Razem 0,00 zł

+Koszt dostawy od -

Powrót

Pozostałe

  • -15%

Regulacja prędkości obrotowej okrętowych silników spalinowych

Opinie czytelników: (0) Dodaj ocenę

Z. Kowalski, S. Tittenbrun, W. F. Łastowski Regulacja prędkości obrotowej okrętowych silników spalinowych Teoria i praktyka WSTĘP 4 1. UKŁADY REGULACJI PRĘDKOŚCI OBROTOWEJ SILNIKÓW SPALINOWYCH PRACUJĄCYCH W OKRĘTOWYCH SYSTEMACH ENERGETYCZNYCH 5 1.1. Struktura okrętowych systemów energetycznych 5 1.2. Podsystemy napędowe 8 1.2.1. Silnik spalinowy jako obiekt regulacji prędkości obrotowej 8 1.2.2. Sprzęgła cierne i podatne 16 1.2.3. Śruba o stałym lub zmiennym skoku i przekładnia 18 1.2.4. Prądnica synchroniczna 18 1.2.5. Regulator napięcia 22 1.3. Regulatory prędkości obrotowej silników spalinowych 23 1.3.1. Funkcje regulatorów prędkości obrotowej 23 1.3.2. Klasyfikacja i podstawowe struktury regulatorów prędkości obrotowej 24 1.3.3. Własności statyczne regulatorów prędkości obrotowej 27 1.3.4. Własności dynamiczne regulatorów prędkości obrotowej 31 1.4. Własności statyczne i dynamiczne układów regulacji prędkości obrotowej 34 1.5. Wymagania instytucji klasyfikacyjnych stawiane układom regulacji prędkości obrotowej silników spalinowych 40 2. KONSTRUKCJE REGULATORÓW PRĘDKOŚCI OBROTOWEJ, ZASADY DZIAŁANIA, PRZYKŁADY ROZWIĄZAŃ 42 2.1. Podstawowe i dodatkowe funkcje regulatorów prędkości obrotowej 42 2.2. Regulatory bezpośredniego działania 46 2.3. Regulatory pośredniego działania mechaniczno-hydrauliczne 48 3. REGULATORY ELEKTROHYDRAULICZNE I ELEKTRYCZNE 62 3.1. Budowa regulatorów 62 3.2. Hydrauliczne mechanizmy wykonawcze 63 3.2.1. Całkujący hydrauliczny mechanizm wykonawczy 63 3.2.2. Proporcjonalny hydrauliczny mechanizm wykonawczy 67 3.2.3. Mechanizmy wykonawcze typu EGB 70 3.3. Elektryczne mechanizmy wykonawcze 73 3.3.1. Elektromagnetyczne siłowniki wykonawcze 73 3.3.2. Elektryczne siłowniki wykonawcze z wyjściem liniowym 75 3.3.3. Elektryczne mechanizmy wykonawcze z wyjściem obrotowym 77 3.4. Elektroniczne układy sterujące 78 3.4.1. Uwagi ogólne 78 3.4.2. Układ przetwornika prędkości obrotowej 78 3.4.3. Bloki kształtowania sygnału prędkości obrotowej zadanej 79 3.4.4. Bloki kształtowania sygnału wyjściowego 80 3.4.5. Układ sterujący Woodward 1000 80 4. OKRĘTOWE PODSYSTEMY NAPĘDOWE 82 4.1. Wpływ konfiguracji podsystemu napędowego na własności układu regulacji prędkości obrotowej 82 4.2. Podsystem napędu głównego statku z wolnoobrotowym silnikiem spalinowym i śrubą o stałym skoku 82 4.3. Podsystem napędu głównego z średnioobrotowym silnikiem spalinowym i śrubą o nastawnym skoku oraz prądnicą wałową 84 4.4. Podsystem napędu głównego ze średnioobrotowym silnikiem spalinowym współpracującym przy zmiennej prędkości przez przekładnię ze śrubą o skoku nastawnym 85 4.5. Podsystem napędu głównego z dwoma średnioobrotowymi silnikami spalinowymi współpra- -cującymi równolegle przez przekładnię ze śrubą o skoku nastawnym i prądnicą wałową 87 4.6. Podsystem napędu głównego z dwoma średnioobrotowymi silnikami spalinowymi współpracującymi przy zmiennej prędkości obrotowej ze śrubą o skoku nastawnym 