Всережимный регулятор оборотов дизельного двигателя

Всережимный регулятор оборотов дизельного двигателя

Всережимный регулятор дизелей М753 и М756 — часть 1

На дизелях М753 и М756 конструкция всережимных регуляторов в основном одинакова. Отличие регулятора дизеля М756 в том, что он имеет режимную приставку с подвижным упором для работы дизеля на тепловозе с гидропередачей фирмы «Фойт». Режимная приставка обеспечивает равномерную загрузку дизелей на режиме турбомуфты, расширяет диапазон работы тепловоза на частичных нагрузках без перегрузки дизелей. Режимная приставка крепится к колпаку регулятора.

Рис. 104. Всережимный регулятор:

Регулятор дизеля всережимный (рис. 104), непрямого действия, с упруго присоединенным катарактом, предназначен для поддержания любого заданного числа оборотов от минимальных 500 об/мин до максимальных 1 400 об/мин (для М756 до 1 500 об/мин). Колебание оборотов дизеля не превышает ±20 об/мин при работе с нагрузкой и ±50 об/мин на холостом ходу. При сбросе нагрузки со 100% до 0 регулятор ограничивает число оборотов дизеля до 1 600 об/мин (для дизеля М756 1 700 об/мин). Регулятор крепится семью шпильками к задней торцовой крышке топливного насоса и составляет с ним один агрегат. На оси, запрессованной в отверстие задней торцовой крышки насоса, расположена шестерня-водило 19, получающая вращение от упругой шестерни. В проушинах шестерни-водила закреплены оси грузиков 25.

Корпус поршня 15 крепится к корпусу регулятора 16

в расточке корпуса 15 монтируется поршень 13 с золотником 14. В расточку под головку поршня запрессована чугунная гильза 11, на торцовой поверхности этой расточки имеется кольцевой канал, образующий с головкой поршня рабочую полость Г.

В верхней части корпуса поршня ввернут штуцер 12, подводящий масло от фильтра в регулятор. Широкая кольцевая канавка 26 в центральной расточке корпуса поршня заполняется поступающим в регулятор маслом. По трем перепускным каналам Д масло из корпуса поршня поступает в регулятор, по трубке 27 сливается в картер дизеля.

В центральной части поршня 13 имеются два отверстия, по которым масло из кольцевой канавки 26 поступает в полость А, и два точно обработанных окна В для впуска масла в рабочую полость Г и выпуска масла из нее в полость колпака 9. Посредством двух сухариков 38 при перемещении поршня поворачиваются вилка 39 и закрепленный на ней рычаг 40, передающий движение рейке топливного насоса. Два из трех точно обработанных пояска золотника 14 образуют полость Л, которая при работе дизеля всегда заполнена маслом. Кромки пояска Б служат для отсечки подачи масла из полости А в рабочую полость Г, а также для перепуска масла из полости Г на слив.

Золотник 14 с поршнем 13 составляет прецизионную пару. При их изготовлении тщательной шлифовкой и совместной доводкой обеспечивается диаметральный зазор между поясками золотника и отверстиями поршня в пределах

0,01—0,03 мм и перекрытие пояском Б золотника окон В поршня в пределах
0,05—0,1 мм.
Один конец золотника заканчивается фланцем, входящим в опорное кольцо
17, и замковым кольцом 18. Опорное кольцо 17 монтируется на шейке золот-ника на десяти шариках 20 и служит для передачи инерционных сил грузиков на золотник. Другой конец золотника входит в вилку стержня 6 и соединен с ним пальцем.

Колпак 9 регулятора буртиком центрируется в расточке корпуса поршня и крепится шестью шпильками. В расточку колпака запрессована стальная втулка 7, в которой монтируется плунжер 1 с пружиной 8. Выступающий из

втулки конец плунжера заглушен пробкой с резиновым уплотняющим кольцом. На конце втулки 7 навернута специальная гайка, затягивающая войлочный сальник, препятствующий просачиванию масла по зазору между плунжером и втулкой.

Пять силовых пружин 10 служат для перемещения поршня в направлении, обратном действию усилия, создаваемого маслом, поступающим в рабочую полость Г. Пружина 8 вместе с грузиками 23 составляет чувствительный элемент регулятора, реагирующий на изменение числа оборотов дизеля, а связанный с чувствительным элементом золотник 14 управляет при этом выпуском и впуском масла в рабочую полость Г.

При установившемся числе оборотов дизеля усилие пружины чувствительного элемента уравновешивается инерционными силами вращающихся грузовиков, действующих на золотник в направлении, обратном действию пружины.

Перемещение рычага 4 через вилку 2 передается плунжеру 1 и вызывает изменение усилия пружины 8, действующей на золотник 14. Отсечной поясок золотника открывает или закрывает доступ масла под поршень, вследствие чего поршень следует за золотником.

