Система управления судовым двигателем со статическим регулятором частоты вращения

Система управления судовым двигателем со статическим регулятором частоты вращения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

пщ 94l 240

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.04.78 (21) 2600049/25-06 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.07.82. Бюллетень № 25 (45) Дата опубликования описания 07,07.82 (51) М. Кл.з

В 63Н 21/22

Государственный комитет (53) УДК 629 12-84 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Ю. Н. Пушин и В. В. Новак (71) Заявитель (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ СУДОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

СО СТАТИЧЕСКИМ РЕГУЛЯТОРОМ ЧАСТОТЫ ВРЛ|ЦЕНИЯ

Изобретение относится к системам управления судовыми двигателями.

Известны системы управления судовым двигателем со статическим регулятором частоты вращения, содержащие задающий орган, регулирующее устройство, соединенное с задающим органом, датчиком частоты вращения и сумматором, подсоединенным в линию от задающего органа к исполнительному устройству, связанному с регулятором частоты вращения, датчиками параметров механической и тепловой нагрузки двигателя, соединенными с блоком выбора большего, и блок нелинейностей(1).

Известные системы обеспечивают защи гу двигателя от перегрузки, но только по одному параметру и не обеспечивают высокой точности управления частотой вращения двигателя.

У двигателя, снабженного статическим регулятором, при одном и том же задании гастота вращения будет разной в зависимости от нагрузки двигателя, зависящей от условий плавания судна.

Цель изобретения — одновременное повышение точности управления двигателем, обеспечение его автоматической защиты от перегрузки и повышение надежности от увеличения числа параметров контроля.

Для достижения поставленной цели система снабжена дополнительными блоками нелинейностей, установленными между датчиками параметров и блоком выбора боль5 шего, дополнительным сумматором, дополнительными блоком выбора большего и интегратором, соединенными входами с блоком выбора большего и датчиком частоты вращения, а выходами — с дополн) 1штельным сумматором, соединенным с регулирующим устройством.

1-1а фиг. 1 представлена блок-схема системы; на фиг. 2 — варианты винтовых характеристик А, В, С, регуляторная ха15 рактеристика DE, в координатах <<параметр контроля P — частота вращения и».

Система содержит "àäàþùèé орган 1, соединенный с регулирующим устройством 2 и через блок 3 нелинейностей и сумматор

20 4 — с исполнительным устройством 5, связанным со статическим регулятором 6 частоты вращения двигателя 7. С двигателем

7 соединены датчик 8 частоты вращения и датчики 9 и 10 параметров механической

25 и тепловой нагрузки двигателя, например температуры отработавших газов, давления иа рамовые подшипники и т, п. Датчики 9 и 10 соединены через дополнительные блоки 11 и 12 нелинейностей с блоком 13 вызо бора большего, выход которого соединен с

941240 (oH0.tI H HT0 IbH I>(!st(блоком 14 вь(бора 60((hщего н интегратором 15, другие входы которых соединены с датчиком 8 частоты вращения, а выходы — с дополнительным сумматором 16, соединенным с регулирующим устройством 2.

Система работает следующим образом.

1(BIIBл от задатчика 1 (см. фпг. 1) через блок 3 пслинейностей и сумматор 4 является каналом следящего типа, т. с. если не изменяется задание на выходе задатчика 1, то остается неизменным и задание исполнительному устройству 5. Так осуществляется управление если сигнал на выходе регулирующего устройства 2 равен О, что имеет место при отключении регулирующего устройства 2, например вследствие его неисправности. При изменении сигнала на входе сумматора 4 при неизменном положении задающего органа 1 будет меняться задание исполнительного устройства 5 и, следовательно, изменяться режим работы двигателя 7.

Таким образом, сумматор 4 служит для введения в канал управления от задающсго органа 1 к исполнительному устройству 5 корректирующего воздействия от регулирующего устройства 2, вырабатываемого последним для устранения перегрузки плп влияния статнзма регулятора 6.

Задающий орган 1 выполняет две функции: задает уставку частоты вращения двигателя 7 регулирующему устройству 2; задает через блок 3 нелинейностей и сумматор 4 положение исполнительного устройства 5 и тем самым некоторую частоту вращения двигателя 7.