89 4.7. Podsystem napędu głównego z dwoma średnioobrotowymi silnikami spalinowymi 2 napędzającymi równolegle przez przekładnię śrubę o skoku stałym 91 4.8. Podsystem elektroenergetyczny statku 93 5. DOBÓR CHARAKTERYSTYK REGULATORÓW PRĘDKOŚCI OBROTOWEJ 95 5.1. Charakterystyka zadawania prędkości obrotowej 95 5.2. Charakterystyka niejednostajności (statyzmu) 97 5.3. Ograniczenie dawki paliwa w funkcji ciśnienia powietrza doładowczego 99 5.4. Ograniczenie dawki paliwa w funkcji zadanej prędkości obrotowej 101 5.5. Urządzenia kontroli i ograniczenia obciążenia 102 5.6. Kontrola granicznej wartości ciśnienia oleju smarowego silnika 103 6. STANOWISKO SYMULACYJNE DO BADAŃ REGULATORÓW PRĘDKOŚCI OBROTOWEJ 104 6.1. Badanie układów automatyki z zastosowaniem stanowisk symulacyjnych 104 6.2. Budowa stanowisk symulacyjnych 105 6.3. Metodyka prób i badań regulatorów prędkości obrotowej na stanowisku symulacyjnym 108 7. NASTAWIANIE CHARAKTERYSTYK REGULATORÓW POŚREDNIEGO DZIAŁANIA NA PRZYKŁADZIE REGULATORÓW UG I PGA FIRMY WOODWARD 110 7.1. Wstęp 110 7.2. Charakterystyka zadawania prędkości obrotowej 111 7.3. Charakterystyka statyzmu 117 7.4. Nastawianie przystawki przeciwdymieniowej w regulatorze PGA Woodward 119 7.5. Nastawianie przystawki przeciwpompażowej w regulatorze PGA Woodward 123 7.6. Nastawianie charakterystyki urządzenia kontroli obciążenia (sygnału redukcji skoku śruby) w regulatorze PGA Woodward 124 7.7. Nastawianie wyłącznika olejowego w regulatorze PGA Woodward 126 7.8. Nastawianie podatnego sprzężenia zwrotnego 127 8. RÓWNOLEGŁA PRACA SILNIKÓW SPALINOWYCH 129 8.1. Wstęp 129 8.2. Kontrola stanu regulacji silników 130 8.3. Nastawianie pracy równoległej zespołów prądotwórczych 130 8.4. Nastawianie pracy równoległej silników głównych napędzających śrubę o skoku nastawnym 132 8.5. Nastawianie pracy równoległej dwóch silników napędzających równolegle śrubę o skoku stałym 137 8.6. Układ wyrównujący Master and Slave firmy Woodward 139 8.7. Praca równoległa zespołów prądotwórczych bez statyzmu regulatorów 142 9. MONTAŻ I OBSŁUGA REGULATORÓW PRĘDKOŚCI OBROTOWEJ 143 9.1. Montaż regulatora na silniku spalinowym 143 9.2. Dobór oleju do regulatorów mechaniczno-hydraulicznych 145 9.3. Konserwacja i magazynowanie regulatorów 146 9.4. Wykrywanie nieprawidłowości w działaniu regulatorów przez obserwację ich pracy 146 9.5. Przykłady nieprawidłowego działania regulatorów, zaobserwowane na statkach 149 10. ZUŻYCIE I USZKODZENIA REGULATORÓW PRĘDKOŚCI OBROTOWEJ 151 10.1. Wstęp 151 10.2. Zależność stopnia nieczułości regulatora od jego stanu technicznego 151 10.3. Zależność ciśnienia oleju wewnątrz regulatora od prędkości obrotowej jako wskaźnik zużycia elementów regulatora 153 10.4. Trwałość nastaw charakterystyk regulatorów 154 10.5. Przykłady innych uszkodzeń i zużycia regulatorów typu UG i PGA firmy Woodward 156 11. WYBRANE ZAGADNIENIA Z TECHNIKI REGULACJI PRĘDKOŚCI OBROTOWEJ 158 11.1. Wstęp 158 11.2. Praca równoległa prądnic napędzanych turbiną parową i silnikiem wysokoprężnym 158 11.3. Drgania skrętne z węzłem w sprzęgle podatnym i udział w nich regulatora