Перемещение поршня вызывает перемещение рейки насоса и изменение подачи топлива. Обороты дизеля при этом изменяются и устанавливаются такими, при которых инерционные силы грузиков уравновешивают вновь установленное усилие пружины 8 регулятора.

Для получения устойчивого процесса регулирования регулятор имеет упруго присоединенный катаракт. В расточке корпуса 37 монтируется поршень катаракта 33, внутри которого расположены шток и две одинаковые пружины 34, гайкой поджатые на 6 мм. Фланец штока катаракта имеет четыре отверстия для перепуска масла, конец штока, выступающий из поршня катаракта, пальцем 30 соединен со стержнем 6. Коромысло 31 свободно поворачивается на оси 29 в пазу кронштейна 28.

Полость К корпуса катаракта через конусное отверстие И и сверление Ж соединяется с полостью нижней части колпака 9. Обе полости всегда заполнены маслом, так как они расположены ниже перепускного канала Д.

Проходное сечение отверстия И регулируется иглой 35. Рычаг регулятора 40 соединен с рейкой насоса штоком 1 (рис. 105), смонтированным в бронзовой втулке левой боковой крышки насоса, вилкой 4 и планками 6 и 7. Вилка 4 соединяется со штоком 1 пальцем 3. Выступающая часть штока прикрыта резиновым чехлом 2. Планки 6 и 7, стянутые с вилкой двумя болтами 5, соединяются с рычагом регулятора 40 (см. рис. 104) болтом 8 (рис. 105). На вилке 4 и планке 6 есть зубчатая насечка, обеспечивающая надежность соединения рейки насоса с рычагом регулятора. На верхнем торце планки 7 насечено 14 рисок, образующих 13 делений ценой 1 мм на вилке 4 нанесены риска и знаки плюс и минус. После окончательного соединения рейки насоса с рычагом регулятора число делений слева от риски знаком плюс и число делений справа от риски со знаком минус фиксируются в формуляре топливного насоса.

Регулятор имеет три винтовых упора: упор максимальных оборотов 5 (см. рис. 104), упор «Стоп» 3 и упор максимальной подачи топлива 41 на рычаге 40. Все три упора фиксируются контргайками и пломбируются; пломбы в условиях эксплуатации дизеля снимать запрещается.

Для ограничения оборотов при пуске дизеля регулятор снабжен гидравлическим упором пуска. В расточке корпуса 42 монтируется поршень 42 с упором 44 и пружиной. Упор 44 имеет лапку 45, которая упирается в ограничитель 46. Лапка перемещается в пазу колпака 9, что исключает проворачивание упора и обеспечивает упирание лапки в ограничитель. В бобышку корпуса упора ввернут штуцер 22, к которому накидной гайкой крепится трубка, подводящая масло к упору пуска от агрегата предварительной прокачки. Для аварийного пуска дизеля в случае отказа подкачивающего агрегата служит ручка 21, которая надевается на шестигранный конец вилки 39.

Рис. 105, Топливный насос с регулятором и масляным фильтром:
1—шток; 2 — резиновый чехол; 3 — палец; 4 — вилка; 5, 8—болты; 6 и 7 — планки; 9— пружина; 10—шарик; 11 — стяжной болт; 12— наружный фильтр; 13 — внутренний фильтр; 14 — корпус фильтра; 15—крышка

Всережимный регулятор оборотов дизельного двигателя

Регуляторы типа VG фирмы «Вудвард» (США) широко распространены на дизелях транс­портного флота (преимущественно модели UG и реже РG). Каж­дая из моделей бывает нескольких вариантов, различающихся

работоспособностью, способом задания скоростного режима и остаточной неравномерностью, а также устройствами для огра­ничения нагрузки, останова, защиты и др.

Регуляторы UG40TL применяют на малооборотным дизелем. Марка регулятора расшифровывается так: U — универсальный; G — регулятор; 40 — работоспособность регулятора в фунто-футах (

55,0 Дж), ТL — ограничение нагрузки. Регулятор UG-40ТL является авто­номным всережимным непрямого действия с гидравлическим сервомотором и масляным насосом, встроенным в общий корпус. Измеритель скорости — механический, центробежного типа, при­водится в движение от распределительного вала дизеля. Обратные связи (жесткая и изодромная) могут настраиваться. Рабочее давление масла 1,7 МПа, максимальная частота вращения коленча­того вала 1000 об/мин. Регулятор унифицированный, содержит механизмы: программного ограничения подачи топлива в функции задания скоростного режима, а также давления наддувочного воздуха; ограничения задания минимального скоростного режима; дистан­ционного останова через регулятор с помощью соленоида; оста­нова через входной вал регулятора (через механизм задания скоростного режима).

