←предыдущая следующая→
1 2
Описание устройства и взаимодействия элементов САР вязкости то-плива и ее функциональная схема
Среди причин широкого применения автоматических измерителей и регуляторов в настоящее
время являются две наиболее важные: усиливающаяся борьба с загрязнением окружающей сре-ды и широкое использование в качестве топлива продуктов перегона нефти с высоким содержа-нием серы.
В судовых условиях вязкость является критическим параметром, поскольку прямо определя-ет эффективность топливосжигания. Вязкость жидкости обратнопропорциональна
ее температуре: однако, даже топлива одних марок имеют разные соотношения между вязко-стью. Часто сжигают и смеси топлив. Таким образом, нормальная подготовка перед подачей его в двигатель подразумевает наличие автоматического регулятора вязкости.
Рассмотрим элементы системы автоматического регулирования вязкости топлива типа VISK-21P, а также правила их технического обслуживания. Изображение этой САР приведено на рис.1, а схема САР вязкости топлива приведена на графическом приложении (лист 1).
Измеритель вязкости и пневматический преобразователь.
Вал 2 мотора вращает с постоянной частотой вращения ведущую шайбу 1, которая имеет радиальные пазы с изогнутым наружу краем. Лопатки постоянно прогоняют через зазор 5 между дисками часть протекающего топлива. Вследствие внутреннего трения между частица-ми топлива на поверхности ведомой шайбы 4 возникает крутящий момент, который развора-чивает выходной валик 3 измерителя на угол, пропорциональный текущему значению вязко-сти и зазору S между шайбами. Этот момент передается на преобразователь, выходной пнев-матический сигнал 14 которого пропорционален вязкости.
Плоскость, в которой поворачивается рычаг заслонки 8 преобразователя, перпендикулярна плоскости выходного валика 3. При увеличении вязкости зазор между соплом 7 и заслонкой 8 уменьшается и сигнал на входе усилителя 6 увеличивается, в такой же степени увеличивается и управляющий сигнал на выходе 14, который также передается в сильфоны 12 обратной свя-зи, 5 – пневмосопротивление. Оси сильфонов совмещены таким образом, что развиваемый ими момент на рычаге 8 противоположен по знаку моменту А на валике 3 измерителя; равно-весие восстанавливается, когда эти моменты уравновешивают друг друга. Конструкцией пре-дусмотрена возможность смещения левого сильфона, как показано левой стрелкой В, обеспе-чивая регулирование степени обратной связи (коэффициента усиления измерителя). С умень-шением расстояния между осями сильфонов коэффициент усиления возрастает, и наоборот. Начальную точку диапазона измерения (нулевую точку) можно отрегулировать натяжением пружины 10, пружина 11 – компенсационная. Выходной сигнал 14 измерителя является ли-нейной функцией вязкости топлива.
Предусмотрена возможность регулирования зазора S между шайбами 1 и 4; уменьшение этого зазора приводит к увеличению коэффициента усиления измерителя. Общий вид пневмообразо-вателя со снятой крышкой показан на рис.1. Для контроля правильности настройки предусмот-рен груз 15, который следует при проверках надевать на штырек рычага 16. Измеритель вязко-сти снабжен термовыключателем, поскольку не рекомендуется работать при слишком низких или чересчур высоких значениях температуры. Термовыключатель срабатывает на запуск дви-гателя при нижнем значении заданной температуры и на его остановку в случае угрозы пере-грузки.
Регулирование измерителя
Регулировку зазора S между шайбами измерителя, как и другие, осуществляет изготовитель. Контроль и регулировку нулевой точки производят натяжением или ослаблением пружины 10, при этом диапазон регулирования перемещается параллельно (коэффициент усиления остает-ся const). Для смещений этого диапазона используется также компенсационная пружина 11. Соответствие выходного сигнала требуемому значению проверяют с помощью калибровочно-го груза 15 (эти значения указаны на табличке, расположенной на внутренней стороне крышки преобразователя).
Последовательность операций:
1) остановить двигатель датчика;
2) отвинтить груз 15 и положить его на рычаг 16;
3) проверить соответствие выходного сигнала требуемому значению;
4) при необходимости обеспечить это соответствие за счет изменения натяжения пружины 10
5) снять груз, установить его на место, закрыть крышку и запустить двигатель.
При регулировке диапазона изменения (коэффициента усиления) учитывают зависимости его как от зазора S между шайбами, так и от типа (широкий или нормальный) и положения ле-вого из сильфонов 12. Зазор S, равный 0,6мм и положение широкого сильфона должно соответствовать диапазону измерения вязкости 0-40 сПз или 0-180с Рейдвуда. Расстояние между шайбами регулируют с помощью штифта и гаечного ключа в соответсвия с инструкцией. Положение сильфонов обратной связи меняют, ослабляя контрогайку, через которую передается давление. При этом необходимо следить, чтобы ведущий штифт не выскользнул из отверстия. Передвинуть сильфон в новое положение, гайку закрепляют.
