикой.

В зависимости от  вида нагрузочной характеристики  автоматические системы  могут быть СТАЧЕСКИМИ и АСТАТИЧЕСКИЕ.

Установившаяся в процессе регулирования Разность между  МАКСИМАЛЬНЫМ (100% нагрузки) числом оборотов и МИНИМАЛЬНОМ (нагрузка холостого хода) числе оборотов, деленная на НОМИНАЛЬНОЕ число оборотов - называется неравномерностью регулирования или статической ошибкой системы.

Нечувствительность регулятора – в силу физических причин регулятор начинает воздействовать на объект регулирования с опозданием по времени и потом по инерции продолжает работу, хотя параметры уже установились

Статические  характеристики могут быть  линейными и нелинейными. Реальные-в основном нелинейные.

ДИНАМИЧЕСКИЕ характеристики систем.

Переходной режим – переход системы из одного установившегося состояния в другое установившееся состояние

Характеристики динамических режимов различают:

-динамические

-переходные

- временные.

Аналитически это зависимость регулируемой величины от  времени.

КОРРЕКТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ.

Интегральные регуляторы.

Повышение статической точности  автоматической системы можно достигнуть путем увеличения его общего коэффициента усиления.

Так же в систему включаются дополнительные звенья, для улучшения статических и динамических свойств авт. Устройств. Эти устройства называют корректирующими.

Корректирующие  устройства могут включаться  последовательно и параллельно.

Параллельные корректирующие устройства называют еще дополнительными обратными связями

На примере ИР

В схему  ИР включены последовательно  два последовательных корректирующих устройства: золотниковый  усилитель 3 и гидроцилиндр  5.

Исходно: вал вращается стабильно при установившейся нагрузке.

Возмущение:  Увеличили нагрузку. Следствие - снижение числа оборотов Грузы регулятора сойдутся и растягивая  пружину центробежного регулятора опустят муфту 2, последняя через рычаг 1 сместит вниз рычаг усилителя 3. Масло из смазочной системы  поступит  в нижнюю полость гидроцилиндра 5, поршень которого, перемещаясь вверх, через шток и систему рычагов сместит рейку 4 таким образом, что подача топлива увеличится. При возрастании  оборотов элементы системы будут взаимодействовать обратным образом. Система будет колебаться до тех пор, пока  через некоторое время не стабилизируется.

Обратим внимание: при любом установившемся режиме поршень гидроцилиндра всегда занимает  вполне определенное значение, при котором золотник  перекрывает полностью окна, соединяющие его с гидроцилиндром.

Эта система работает как астатическая. Поддерживает обороты неизменные при любой нагрузке.

В переходном режиме. График  изменения  числа оборотов  по времени.

В первый момент по времени при увеличении нагрузки число оборотов снизится и регулятор стремясь восстановить обороты сработает на увеличение подачи топлива и по инерции забросит их выше номинальных и получив уже сигнал о завышении оборотов начнет уменьшать подачу топлива т.е. отмечаем некоторый колебательный процесс регулирования по времени.

Вывод: Введение в автоматическую систему последовательных корректирующих устройств повышает статическую точность регулятора, однако длительность регулирования при переходе с одного режима нагрузки на другой  увеличивается.

Такие регуляторы в автоматике называют ИНТЕГРАЛЬНЫМИ (И-регуляторы).

Их устанавливают на объекты, обладающие саморегулированием.

Пропорциональные регуляторы

Для обеспечения устойчивости работы системы в нее включают параллельные корректирующие устройства. Их называю обратными связями, так как они оказывают воздействие на одно или несколько предыдущих звеньев системы.

Если обратная связь усиливает сигнал, поступающий на вход звена, параллельно которому связь подключена. Она называется ПОЛОЖИТЕЛЬНОЙ. А если ослабляет сигнал, то ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ. Как правило автоматическая система регулирования включает и те и другие.

См. рис. 36

Рачаг АВС шарнирно соединен со штоком поршня гидроцилиндра 1,штоком золотникового усилителя 3 и муфтой 2 чувствительного элемента угловой скорости.