Регулятор 1ВРН-400 (СССР) (рис. 4.41) унифицирован­ный, непрямого действия высокой работоспособности (

40 Дж), полноценно заменяет регуляторы UG-40 фирмы «Вудвард», при­меняется для судовых дизелей 6ЧН 40/46 (6РС2-5) (эти дизели эксплуатируются с 1981 г. в составе двухмашинных агрегатов ДРА 6800/145-2ВГОМ4 на морских судах).

Технические харак­теристики: максимальная работоспособность 58,8 Дж; номиналь­ная работоспособность 39,2 Дж; номинальная частота вращения приводного вала 1000 об/мин; пределы изменения частоты вра­щения 30—105 %; пределы изменения наклона регуляторной характеристики 0—6 %; масла, применяемые в регуляторе, — МС20, МК22 (ГОСТ 21743—76) или SAE40 и SАЕ50. Регулятор гидромеханический с центробежным измерителем скорости, обо­рудованным пружинно-гидравлическим демпфером. На регуля­торе размещены указатели нагрузки, установленной частоты вра­щения, уровня масла (рис. 4.42).

Регулятор типа PGA фирмы «Вудвард» имеет гидравлическую обратную связь и пневматическую (индекс А) установку регулируемой частоты вращения. Он устанавливает частоту вращения дизеля путем изменения степени наполнения ТНВД. Регулятор типа PGA (рис. 4.43) состоит из следующих основных элементов: масляного насоса, двух баков для масла под давлением и одного клапана для поддержания постоянного дав­ления масла; механизма для измерения частоты вращения с рас­пределительным золотником, управляющим потоком масла к ра­бочему цилиндру и от него; рабочего цилиндра — серводвигателя, управляющего работой ТНВД (рабочий цилиндр выпускается простого действия — со встроен­ной возвратной пружиной, и двойного действия — с дифферен­циальным поршнем); системы об­ратной связи для стабилизации системы регулирования; устройства для пневматической пере­становки частоты вращения с целью облегчения дистанцион­ного регулирования частоты вра­щения.

Точное соответствие между частотой вращения и давлением управляющего воздуха является важным условием для оди­накового распределения нагрузки между двумя главного двигателя, работа­ющими на один винт. При отсутствии давления управляющего воздуха частота вращения может быть изменена непосредственно при помощи встроенной рукоятки.

Технические характеристики регулятора PGA: работоспособ­ность 17 Дж (с вращающимся выходным валом); ход поршня регулятора 25,4 мм (при вале с возвратно-поступательным дви­жением) и 30° (при вращающемся выходном вале); давление управляющего воздуха — 0,02 МПа (минимальное) и 0,7 МПа (максимальное); частота вращения 250—1000 об/мин; соотноше­ние между максимальной и минимальной частотами вращения 5 : 1. В регуляторе используется то же масло, что и для смазки главного двигателя (вязкость масла должна быть в пределах 70—100 сСт при 20 °С). Поглощаемая регулятором мощность составляет 0,37 кВт при рабочем давлении масла 0,7МПа. Масса регулятора 50—60 кг.

С помощью установки дополнительных устройств регулятор может выполнять вторичные функции: ограничение нагрузки при пуске, ограничение нагрузки по давлению наддувочного воздуха и по частоте вращения вала дизеля (рис. 4.44), регулирование нагрузки, временный допуск при перегрузке, выключение главного двигателя при отказе важных устройств, указание нагрузки и т. д.

В регуляторах типа PGA, в которых поршень перестановки частоты вращения коленча­того вала управляется гидравлически, можно при­менять выключающий электромагнит. Он позволяет производить ручное или автоматическое дистанционное выключение дизеля. Выключающее устройство состоит из магнита и невозвратного клапана, расположенного в гидравлической части устройства для перестановки частоты вращения между распределительным золот­ником и цилиндром перестановки частоты вращения.

Распределительный золотник регулирования нагрузки дизеля предназначен для изменения шага разворота лопастей винта регулируемого шага в за­висимости от каждого заданного значения частоты вращения, т. е. поддерживает постоянную нагрузку дизеля при каждом новом значении частоты вращения. Для обеспечения параллельной работы главного двигателя в регуляторах PGA применяется пневматическая система выравнивания нагрузки. На шток золотника чувстви­тельного элемента каждого регулятора воздействует пневматический сервомотор. Нижняя полость всех сервомоторов находится под одинаковым давлением воздуха, выходящего из датчика ведущего дизеля. У ведомых дизелей верхние полости серво­моторов подвергаются давлению воздуха, выходящего из пнев­матических датчиков этих дизелей. У ведущего дизеля обе полости пневматического сервомотора испытывают одинаковое давление, пропорциональное давлению воздуха на выходе его из датчика. При неравномерном распределении нагрузок на дизели силовые поршни регуляторов у ведомых дизелей займут разное поло­жение по отношению к ведущему дизелю. Сервомоторы ведомых регуляторов будут воздействовать на золотники чувствительных элементов своих регуляторов до тех пор, пока силовые поршни регуляторов не займут положение, одинаковое с положением силового поршня ведущего дизеля.