Пропорционально-интегральный регулятор САР вязкости топлива
Измерения давления рвых сжатого воздуха на входе регулятора трансформируется геликои-дальной пружиной 4 и тягой 1 в перемещениях черной стрелки 3, регулирующей текущее зна-чение вязкости топлива по шкале прибора (градуированной в градусах Энглера и процентах). Эти перемещения, кроме того, передаются звеном 5 рычагу 9, шарнирно соединенному с тягой 7 и несущему заслонку 10 пневмоусилителя. Сопло 11 закреплено на рычаге 12, который со-единен со штоком сильфонов 14 и 22 обратной связи и опирается призму 13; положение этой призмы при настройках устанавливаются по шкале зоны пропорциональности, и опирается на призму 13; положение этой призмы при настройках устанавливаются по шкале зоны пропор-циональности регулятора, градуированной от 0 до 200%.
К соплу 11 через дроссель 18 подводится сжатый воздух постоянного давления ро=const от входа усилителя; в плоскости 15 усилителя устанавливается давление, определяющееся зазо-ром между соплом и заслонкой. Когда давление в камере 19 увеличивается при смещении клапана 17 вниз, а уменьшением при смещении диска двойной мембраны 16 вверх, когда от-крывается атмосферный канал, поскольку клапана 17 в этом положении своим хвостовиком запирает нижнее отверстие. Выходное давление рвых передается на управление сервомотором парорегулирующего клапана, а также в систему обратной связи, образованную сильфоном 14 пропорциональной составляющей сигнала управления, сильфоном 22 интегральной состав-ляющей, а также пневмоемкости 21 и дросселем 20 уставки постоянной времени интегрирова-ния Ти. Регулятор снабжен устройством для изменения уставки значения вязкости, которое будет поддерживаться автоматически. Оно состоит из звена 8, соединенного с установочным винтом красного рычага, тяги 7, несущей опору рычага 9 пневмозаслонки, сочленения 6 и красной стрелки 2, указывающей задание по шкале регулятора. При увеличении давления рвх на входе регулятора показывающая черная стрелка 3 переместится в направлении против ча-совой стрелки, одновременно заслонка 10 приблизится к соплу 11, вследствие чего давление в приемной камере 15 пневмоусилителя и давление на выходе регулятора (в камере 19) повы-сится. Это увеличение в соответствии с ПИ-законом регулирования подразделяют на пропор-циональную и интегральную составляющие. Пропорциональная составляющая действует, как жесткая отрицательная связь-увеличение давления в плоскости сильфона 14 создает на рычаге 12 момент, увеличивающий зазор между соплом и заслонкой за счет перемещения сопла 11; это приводит к уменьшению давления в полости 15 усилителя. Интегральная составляющая проявляется со скоростью, зависящей от степени открытия дросселя 20, накапливание давле-ния в полости сильфона 22 замедляется. Направление действия этой составляющей противо-положно действию пропорциональной составляющей – по мере нарастания давления в силь-фоне 22 нижний конец рычага 12, несущего сопло 11 отклоняется вправо, приближая это со-пло к заслонке 10 и увеличивая, таким образом, давление в камере 15 усилителя и выходное давление рвых регулятора (положительная гибкая обратная связь).
Действие интегральной составляющей заканчивается, когда давление в сильфонах 14 и 22 выравнивается, черная стрелка 3 указателя вязкости вновь совместится с красной стрелкой 2 задания, это значит, что и выравнивание осуществляется с нулевой неравномерностью (аста-тическая характеристика регулирования). При оптимальной настройке дроссель 20 постоян-ной времени интегрирования установлен так, что выравнивание давления в сильфонах 14 и 22 протекает с той же скоростью, что и выравнивание вязкости топлива на выходе подогревателя к заданному значению (в этом случае минимальные продолжительность и перерегулирова-ние). Если дроссель 20 перекрыть, это будет пропорциональный регулятор.
Исходные данные для расчета
Расход топлива………….Вном=3000кг/ч
Нагрузка по топливу……В=2700кг/ч
Входное воздействие……рсвхо=9
Интервал времени……….t=10c
1) Определяем коэффициент усиления Ко по внешнему воздействию для нагрузки по топли-ву В=2700 кг/ч
;
Определяем безразмерное значение Ко в результате деления размерных величин числителя и знаменателя на их базовые значения.
;
2) Зная ординату асимптоты =7,5 сR1 и возмущение поданное на сервомотор Pсвхо=9кПа можно коэффициент усиления разомкнутой системы:
;
здесь 120сR1 и 80 кПа – принятые базовые значения вязкости и пневматического сигнала (100-20=80 кПа).
3) Строим
←предыдущая следующая→
1 2