Пусть при одном из установившихся режимов с нагрузкой N0, регулятор поодерживает угловую скорость вала  ϖ0.

При увеличении нагрузки до N1 угловая скорость понизится до ϖ1. Грузы  чувствительного элемента через муфту 2 сместят вниз золотник усилителя 3. Так как поршень гидроцилиндра 1 в первый момент заторможен маслом, находящимся в его полостях. Обратная связь (рычаг АВС) будет поворачиваться по часовой стрелке относительно неподвижной точки А. Как и в рассмотренном случае, поршень смещаясь вверх, под давлением в нижней полости цилиндра передвинет рейку  4 топливного насоса  и регулятор восстановит заданное число оборотов. Однако  при подъеме поршня обратная связь сравнительно быстро поставит золотник в  нейтральное  положение . Подача масла в гидроцилиндр прекратиться  и поршень через некоторое время t2-t1 зависнет в нем при некотором новом числе оборотов.

Итак, положение поршня в цилиндре  при различных установившихся режимах будет разным в зависимости от внешних возмущающих  воздействий. Поэтому  такие регуляторы  получили название  ПРОПОРЦИНАЛЬНЫХ  ( обычно  их называют

П-регуляторами).  Работаю П-регуляторы как статические системы. Вследствие  жесткого соединения  исполнительного элемента с рычагом АВС регулятору  присуща определенная  статическая ошибка , однако  наличие жесткой обратной связи повышает устойчивость , снижает  число колебаний  и время переходного режима системы , что очень важно для объектов автоматизации, не обладающих свойствами саморегулиривания..

Пропорционально-интегральные регуляторы

Эти регуляторы  сочетаю в себе  преимущества и И-регуляторов и П-регуляторов.

См. рис.37

Отличие от схем П-регулятора в том, что в нее дополнительна введена гибка обратная связь, состоящая из гидроцилиндра 2 полости которого заполнены жидкостью и соединены между собой задросселированным каналом. Гидроцилиндр 2 называемый КАТАРАКТОМ, жестко связан с поршнем гидроцилиндра 1 и шарнирно с пружиной 3 и рычагом АВС. Рычаг в свою очередь шарнирно соединен с муфтой 4 чувствительного элемента и штоком  золотникового усилителя 5.  Совокупность пружины, катаракта и рычага АВС называют ИЗОДРОМОМ. Поэтому такие регуляторы так же называют изодромными.

Регулятор  при нагрузке N0  поддерживает установившийся режим работы двигателя с угловой скоростью ϖ0  Пружина 3 расслаблена, а точка А рычага АВС  занимает определенное положение, не зависящее от положения топливной рейки.

Предположим что в момент времени t1 резко увеличилась нагрузка  до N1. Грузы  чувствительного элемента сойдутся, муфта опустится вниз, рычаг АВС  повернется по часовой стрелке  относительно точки А и масло через золотник поступит в нижнюю полость гидроцилиндра 1. Поршень гидроцилиндра, смещаясь вверх переместит  рейку 6 и увеличит подачу топлива.  Угловая скорость в момент t2 начнет повышаться. Так как поршень жестко связан  с цилиндром катаракта 2, одновременно с его перемещением сместится вверх, сжимая пружину и катаракт. В начальный момент скорость перемещения  поршня будет сравнительно большой  и противодействие пружины 3, стремящийся сохранить неизменным  положение точки а рычага, будет недостаточным. В рассматриваемый момент  поршень катаракта  переместится вверх вместе с цилиндром , так как проходное сечение трубопровода, сообщающего верхнею и нижнюю полости катаракта , сравнительно небольшое  и масло за короткий промежуток времени  не может прейти из нижней полости катаракта в верхнюю. Рычаг повернется по часовой стрелке  относительно  точки С

Золотник усилителя,  смещаясь при этом  вверх, перекроет   маслоподводящий канал, движение поршня гидроцилиндра прекратится.