Электронные регуляторы находят все более широкое применение на судах. Задача электронного управле­ния — снизить токсичность и дымность выпускных газов, а также оптимизировать подачу топлива на каждом режиме работы, включая переходные, и тем самым уменьшить общий расход топлива. Механические регуляторы усовершенствованы до пре­дела и должны быть со временем заменены электронными.

Электронным регулятором изменяют цикловую подачу и на­чало подачи топлива. Основное преимущество электронного управления — наличие запоминающего устройства, в котором накапливается информация по оптимизированным одно- или мно­гомерным программам (полям характеристик), а также резуль­таты экспериментальных исследований взаимосвязи расходов топлива и токсичности газов на различных режимах работы, теплонапряженности деталей и узлов дизеля.

Структурная схема системы включает датчики, блок обработки сигналов датчиков, запоминающие устройства, микропроцессор, усилители и управляющие органы. В запоминающих устройствах заложены две программы:1) характеристики начала подачи топлива в функции частоты вращения вала и нагрузки дизеля; 2) характеристики максимального количества впрыскиваемого топлива в функции частоты вращения и атмосферного дав­ления.

Одним из первых универсальных регуляторов, установленных на морском судне, был электронный регулятор типа 540-01 фирмы «Дженерал Электрик». С его помощью осуществляют всережимное регулирование параметров. Входное напряжение постоянного тока от чувствительных элементов датчиков изменяется в пре­делах 1—5 В, ток на выходе — в диапазоне 10—50 мА при ве­личине сопротивления (нагрузки) 600 Ом. Исполнительные меха­низмы — кремниевые регулируемые выпрямители управляют работой электродвигателей регулирующих органов. В схеме авто­матического регулятора предусмотрены корректирующие устрой­ства в виде жесткой и гибкой обратных связей.

Переменные сопротивления регулятора дают возможность плавно изменять степень неравномерности регулирования, время изодрома и величину воздействия по интегралу в зависимости от требуемых динамических и Статических качеств системы авто­матического регулирования. В контуре регулирования частоты вращения коленча­того вала главного двигателя применяется индукционный датчик импуль­сов, в контуре температуры продувочного воздуха — электро­литический хлористолитиевый датчик температуры точки росы и платиновый термометр сопротивления, в контуре температуры охлаждения цилиндров дизель-генератора — платиновый термометр сопротив­ления.

Потребляемая мощность 14 Вт при напряжении 107—127 В и частоте 50—60 Гц. Зона пропорциональности 2—500 %, диапазон изменения выходного сигнала 10—50 В при нагрузке (0—600 Ом) ± 10 %, диапазон настройки изодромной обратной связи 0,1—25; 0,04—10; 0,01—2,5 мин.

Регулятор распределения нагрузки ULOS (теплоход «Смоленск») предназначен для равномерного распределения нагрузки между двумя главного двигателя и выравнивания час­тоты вращения вала в связи с изменением нагрузки. Считается, что нагрузка главного двигателя пропорциональна положению топливной рейки ТНВД. Ее положение измеряется топливными датчиками, пре­образующими положение рейки ТНВД в электрические сигналы соответствующего напряжения F ₁ и F ₂ , поступающие в фильтры преобразователи. Эти сигналы, содержащие информацию о пере­грузке главного двигателя, сравниваются в дифференциальном устройстве, в ко­тором определяется их разность, и передаются на регулятор Р1. Параметры регулятора Р1 зависят от величины пропорциональ­ности (деления мощности между дизелями), которую можно уста­новить в необходимом соотношении. Выходной сигнал из регуля­тора идет через селекторный выключатель к системе FАМР-2-12. Она посылает сигнал на соответствующий регулятор «Вудвард». Этот метод регулирования соответствует принципу «подчиня­ющий себе». Точность поддержания нагрузки ±1,0 % от поло­жения топливной рейки.

Регулятор частоты вращения непрямого действия

Регулятор дизеля 12ЧСН 18/20 (М400, М401). Дизели 12ЧСН 18/20 оборудуют всережимными регуляторами непрямого действия с изодромной обратной связью, обеспечивающей постоянную частоту вращения вала независимо от нагрузки дизеля (рис. 35).