prędkości obrotowej 161 11.4. Wypadek wadliwego działania regulatora bezpieczeństwa wskutek zmiany zasady jego pracy 167 3 WSTĘP Wysokoprężne silniki spalinowe, pracujące w okrętowych podsystemach napędowych napędu głównego statku oraz w podsystemie elektroenergetycznym, są wyposażone w regulatory prędkości obrotowej. Regulatory te muszą zapewnić stabilną pracę silnika spalinowego oraz wymaganą jakość regulacji prędkości obrotowej we wszystkich stanach pracy podsystemu. Poza funkcjami podstawowymi regulatory prędkości obrotowej mogą wypełniać wiele funkcji dodatkowych. Regulatory oraz ich urządzenia dodatkowe wymagają odpowiedniego doboru parametrów nastawczych, które przystosowują ich charakterystyki do właściwości konkretnego silnika spalinowego i całego podsystemu napędowego. W praktyce projektowania, budowy, a następnie eksploatacji okrętowych podsystemów napędowych istnieje potrzeba doboru regulatorów, umiejętności ich montażu na silnikach, nastawienia ich charakterystyk, oceny działania wraz z wykrywaniem usterek — diagnostyką. Dobór regulatora i jego charakterystyk, prawidłowa jego eksploatacja wymagają zarówno dobrego zrozumienia zasad działania, budowy regulatorów oraz układów regulacji prędkości obrotowej, jak i praktycznych umiejętności, znajomości metod i sposobów postępowania, stąd teoretyczny i praktyczny charakter książki. Ujęcie tej tematyki jest takie, aby książka mogła być przydatna inżynierom mechanikom na statkach, inżynierom okrętowcom specjalizującym się w badaniu, projektowaniu, wykonawstwie i eksploatacji systemów energetycznych statków. Książka przeznaczona jest także dla studentów politechnik i wyższych szkół morskich o specjalnościach: automatyka, budowa i eksploatacja silników spalinowych. W części teoretycznej książki opisano własności silnika spalinowego jako obiektu regulacji prędkości obrotowej oraz własności podstawowych elementów podsystemów napędowych. Podano również zasadnicze struktury i własności regulatorów prędkości obrotowej oraz charakterystyki statyczne i dynamiczne układów regulacji prędkości obrotowej. Część praktyczna książki zawiera opis stosowanych konstrukcji regulatorów prędkości obrotowej, dobór charakterystyk regulatorów oraz ich nastawianie w warunkach rzeczywistych przy pracy silnika w podsystemie napędowym oraz na stanowisku badawczym. Przedstawiono także problemy regulacji prędkości obrotowej silników spalinowych pracujących równolegle w podsystemach napędowych. W tej części książki podano także sposób montażu i obsługi regulatorów, przebieg procesów ich zużycia i uszkodzeń wraz z kryteriami oceny zużycia. W układach regulacji prędkości obrotowej silników spalinowych, pracujących w podsystemach napędowych statków krajowych armatorów, przeważnie stosuje się regulatory firmy Woodward. Dlatego praktyczną obsługę regulatorów przedstawiono na przykładach różnych typów regulatorów Woodwarda. Przedstawiony w książce materiał zawiera rezultaty wieloletnich doświadczeń eksploatacyjnych l prac badawczych prowadzonych przez autorów w Instytucie Elektroenergetyki i Automatyki Politechniki Gdańskiej w zakresie układów regulacji prędkości obrotowej silników spalinowych oraz zastosowania metod symula- cyjnych w projektowaniu złożonych okrętowych systemów energetycznych. W książce wykorzystano również materiały światowych firm produkujących regulatory prędkości obrotowe] silników spalinowych. 