B общем случае заданная частота вращения и фактическая частота вращения, получающаяся для положения исполнительного устройства 5, соответствующего этому заданию, будут различными. 1(оррект((ровка сигнала регулирующего устройства 2 достигается с помощь(0 0 (0KB 3 пс.(ипсй посте й.

Дополнительные блоки 11 и 12 нелинсйцостей настраиваются так, что для каждого значения входного сигнала от датчиков 9 и 10 параметров нагрузки выходной сигнал блока равен величине сигнала датчика 8 частоты вращения в точке ограничительной характер исти ки (фиг. 2) по да и(юму параметру, в которой нагрузка двигателя равна измеренной датчиком 9.

Если двигатель работаст в области допустимых режимов по любому пз контролируемых параметров, то при данном зн (ILIIHH нагрузки с((гп((л фактической IB(cT0ты вращения двигателя от датчика 8 бу,(ст больше, чем сш пал, выработанный любым из дополнительных блоков 11 и 12 нелинейностей. Если же по какому-то пз параметров двигатель окажется перегруже((пым, то сигнал, выработапны((дополнительным блоком 11 пелпнейпостсй, сосдп5

1О

13

) )

30 зг (О .i.i ,зО

r>r>

Пп ьо псиным с датчиком 9 этого ((арамстра, будет больше, чем сигнал фактической частоты вращения. Дополнительный блок 13 выбора большего осуществляет выбор паиоольшего из сигналов блоков 11 и 12, характеризующих минимально допустиму(о для данной нагрузки частоту вращения двпгатсля.

Пусть задатчик 1 задает частоту и((, (nHгатсль 7 работает в точке 6, а статический регулятор 6 образует регуляторную характеристику DL. В точке 6 значение контролируемого параметра P равно Рс„ и ему соответствует допустимая частота вращения ив которая меньше, чем фактическая, измеренная датчиком 8 частоты вращения, который считается независимым, Дополнительный блок 14 выбора большего осуществляет сравнение сигнала фактической частоты вращения и, от датчика 8 с па((бо;(ьш((м cHI налом минимально допустимой:астоты вращения, а так как двигатель работает в области допустимых режимов (не перегружен), то сигнал фактической частоты вращения п, свободно проходит через олок 14 к дополнительному сумматору 16. Сигнал от интегратора 15 будст равен О, так как он пнтсгрируст только положптсль»ос значение развостп сигналов блока 13 и датчика 8. Следовательно, на выходе сумматора 16 сигнал будет равен сигналу от датчика 8 н соогвстствсвНо регулирующее устройство 2, реализующее, например, пропорционально-интегральный закон регулирования, вырабатывая корректирующий сигнал в сумматор 4, обеспечит точное равенство сигнала от датчика 8 c((II(Bлу от задатчика 1, т. с. срактичсская частота вращения двигателя

7 будет точно равна заданной п((.

Допустим, в силу каких-то причин, например усилеш(я ветра, винтовая характеристика примет вид В. Есл. бы нс было регулирующего устройства 2, то двигатель вышел бы H точку Г, и 0I о частота вращснпя стала бы равна nl:, которая меl(Hшс и((. Значение параметра Р в этой точке равно Pi:, а соответствующая ограни (ительвой характеристике предельвс

;I0ïócTèìBÿ частота вращения равна и,.

Поскольку она меньше и,, то процесс будет протекать а а;(огп п(о вышеописанному, и регулирующее устройство 2 выведет двигатель в точку К со значением параметра Р„и прсдсльl(o допустимой частоты вращения п4. Таким образом, регулиру(ощсс устройство 2 независимо от условий плавания и вп,(с! рсг IHTopHO(! ((ра((тс pпстпKH Dl обсспс п(т точное равенство фактической частоты вращения двигателя заданной.

Пусть теперь в силу некоторых причин, например уменьшения глубины, винтовая характеристика принимает вид Л. Если бы регулирующее устройство 2 было непосредственно соединено с датчиком 8, то OH вы941240 вел бы двигатель в точку L, за ограничительную характеристику, что недопустимо.