Рисунок 35 – Регулятор частоты вращения дизеля 12ЧСН 18/20

Корпус регулятора крепится на крышке топливного насоса. В нем размещаются центробежные грузы 9, приводимые в движение от шестеренки, закрепленной на хвостовике кулачкового валика топливного насоса; золотник 11 с двумя управляющими и одним уплотнительным дисками и силовой поршень 5.

Последний состоит из головки и выполненного заодно с ней хвостовика 10. Золотник с поршнем составляют прецизионную пару, допускающую только их совместную замену. Шток 4 золотника шарнирно соединяется с коромыслом (рычагом) 20, управляющим работой изодрома. Полости изодрома и корпуса регулятора заполнены маслом. На выходном конце штока смонтирован плунжер 23 с пружинами 21 и 22. Пружины вместе с грузами 9 реагируют на изменение частот вращения вала дизеля, а связанный с ними золотник 11 управляет впуском масла в рабочую полость силового поршня и выпуском из полости изодрома.

При установившемся режиме работы дизеля усилия пружин 21 и 22 уравновешиваются инерционными силами вращающихся грузов, действующими на золотник в направлении, обратном действию пружин. Всережимные пружины упираются одним концом в донышко плунжера 23, а другим во фланец штока 4 Затяжка пружин изменяется рычагом 1, связанным с тягой управления дизеля.

Пределы затяжки пружин ограничиваются винтами 2 и 3. Для обеспечения устойчивого регулирования на всех режимах работы регулятор имеет изодромную обратную связь. В корпусе изодрома расположен поршень 18, шток которого соединен с коромыслом (рычагом) 20. Поршень 18 нагружен с обеих сторон пружинами 19.

Левая полость корпуса изодрома через игольчатый клапан 17 сообщается с правой. Полости всегда заполнены маслом. Положение игольчатого клапана устанавливается заводом, строго фиксируется и пломбируется. Изменять его положение при эксплуатации дизеля не разрешается. Для ограничения заброса оборотов при пуске дизеля регулятор снабжен гидравлическим упором пуска 12. На схеме показано положение элементов регулятора при работе на номинальном режиме.

При переходе на максимальный режим рычаг управления 1 перемещается вправо, а на режим ниже номинального – влево.

С увеличением нагрузки на дизель грузы 9 сходятся и золотник 11 под действием пружин 21 и 22 перемещается влево. Масло из системы смазки через окно 6 поступает в правую полость поршня 5. Под давлением масла поршень, сжимая действующие на него пружины, также смещается влево. При этом хвостовик поршня, соединенный тягой 8 с рейкой топливного насоса, увеличивает подачу топлива. Пределы максимальной подачи топлива ограничиваются винтом 7. Одновременно со смещением поршня 5 и золотника 11 влево коромысло (рычаг) 20 сместит поршень 18 изодрома вправо. При этом одна из пружин 19 будет сжата, а другая – ослаблена.

Пружины изодрома имеют одинаковую затяжку и оказывают на коромысло (рычаг) 20 нулевое воздействие, т. е. результирующее усилие пружин изодрома на коромысло (рычаг) 20, а следовательно, и шток 4 при установившемся режиме работы дизеля равно нулю. Инерционные силы грузов 9 уравновешиваются только усилием пружин 21 и 22. Золотник регулятора не может совершать колебательных движений в сторону уменьшения или увеличения подачи топлива, так как перемещению его вправо и влево препятствуют пружины 19. С изменением нагрузки на дизель (при ее увеличении) силовой поршень 5 сместился влево, а поршень изодрома – вправо. Перемещение одного поршня навстречу другому приводит к некоторому возрастанию давления в правой полости изодрома и некоторому падению его в левой. Произойдет подсасывание масла из правой полости изодрома по каналу через игольчатый клапан 17 в левую. Поршень 18 будет смещаться вправо до тех пор, пока усилия пружин 19 не уравновесятся. Это приведет к перемещению поршня 18, а значит, и развороту рычага 20 в нейтральное положение. Золотник сместится вправо до положения, при котором левое окно в хвостовике поршня будет перекрыто. Силовой поршень 5 застопорится. Усилия грузов 9 и пружин 21, 22 уравновесятся, и двигатель будет работать при заданной частоте вращения с увеличенной подачей топлива.

При снижении нагрузки на дизель грузы разойдутся, золотник сместится вправо и масло из правой полости силового поршня начнет перетекать в левую. Давление за поршнем упадет, и он под действием пружины, так же как и золотник, будет смещаться вправо, уменьшая подачу топлива. Изодромная обратная связь будет воздействовать на золотник в направлении, обратном изложенному.

Во время пуска двигателя возможно резкое увеличение частоты вращения вала. Во избежание этого нагнетательный трубопровод агрегата прокачки системы смазки перед пуском двигателя через невозвратный клапан соединяется с гидроцилиндром упора пуска 12. Перед пуском дизеля рычаг управления 1 поворачивается вправо до упора реверсирования. Пружины 21 и 22 сжимаются, и золотник 11 перемещается влево.