4 1. UKŁADY REGULACJI PRĘDKOŚCI OBROTOWEJ SILNIKÓW SPALINOWYCH PRACUJĄCYCH W OKRĘTOWYCH SYSTEMACH ENERGETYCZNYCH 1.1 Struktura okrętowych systemów energetycznych Statek można potraktować jato zbiór różnych systemów. W systemach energetycznych, związanych z przetwarzaniem energii zawartej w paliwie na inne formy energii, niezbędne do ruchu (pracy) statku, można wy- dzielić kilka podsystemów (rys. 1.1.). Dwa podsystemy: napędu głównego statku i elektroenergetyczny odgrywają najważniejszą rolę i wpływają w istotnym stopniu na pracę pozostałych systemów statku. Rys. 1.1. Statek jako obiekt automatyzacji W podsystemach napędu głównego najczęściej stosowane są wolno- i średnioobrotowe wysokoprężne silniki spalinowe. Inne rozwiązania, w których do napędu wykorzystywane są turbiny parowe lub gazowe, oraz rozwiązania z napędem elektrycznym, są spotykane rzadziej. W podsystemach elektroenergetycznych stosowane są (do napędu prądnic) głównie średnio-obrotowe wysokoprężne silniki spalinowe, które stanowią podstawowe źródło napędu w systemach elektroenergetycznych statków. Obecnie dość często instaluje się w podsystemie prądnicę synchroniczną, tzw. wałową, połączoną z wałem śrubowym m. in. przez przekładnię i sprzęgło. Struktura tych podsystemów, zwanych dale] podsystemami napędowymi, jest uzależniona od wielu czynników, między innymi od typu statku, rodzaju oraz mocy zastosowanych silników spalinowych. Struktury obu wymienionych podsystemów napędowych, w których skład oprócz silników spalinowych wchodzą m. in. sprzęgła, przekładnie, wał śrubowy i śruba o skoku stałym lub nastawnym (w podsystemach napędu głównego — rys. 1.2) oraz prądnica, urządzenia rozdzielcze, siec i odbiorniki energii elektrycznej (w podsystemach elektroenergetycznych — rys. 1,3); mogą być różne. Rys. 1.2. Podstawowe struktury podsystemu napędu głównego statku z średnioobrotowymi silnikami spalinowymi 1 — silniki spalinowe; 2 — sprzęgło podatne; 3 — sprzęgło cierne; 4 — przekładnia; 5 — śruba o skoku stałym; 6 — wał śrubowy z hamulcem; 7 — śruba o skoku nastawnym; 8 — prądnica wałowa 5 W zależności od rozwiązań konstrukcyjnych podsystemy mogą mieć różne konfiguracje, co zostało szerzej opisane w rozdziale 4. Warunki pracy statku oraz zastosowane struktury wpływają na ustaleni i przejściowe stany pracy podsystemów napędowych, przy czym decydującą rolę odgrywają tu własności silnika spalinowego i odbiorników energii. Stany ustalone w podsystemach-to: gotowość podsystemu do natychmiastowego uruchomienia, praca podsystemu z określonym (stałym) obciążeniem w całym zakresie zmian jego wartości, praca silnika spalino- wego z załączonym sprzęgłem i zerowym skokiem śruby, praca zespołu prądotwórczego bez załączonych odbiorników energii elektrycznej. Rys. 1.3. Podstawowe struktury podsystemu elektroenergetycznego