В точке L параметр P равен Р, а соответствующая предельно допустимая частота вращения двигателя пз больше, чем фактическая по (не рассматривая пока работу интегратора 15), поэтому через блок 14 станет проходить сигнал от блоков 11 и 12, равный пз, и больший сигнала датчика 8, т. е. на входе регулирующего устройства 2 сигнал переменной станет больше сигнала задания. Регулирующее устройство 2 станет вырабатывать корректирующее воздействие для уменьшения сигнала переменной, что приведет к уменьшению частоты вращения двигателя.

Это уменьшение благодаря блоку 14 будет происходить до тех пор, пока двигатель не выйдет в точку М. В этой точке сигнал на выходе блоков 11 и 12 станет равным сигналу lip от задатчика 1, и регулирующее устройство 2 прекратит (если не учитывать интегратор 15) корректировать режим двигателя. Но точка М лежит выше ограничительной характеристики, следовательно, работа в ней недопустима. Точный вывод двигателя на ограничительную характеристику осуществляет интегратор 15.

В точке М сигнал на выходе блоков 11 и 12 равен п„а фактическая частота вращения двигателя меньше и равна п, т. е. знак их разности соответствует работе интегратора 15. Интегратор 15 вырабатывает сигнал на выходе блока 13 над сигналом фактической частоты вращения от датчика

8. На выходе интегратора 15 сигнал начнет увеличиваться и соответственно будет увеличиваться сигнал за сумматором 16, так что снова сигнал переменной частоты на выходе регулирующего устройства 2 станет больше сигнала от задатчика 1, равного и,.

Регулирующее устройство 2 станет уменьшать режим работы двигателя. Это уменьшение будет происходить до тех пор, пока интегратор 15 не прекратит увеличивать свой выходной сигнал, т. е. пока сигнал от блоков 11 и 12 не станет равным сигналу от датчика 8. Указанное равенство сигналов может иметь место только при раооте двигателя в точке Л, точно на ограничительной характеристике.

Выбор параметра, по которому осуществляется ограничение режима, осуществляется блоком 13.

Система может реализовать вывод двигателя на ограничительную характеристику для любого пз нескольких разнородных пара метров.

Зо

-10

-15

Это достигается благодаря тому, что блоки нелинейностей 11 и 12, формирующие такие зависимости, встроены не в линии связи от датчика частоты вращения, а в выходные каналы датчиков 9 и 10 параметров нагрузки, и пх выходные сигналы приводятся (масштабируются) к значениям одного параметра — частоты вращения.

Таким образом, блоки 11 и 12 нелпнейностей, интегратор 15 и дополнительный блок

14 выбора большего необходимы для исключения выхода двигателя пз области допустимых режимов работы и решают одну и ту же задачу — обеспечивают точное управление двигателем со статическим регулятором б в допустимой области режимов и не допускают выхода двигателя из этой области (в статике) во всех условиях плавания.

Система может быть реализована на пневмоэлементах илп на элементах других типов, например электронных, плп комбинациях элементов разных типов.

Формула изобретения

Система управления судовым двигателем со статическим регулятором частоты вращения, содержащая задающий орган, регулирующее устройство, соединенное с задающим органом, датчиком частоты вращения и сумматором, подсоединенным в линию от задающего органа к исполнительному устройству, связанному с регулятором частоты вращения, датчиками параметров механической и тепловой нагрузки двигателя, соединенными с блоком выбора большего, и блок нелпнейностей, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью одновременного повышения точности управления двигателем, обеспечения его автоматической защиты от перегрузки и повышения надежности при увеличении числа параметров контроля, она снабжена дополнительным блоком нелпнейностей, установленным между датчиками параметров и блоком выбора большего, дополнительным сумматором, дополнительным блоком выбора большего и интегратором, соединенными входами с блоком выбора большего и датчиком частоты вращения, а выходами — с дополнительным сумматором, соединенным с регулирующим устройством.

Источники информации, принятые во внимание прп экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 379452, кл. В 63 Н 21/22, 1973 (прототип).

94)240

Составител» В, Ищенко

Техред В. Рыбакова

Корректор О. Тюрина

Редактор Г. Прусова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1020/18 Изд. ¹ 187 Тираж 463 Подписное

НПО <Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьпий

113035, Москва, 7К-35, Рауьиская наб., д. 4 5