Масло от агрегата прокачки направляется в регулятор, и поршень 5, в описанном порядке, перемещаясь влево, сместит тягу 8 и установит рейку в положение, обеспечивающее необходимую для пуска дизеля подачу топлива. Одновременно с этим масло от агрегата прокачки поступает в гидроцилиндр упора пуска. Под давлением масла поршень 13 упора пуска, сжимая пружину 14, сместится влево вместе с упором 15. Последний, дойдя до поршня катаракта, перемещает его влево до тех пор, пока не упрется в ограничитель 16. Рычаг 20 при этом смещает золотник 11 вправо до тех пор, пока усилие пружин катаракта не уравновесится силой затяжки всережимных пружин.

При подаче воздуха в цилиндры двигатель начнет давать первые вспышки. Частота вращения вала быстро возрастет, и регулятор автоматически включится в работу, будучи подготовлен для поддержания заданной частоты вращения вала. С пуском дизеля агрегат прокачки выключается, упор пуска возвращается в нейтральное положение и регулятор поддерживает заданную частоту вращения на всем диапазоне регулирования.

Регулятор частоты вращения вала дизеля 12ЧСН 18/20 относится к типу пропорционально интегральных (ПИ) регуляторов.

Тема. Электронный регулятор дизель-генератора 2А-9ДГ-02

Регулятор предназначен — для автоматического поддержания заданной частоты вращения.

Регулятор также обеспечивает выполнение следующих дополнительных функций:

— блокировку запуска двигателя при отсутствии команды «РАБОТА»;

— вывод реек топливных насосов на «нуль подачу» при обесточивании регулятора, обрыве цепей преобразователя частоты вращения или исполнительного устройства;

— ограничение топливоподачи при пуске дизеля;

— включение пусковой подачи топлива при достижении частоты вращения дизеля 34±8 мин-1;

— ограничение подачи топлива в функции давления наддува;

— обеспечение программной защиты дизеля по давлению масла;

— корректировку характеристики программной защиты дизеля по давлению масла в зависимости от температуры масла в масляной системе дизеля;

— снижение частоты вращения под нагрузкой по заданному закону.

Регулятор состоит из:

Исполнительного устройства —для пропорционального преобразования электрического сигнала электронного блока управления в механическое перемещение (поворот) выходного вала исполнительного устройства, связанного с рейками ТНВД посредством механической передачи (Рис.78)..

Электронного блока управления — для приема и обработки сигналов преобразователей, команд управления через последовательный порт по интерфейсу «токовая петля», выдачи сигналов управления на электрогидравлическое исполнительное устройство. Представляет собой электронный прибор в корпусе которого размещены: плата контроллера, плата интерфейса, плата усилителя мощности, плата защиты, плата сопряжения, плата аналоговых входов, а также радиатор с силовым транзистором, управляющим исполнительным устройством. Блок управления регулятора тепловозов 2ТЭ70 и ТЭП70 дополнительно имеет плату резервирования, позволяющую при выходе из строя блока управления осуществлять регулирование оборотов дизеля, которые в этом случае задаются комбинацией четырех сигналов уровнем 110 В, поступающих на дискретные входы ДВХ1-ДВХ4.

Блока питания —для преобразования напряжения 110±10 В постоянного тока в напряжение 24 В постоянного тока для питания регулятора.

Преобразователей частоты вращения коленчатого вала дизеля и ротора турбокомпрессора —для преобразования соответственно частоты вращения коленчатого вала дизеля и ротора турбокомпрессора в электрический сигнал переменного тока с частотой, пропорциональной преобразуемой частоте вращения.

Преобразователя давления наддува — для измерения относительного давления наддувочного воздуха турбокомпрессора, преобразования измеренного давления в токовый сигнал уровнем 4 — 20 мА.

Преобразователя давления масла —для измерения давления масла в масляной системе дизеля, преобразования измеренного давления в токовый сигнал уровнем 4 – 20 мА.

Термопреобразователя сопротивления — для измерения температуры масла в масляной системе дизеля.

Преобразователя линейных перемещений — для измерения положения реек ТНВД и преобразования измеренного параметра в электрический частотный П-образный сигнал уровнем 0 – 5 В. (рис. 79) состоит из корпуса 23, в котором размещена катушка 22. В катушку вдвигается ферритовый сердечник, состоящий из насаженных на толкатель ферритовых колец 24, и перемещающийся по направляющей, закрепленной на корпусе преобразователя. Толкатель через шаровой палец 21 соединен с выходным валом 6 исполнительного устройства. Между проставками закреплена плата, на которой расположены электронные элементы схемы первичной обработки и преобразования входного сигнала.