В тот момент, когда золотник займет нейтральное положение и поршень гидроцилиндра остановится, поршень катаракта под действием сжимающих сил пружины 3 и под давлением масла в верхней полости катаракта ( к этому моменту часть масла  успеет перейти  из его нижней полости  в верхнюю) начнет смещаться вниз, возвращая точку А  рычага в нейтральное положение. Золотник на данном этапе  регулирования несколько сместится вниз и снова откроет нижнеподводящий канал. Рейка  топливного насоса еще увеличит  подачу топлива  и обороты двигателя будут постепенно приближаться к заданному значению. (линия bcd на рис 37, в)    

Таким образом  (вначале линия abc)  регулятор быстро воздействует на систему  и выключает исполнительнительный элемент  в момент t3,  когда  ситема еще имеет статическую ошибку ϖ0 - ϖ1  Потом  (линия cd) изодромная (гибая связь)  ликвидирует эту ошибку  и за короткое время приводит  систему в новое установившееся положениес заданным числом оборотов 9 угловой скоростью). Как видно из схемы, гибкая обратная связь  в отличии от жесткой  реагирует не только на абсолютное отклонение регулируемой величины  от заданного значения ϖ0  но и на скорость его отклонения.  

Чем больше скорость этого отклонения, тем быстрее регулятор включается в действие, в связи с чем он и получил название ИЗОДРОМНОГО.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

9820. Информация по убыткам фирмы 31 KB
  Информация по убыткам фирмы. Убытки являются важным аспектом анализа рисков, так как ущерб представляет собой важную характеристику негативных последствий реализации соответствующих рисков. В данном разделе Руководства должна содержаться самая общая...
9821. Информация о методах управления рисками на уровне фирмы 34.5 KB
  Информация о методах управления рисками на уровне фирмы. В дополнение к информации по процедурам управления рисками, рассмотренным выше, на основе анализа особенностей рисков, с которыми сталкивается фирма, и величины ущерба, обусловленного этими ри...
9822. Информация по методам оценки финансовых возможностей фирмы 33 KB
  Информация по методам оценки финансовых возможностей фирмы Как отмечалось выше, на выбор стратегии, процедур управления рисками и пороговых значений параметров рисков, кроме общей стратегии управления и развития фирмы, существенное влияние оказывают...
9823. Информация по методам оценки эффективности использования методов управления рисками 35.5 KB
  Информация по методам оценки эффективности использования методов управления рисками Применение любого конкретного метода управления рисками можно считать экономически целесообразным, если его использование связано с экономическим эффектом, т.е. если...
9824. Информация по методам оценки эффективности программы управления рисками 57.5 KB
  Информация по методам оценки эффективности программы управления рисками. Эффективность программы управления может быть оценена различными способами. В Руководстве могут быть представлены некоторые из них. Рассмотрим два основных подхода. Первый спос...
9825. Анализ алгоритмов обучения для нейросетей 136 KB
  Анализ алгоритмов обучения для нейросетей 1. Введение 3 2. Методы обучения нейросетей. 4 I. Алгоритм обратного распространения ошибки 4 II. Классический генетический алгоритм. 5 III. Модифицированный генетический алгоритм. 8 IV. Социально - генетиче...
9826. Сущность и функции исторического знания. Методология исторической науки. Общее и особенное в историческом развитии России 30.29 KB
  Сущность и функции исторического знания. Методология исторической науки. Общее и особенное в историческом развитии России. 1. Русский литератор, философ и общественный деятель XIX века. Н.Г. Чернышевский писал: Можно не знать, не чувствовать влечения...
9827. Россия в условиях форсированной модернизации конца 19 начала 20 веков. Реформы Вите 24.06 KB
  Россия в условиях форсированной модернизации конца 19 начала 20 веков. Реформы Вите. На рубеже XIX-XX веков Россия была великой мировой державой, территория которой занимала шестую часть земного шара, а население составляло около 130 млн. человек (в...
9828. Основные этапы отечественной историографии по истории России 28.85 KB
  Основные этапы отечественной историографии по истории России. Слово историография происходит от греческого история - разведывание, исследование прошлого и графо - пишу. Понятие историография неоднозначно. Таким термином часто называют истори...