l — silniki spalinowe; 9 — prądnica synchroniczna; 10 — urządzenia rozdzielcze, sieć kablowa l odbiorniki energii elektrycznej Stany przejściowe w podsystemach napędowych można podzielić na związane z: uruchomieniem, zatrzymaniem i przesterowaniem silników spalinowych, załączeniem sprzęgła ciernego podsystemu ze śrubą o skoku stałym lub nastawnym, zmianą skoku śruby nastawnej, wyłączeniem sprzęgła, załączeniem lub wyłączeniem odbiorników energii elektrycznej, zmianą obciążenia sieci elektrycznej, zmianą wartości prędkości obrotowej silników spalinowych, awaryjnymi stanami pracy podsystemów (na przykład wyłączeniem z pracy jednego cylindra). Zarówno złożona struktura podsystemów napędowych, jak i różne stany ich pracy, a także rosnące wymagania, co do jakości pracy podsystemów stawiają określone warunki układom sterowania i regulacji silników spalinowych. Zagadnieniem o dużym znaczeniu w pracy podsystemów napędowych jest regulacja prędkości obrotowej, a przede wszystkim dobór struktur i nastaw regulatorów prędkości obrotowej silników spalinowych zapew- niających stabilną pracę podsystemu w całym zakresie zmian obciążenia (w tym i na biegu jałowym), uzyskanie wymaganych wskaźników jakości procesu regulacji oraz właściwego statycznego i dynamicznego rozdziału obciążeń pomiędzy równolegle pracującymi silnikami spalinowymi. Wysokoprężne silniki spalinowe, pracujące w podsystemach napędowych, są wyposażone w regulatory prędkości obrotowej, które wraz z silnikiem spalinowym jako obiektem regulacji stanowią układ automatycznej regulacji prędkości obrotowej. Na rys. 1.4 pokazano układ regulacji prędkości obrotowej średnioobrotowego nienawrotnego silnika spalinowego pracującego przez sprzęgło podatne i cierne oraz przekładnię na śrubę o skoku nastawnym. Natomiast rys. 1.5 przedstawia układ regulacji prędkości obrotowej silnika spalinowego i układ regulacji napięcia prądnicy zespołu prądotwórczego pracującego pojedynczo w wyodrębnionym podsystemie elektroenergetycznym. W układach tych wielkością regulowaną n jest prędkość obrotowa silnika spalinowego (w podsystemie elektroenergetycznym wielkością regulowaną jest także U — napięcie), nz — stanowi wartość zadaną wielkości regulowanej, hr — wielkość nastawiającą będącą przesunięciem (obrotem) dźwigni wyjściowej regulatora, wielkościami zakłócającymi mogą być: mo (mp lub mc) — moment obciążenia, mz — inne zakłócenia w pracy silnika. Przedstawione układy są układami regulacji stałowartościowej, w których nz= const. Zadaniem układu jest, więc 6 utrzymanie stałej wartości wielkości regulowanej, mimo działających zakłóceń. Rys. 1.4. Schemat strukturalny układu regulacji prędkości obrotowej silnika spalinowego pracującego w podsystemie napędu głównego Rys. 1.5. Schemat strukturaln...

Rok wydania: 1988 Wydawnictwo: Wydawnictwo Morskie Stan: UżywanaRodzaj okładki: Miękka Wymiar: 13x15cm Ilość stron: 251 Waga: 0.45 kg TIN: T01177094

Uwagi: Oprawa mocno wytarta, zagięta, porysowana, kartki pożółkłe, rogi zagięte, Podkreślenia w tekście ołówkiem, grzbiet i blok książki klejony taśmą

34,00 zł 40,00 zł

Opinie