Программатора — для индикации текущих и заданных параметров регулятора, а также для оперативного изменения настраиваемых параметров.

Поворотный магнит 9 состоит — из корпуса 5, в который запрессован магнитопровод 4 с закрепленной в нем катушкой 8. На валу 9, установленном в магнитопроводе 4 на двух опорах, запрессован якорь 3. На другом конце вала закреплены рычаг 18 и пружинный рычаг 30 (рис. 79). На одном из полюсов корпуса установлен упор, ограничивающий угол поворота якоря 4 (рис. 80). Для защиты полости электромагнита от попадания пыли и влаги предусмотрен колпак 1.

Управление исполнительным устройством производится — путем изменения значения тока, протекающего через катушку электромагнита 8 (рис. 80), методом широтно-импульсной модуляции. При определенных значениях тока момент, создаваемый магнитным потоком, уравновешивает момент создаваемый пружиной 2. Электромагнит позиционирует соответствующие углы поворота вала 9, который, в свою очередь, через рычаг 10 (рычаг 18, рис. 79) и рычаг системы рычагов 8 (рис. 79) обратной связи воздействует на золотник 13, который рабочей кромкой «а» управляет перемещением поршня сервомотора, связанного с выходным валом 6 через рычаг 7. Последний через систему рычагов 8 стремится вернуть золотник 13 в исходное положение при его отклонении в ту или другую сторону от воздействия поворотного магнита. Тем самым каждому угловому положению вала 9 (рис. 80) электромагнита соответствует определенное угловое положение выходного вала 6 (рис. 79), но уже передающий большой момент за счет гидравлического усилия.

Рис78.Исполнительное электрогидравлическое устройство.

Работа исполнительного устройства.Информация о положении выходного вала исполнительного устройства или фактической топливоподаче в каждый момент времени, по которой определяется текущая мощность дизель-генератора, поступает в блок управления от преобразователя линейного перемещения. При изменении положения выходного вала изменяется положение ферритовых колец относительно катушки и тем самым изменяется индуктивное ее сопротивление. Совместно со схемой первичной обработки сигнала катушка образует колебательный контур, частота которого зависит от текущего положения ферритовых колец. В связи с чем каждому положению выходного вала соответствует определенная частота выходного сигнала преобразователя, которая поступает к контроллеру блока управления.

Работа преобразователей частоты вращения коленвала дизеля и ротора турбокомпрессора. Основана на принципе электромагнитной индукции. При приближении ферромагнитного зуба к торцу магнитного сердечника происходит нарастание магнитного потока, протекающего через сердечник в осевом направлении. Нарастание магнитного потока индуцирует увеличение тока прямого направления в обмотке. При удалении ферромагнитного зуба от торца магнитного сердечника 3 происходит спадание магнитного потока в сердечнике, индуцирующее увеличение тока обратного направления в обмотке.При последовательном прохождении ферромагнитных зубьев около торца магнитного сердечника 3 в обмотке 2 индуцируется ток с частотой, равной частоте следования зубьев.

Величина тока, индуцируемого в обмотке, прямо пропорционально нарастает с увеличением частоты следования зубьев (увеличением скорости изменения магнитного потока). Коэффициент пропорциональности при этом зависит от величины минимального зазора между сердечником и вершиной зуба. Чем меньше зазор, тем больше величина тока при фиксированной частоте следования зубьев, и в большей степени нарастает величина выходного сигнала преобразователя с увеличением частоты следования зубьев

Рис.79. Исполнительное устройство: 1-корпус верхний; 2-средний корпус; 3-нижний корпус; 4-крышка; 5-преобразователь; 6-выходной вал; 7-рычаг; 8-система рычагов обратной связи; 9-поворотный электромагнит; 10,11-шестерни масляного насоса; 12-втулка; 13-золотник; 14-приводной вал; 15-манжета; 16-подшипник; 17-фланец; 18-рычаг; 19-пружина; 20-толкатель; 21-палец; 22-катушка; 23-корпус; 24-феритовые кольца; 25-регулировочный винт; 26-контрогайка; 27-упорный рычаг;28-упорный штифт; 29-ось рычага; 30-пружинный рычаг;31-пружина;32-болт.

Рис.80. Поворотный электромагнит: 1 — колпак; 2 — пружина; 3 — якорь; 4 — магнитопровод; 5 — корпус; 6 — подшипник; 7 — рычаг пружины; 8 — катушка электромагнита; 9 — вал; 10 — упорный рычаг.

Устройство преобразователей частоты вращения коленвала дизеля и ротора турбокомпрессора.Выполнены на одном принципе и имеют одинаковые конструкции, отличие заключается в присоединительном размере. Они представляют собой микромощный генератор переменного тока с постоянным магнитом

Устройство и работа преобразователя давления наддува и преобразователя давления масла.Конструкция и принцип действия преобразователей одинаковы.

Преобразователь давления наддува —измеряет избыточное давление в диапазоне 0 — 0,25 МПа (0 — 2,5 кгс/см2), а преобразователь давления масла измеряет избыточное давление в диапазоне 0 — 1,6 МПа (0 – 16 кгс/см2).

Работа регулятора.Регулятор обеспечивает работу дизеля по командам, поступающим от бортовой микропроцессорной системы управления и в аварийном режиме (при отказе бортовой микропроцессорной системы управления) по сигналам, поступающим на дискретные входы. Для регуляторов тепловозов 2ТЭ70 и ТЭП70 возможна работа в режиме «Резервная работа», который включается при неисправности регулятора. В этом режиме исполнительное устройство переключается на работу с платой резервирования и в этом случае регулятор прекращает воспринимать сигналы управления от бортовой микропроцессорной системы и передавать ей информацию.

Работа регулятора при пуске дизеля. От бортовой микропроцессорной системы управления на блок управления должна поступить по последовательному порту команда «Работа». После этого возможен запуск дизеля.

В процессе подготовки дизеля к пуску его коленчатый вал не вращается и от преобразователя частоты вращения сигнал не поступает. Блок управления во внешнюю цепь управляющих сигналов не выдает. При пуске стартер-генератор начинает вращать коленчатый вал дизеля и в блок управления поступает сигнал от преобразователя частоты вращения. По достижении частоты вращения 32 — 36 об /мин. блок управления выдает команду на выдвижение реек топливных насосов, соответствующую пусковой подаче, и в таком положении фиксирует их до достижения частоты вращения коленчатого вала 250 об /мин. После достижения частоты вращения коленчатого вала дизеля 250 об /мин. в работу вступает регулятор частоты вращения и с заданным темпом выводит дизель на минимальную частоту вращения, заданную бортовой микропроцессорной системой управления, по достижении которой начинает поддерживать ее на этом уровне.

Рис.81. Схема исполнительного устройства ЭГУ-104.

Работа регулятора при работе тепловоза в режиме «холостого хода» и в режиме «тяги» одинакова.Частота вращения коленвала дизеля задается бортовой микропроцессорной системой управления. В соответствии с заданной частотой вращения регулятор обеспечивает ее поддержание путем управления исполнительным устройством, выходной вал которого соединен с рейками ТНВД. В переходных режимах работы дизеля под нагрузкой в случае, если рейки ТНВД достигают ограничительной характеристики в функции давления наддува, регулятор ограничивает выход реек на уровне ограничения. По мере роста давления наддува и изменения уровня ограничения в соответствии с заданной характеристикой регулятор обеспечивает скольжение реек ТНВД по этой характеристике и по достижении заданной частоты вращения обеспечивает ее поддержаниена заданном уровне. Давление наддува измеряется аналоговым преобразователем давления, выходной сигнал которого изменяется от 4 до 20 мА, а положение реек ТНВД – преобразователем линейного перемещения, встроенного в исполнительное устройство.

Работа регулятора в режиме «Резервная работа» (Только для регуляторов тепловозов 2ТЭ70 и ТЭП70).Для перехода в режим необходимо снять напряжение 110 В, подводимое к источнику питания электронного регулятора, для чего выключить автоматический выключатель «Электронный регулятор», расположенный на панели автоматических выключателей тепловоза. Тумблер «Резервное питание» на источнике питания и тумблер «Резервная работа» на блоке управления переключить в положение «ВКЛ». Затем включить автоматический выключатель «Электронный регулятор». На блоке питания должны загореться светодиоды «Резервное питание». При работе регулятора в режиме «Резервная работа» функционирует только плата резервирования, на которой расположен резервный микроконтроллер, программа которого обеспечивает поддержание частоты вращения коленчатого вала дизеля, заданной сигналами, поступающими на входы регулятора, и обеспечивает остановку двигателя при снятии сигнала с входа регулятора ДВХ6.

ВНИМАНИЕ. Переключение тумблера на блоке управления «Резервная работа» при включенном источнике питания электронного регулятора (при горящих на блоке питания светодиодах ) не допускается.

Функции ограничения подачи топлива от давления наддува, защита дизеля от снижения давления масла в масляной системе дизеля, связь с бортовой микропроцессорной системой не работают ВНИМАНИЕ. При работе регулятора в основном режиме тумблер «Резервная работа» на блоке управления должен быть в положении «ВЫКЛ», при работе регулятора в режиме «Резервная работа» тумблер «Резервная работа» на блоке управления должен быть в положении «ВКЛ». При не выполнении этого требования двигатель не запуститься.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет