книги / Надежность дизель-электрических агрегатов и их систем автоматизации
..pdfелЭк т р о а г - |
|
ДСЛА - 1 00 |
я |
агерт |
реПе д в и ж н а келэт р о с т а н яиц ДСЭА -1 00 |
||
П а р а м е т р ы |
|
|
|
Максимальное отклонение напряжения при включении (отключении) 50% нагрузки в % ....................................
Нестабильность напряжения в % . .
Время непрерывной работы в ч . . .
Степень автоматизации по ГОСТу
10032—62 ...........................................
Моторесурс в ч ...................................
Тип дизеля ............................................
±10
±1
100
3
5000
1Д6 шестицилиидровый четырехтактный
Продожение табл. 1
Э л е к т р о а г р е г а т А С Д А - 2 0 0 |
П е р е д в и ж н а я э л е к т р о с т а н ц и я Э С Д А -2 0 0 |
Э л е к т р о а г р е г а т А С - 8 0 2 |
Э л е к т р о а г р е г а т А Д - 2 ОМ |
П е р е д в и ж н а я э л е к т р о с т а н ц и я Э С Д -2 0 М |
|
|
! |
|
|
±10 |
±12 |
± i |
±2 |
100 |
200 |
3 |
3 |
4000 |
6000 |
1Д12 двенадцати |
М608 две- |
цилиндровый |
надцати- |
двухрядный, с |
цнлиндровый |
V-образным рас двухрядный, |
|
положением ци |
с V-образ |
линдров, четырех |
ным распо- |
тактный |
жением ци |
|
линдров, |
четырех
тактный
±12
±1
10
1
5000
ДП-20 четырехцилиндровый четы рехтактный
Продолжение табл. 1
П а р а м е т р ы
Номинальная мощность дизеля ъ л . с.
Удельный расход топлива в г/кот п .
Тип генератора ........................................
Длина кабельной сети в м ................
Тип автомобильного прицепа................
Тип кузова ................................................
Вес с полной заправкой в кг ................
Сухой вес в кг . . . ............................
Габаритные размеры в мм:
дли на ............................ ....
ширина ........................................
высота ........................................
Э л е к т р о а г р е г а т А С Д А - 1 0 0 |
П с р е д в н ж а я э л е к т р о с т а н ц и я Э С Д А -1 0 0 |
Э л е к т р о а г р е г а т А С Д А - 2 0 0 |
1 П е р е д в и ж н а я 1э л е к т р о с т а н ц и я Э С Д А -2 0 0 |
Э л е к т р о а г р е г а т А С - 8 0 2 |
1 |
Э л е к т р о а г р е г а т А Д - 2 0 М |
П е р е д в и ж н а я э л е к т р о с та н ц и я Э С Д -2 0 М |
|
150 |
|
300 |
730 |
|
|
45 |
|
300 |
|
260 |
280 |
|
|
320 |
ГСФ-100 |
ГСФ-200 |
СГТД 625- |
|
ЕСС-81-4ФЩ |
|||
_ |
100 |
_ |
|
1500 |
|
_ |
100 |
75 |
|
|
|||||
— |
МАЗ-5207В |
— |
МАЗ-5224В |
— |
|
— |
ИАПЗ-738 |
— |
КУНГ-П6М |
— |
КУНГ-ПЮ |
— |
|
— |
— |
4740** |
9875 |
4900** |
13200 |
— |
|
1580 |
2460 |
4300** |
9520 |
4500** |
12450 |
8000** |
|
1480 |
2367 |
2680** |
6940* |
3000** |
9010* |
4300** |
|
2100 |
3943 |
|
|
||||||
|
5540 |
7650 |
|
||||
1175 |
|
|
|
|
|
||
2580 |
1225 |
2950 |
1555 |
|
1100 |
2070 |
|
1370 |
|
||||||
3290 |
1340 |
3110 |
2026 |
|
1700 |
2440 |
|
* В ч и с л и т е л е п р и ве д ен а д л и н а э л е к т р о с т а н ц и и с д ы ш л о м а в т о п р и ц е п а , и зн а м е н а т е л е — с п о д н я т ы м д ы ш л о м . ♦ * В е с и г а б а р и т н ы е р а зм е р ы д а н ы д л я б л о к а д и з е л ь г е н с р а т о р .
вырабатывают электроэнергию с номинальными пара метрами при температуре окружающего воздуха от —50° С до +40° С. Все источники электропитания допу скают подключение объектов к стационарной сети через свои распределительные устройства.
В электроагрегате АД-20М дизель-генератор и щит управления смонтированы на общей металлической ра ме и закрыты металлическим капотом '. Электростанция ЭСД-20М с электроагрегатом АД-20М скомпонована на одноосном автоприцепе 1-АП-1,5.
Система автоматизации агрегата и электростанции обеспечивает автоматическое поддержание нормального режима работы, аварийную сигнализацию и остановку при перегреве масла и охлаждающей жидкости, пони жении уровня охлаждающей жидкости, понижении дав ления в системе смазки; разносе двигателя, коротких замыканиях и перегрузках синхронного генератора.
Стационарные электроагрегаты АСДА-100 и АСДА-200 имеют в своем составе: дизель-генератор; силовой распределительный щит; щит автоматического управления (ЩАУ); дистанционный пульт управления (ДПУ); зарядное устройство; аккумуляторные батареи; топливный и масляный баки; насосы с электроприводом для закачки топлива и масла; комплект запасных ча стей, инструмента и принадлежностей (ЗИП).
Основным элементом электроагрегата является ди зель-генератор, представляющий собой установку, со стоящую из дизеля, генератора, системы охлаждения с теплообменниками, системы смазки с масляным баком, местного пульта управления дизелем, комплекта прием ных реле и исполнительных устройств дизельной авто матики. Блок дизель-генератор со всеми перечисленны ми элементами смонтирован на общей металлической раме. Предусмотрена возможность как ручного, так и автоматического включения электроагрегатов на парал лельную работу.
Передвижные электростанции ЭСДА-100 и ЭСДА-200 имеют в своем составе: электроагрегат (соответственно АСДА-100 и АСДА-200); автомобильный прицеп (МЛЗ-5207В и МАЗ-5224В); утепленный кузов
1 В стационарных установках электроагрегаты капотоп не имеют.
13
(КУНГ-П6М и КУНГ-П10); комплект кабельной сети;
комплект ЗИП.
Все элементы электростанций, кроме кабельной сети, расположены в утепленном кузове, установленном на двухосном автоприцепе грузоподъемностью соответст
венно 6 Г и 10,5 Т.
Во время работы агрегата вентиляция кузова осу ществляется потоком воздуха, создаваемым вентилято ром блока охлаждения. С повышением температуры внутри кузова до заданной величины автоматически включаются вентиляторы кузова с/питанием от рабо тающего электроагрегата.
Электроагрегаты и электростанции допускают непре рывную работу, в течение 100 ч. Для этого предусмот рена автоматическая подкачка электронасосами топли ва и масла в расходные баки.
Система автоматизации электроагрегатов и элект ростанций предусматривает поддержание их в прогре том состоянии, допускает возможность автоматического и дистанционного управления со ЩАУ и ДПУ, а также ручного — с местного поста управления дизелем.
Система автоматизации выполнена по блочному принципу, что обеспечивает возможность быстрой заме ны блоков без вскрытия электромонтажа. При этом объем автоматизации соответствует третьей степени по ГОСТу 10032—62.
Стационарный электроагрегат АС-802 имеет в своем составе: дизель-генератор; блок охлаждения; щит авто матического управления; электрокомпрессор с баллоном сжатого воздуха; насосы с электроприводом для подачи топлива и масла; комплект ЗИП.
Блок дизель-генератор состоит из дизеля, генера тора, местного пульта управления, комплекта приемных реле и исполнительных устройств дизельной автомати ки, фильтра грубой очистки топлива, агрегата предва рительной прокачки масла, водяной и масляной систем дизеля. Дизель-генератор со всеми входящими в его состав элементами смонтирован на общей раме.
Система автоматизации электроагрегата обеспечива ет автоматическое поддержание дизеля в прогретом со стоянии, а также автоматическое управление, защиту и сигнализацию о состоянии дизель-генератора в течение 200 ч непрерывной работы без обслуживания. Объем
И
автоматизации соответствует третьей степени по ГОСТу
10032— 62.
Развитие средств техники связи, а также появление других ответственных потребителей электроэнергии по высило требования в первую очередь к качеству элект рической энергии дизельных электроагрегатов. Качество электроэнергии, вырабатываемой электроагрегатом, оп ределяется тем, насколько стабильно удается поддержи вать скорость вращения двигателя и напряжение гене ратора при частых и внезапных изменениях нагрузки. Устройствами, обеспечивающими необходимое качество электроэнергии автономных источников, являются регу ляторы скорости вращения вала двигателя и напряже ния генератора.
§ 2. РЕГУЛЯТОРЫ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА ДИЗЕЛЯ
Общие сведения. Нагрузка на дизель во время рабо ты при заданной скорости вращения не остается по стоянной и может меняться в значительных пределах. При нарушении равновесия между крутящим моментом, развиваемым дизелем, и моментом сопротивления изме няется скорость вращения коленчатого вала. Вал начи нает вращаться с большей скоростью, если момент сопротивления уменьшается, и с меньшей скоростью, если этот момент увеличивается.
Момент сопротивления дизеля в электроагрегате определяется величиной нагрузки генератора, которая в процессе работы может меняться в весьма широких пределах. Следовательно, в таких же пределах будет изменяться и момент сопротивления дизеля. Для сохра нения скорости вращения вала дизеля постоянной при
изменении нагрузки |
на дизель необходимо |
изменять |
|||
подачу топлива |
в цилиндры. При увеличении |
нагрузки |
|||
подачу топлива |
следует увеличить, |
так как |
вследствие |
||
значительного уменьшения |
скорости вращения дизель |
||||
может заглохнуть, а |
при |
падении |
нагрузки — умень |
||
шить, так как скорость вращения при этом резко воз растает и дизель может пойти «вразнос».
Нагрузка на дизель изменяется довольно часто; изменять подачу топлива в соответствии с изменениями нагрузки перемещением рейки топливного насоса вруч ную для моториста очень затруднительно, а часто и не возможно. Поэтому на дизелях устанавливают регуля-
торы скорости вращения (числа оборотов), которые автоматически изменяют подачу топлива в цилиндры в зависимости от изменения нагрузки и тем самым под держивают заданный скоростной режим (число оборо тов) в узких пределах.
При работе дизеля в составе электрического агре гата переменного тока частота тока всецело зависит от скорости вращения дизеля, и отклонение этой скорости от номинальной влечет за собой изменение частоты тока синхронного генератора, требования к стабильности которой со стороны современных потребителей весьма жестки.
В серийно выпускаемых электроагрегатах для авто матического регулирования скорости вращения (частоты тока) применены различные типы регуляторов. В зави симости от конструкции чувствительного элемента регу ляторы обычно подразделяют на механические центро бежные, пневматические, гидравлические и электромаг нитные.
Чувствительный элемент регулятора воспринимает изменение угловой скорости вращения коленчатого вала дизеля. Регуляторы, у которых воздействие чувствитель ного элемента передается непосредственно иа объект регулирования, называют регуляторами прямого дей ствия.
Если сила, создаваемая чувствительным элементом, недостаточна для перемещения рейки топливного насоса, то в цепи регулятора включают одно или несколько уси лительных устройств, называемых сервомоторами. Та кие регуляторы называют регуляторами непрямого дей ствия.
Зависимость скорости вращения вала дизеля, снаб женного регулятором, от нагрузки (крутящего момен та) называют регуляторной характеристикой. Статизм (наклон) регуляторной характеристики определяет сте пень неравномерности системы регулирования, которая характеризуется отношением разности скоростей враще ния, соответствующих холостому ходу дизеля и полной нагрузке, к среднему значению скорости вращения в процентах при постоянной настройке регулятора.
Таким образом, степень неравномерности системы регулирования
Q _ Пхх — Пн
1ср- /I
16
где |
|
пхх — скорость вращения при холостом |
|
|
ходе в об/мин *; |
|
|
п н — скорость вращения при номи |
|
|
нальной нагрузке в об/мин, \ |
пср.рт= |
II уу |
11и |
" |
- ■ ---- среднерегулируемое значение ско |
рости вращения вала дизеля в
об/мин.
Степень неравномерности системы регулирования ха рактеризует пределы изменения скорости вращения дви гателя при увеличении нагрузки от холостого хода до
Рис. 1. Принципиальная схема центробежного регулятора прямого действия
максимальной и снижении до холостого хода. Чем со вершеннее регулятор, тем меньше'степень неравномерно сти. Вообще можно получить степень неравномерности системы регулирования, равную нулю, т. е. получить астатическую регуляторную характеристику. Однако для электроагрегатов такие регуляторы неприемлемы, так как при их использовании невозможно добиться задан ного распределения активных нагрузок при параллель ной работе. Кроме того, значительное понижение степе ни неравномерности приводит к неустойчивости процес са регулирования. Обычно степень неравномерности на ходится в пределах 2—6%.
Принципиальная схема центробежного регулятора прямого действия с упруго присоединенным катарактом,
* Единицы измерения приняты в соответствии с ГОСТами 1955—1958 гг.
17
который находит широкое применение в электроагрега тах, показана на рис. 1. Чувствительным элементом ре гулятора Являются качающиеся на шарнирах рычаги 2 с грузами 3. Траверсы 1 с шарнирно закрепленными на них рычагами с грузами приводятся во вращение через шестеренчатую передачу от коленчатого вала дизеля. Нижние 'концы рычагов 2 упираются в муфту/4, которая системой рычагов 6 связана с рейкой топливного насо са 10.
При определенной нагрузке и соответствующей ей ско рости вращения грузы 3 под действием |Центробежной силы отклоняются на определенный угол, удерживая рейку топливного насоса в положении, соответствующем данной нагрузке. При снижении нагрузки ^скорость вра щения увеличится. Центробежная сила, отклоняющая грузы, соответственно увеличится, еще более сдвигая муфту в сторону пружины и одновременно изменяя по ложение рейки топливного насоса, и подача топлива уменьшится. Следовательно, уменьшится энергия, выра батываемая дизелем, .и скорость вращения коленчатого вала. Дри этом центробежная сила грузов уменьшится, муфта под действием пружины '5 опустится и через си стему рычагов передвинет .рейку в положение большей подачи топлива.
Процесс регулирования будет продолжаться до тех пор, пока вырабатываемая энергия не будет приведена в соответствие ;с новой нагрузкой на валу дизеля. Ско рость вращения установится постоянной и будет оста ваться такой до тех pop, пока вновь не изменится на грузка или 'положение рейки топливного насоса не бу
дет |
изменено вручную |
или от |
системы автоматизации. |
|
его |
Из анализа работы |
1регулятора видно, |
'что степень |
|
неравномерности зависит |
от жесткости |
пружины: |
||
при увеличении жесткости степень неравномерности ре гулятора возрастает. Эту зависимость используют для изменения степени неравномерности. Такой механизм обычно содержит дополнительную пружину или позво ляет менять отношение плеч рычагов, передающих силу от главной пружины к муфте регулятора.
Для сглаживания колебаний грузов и муфты регуля тора при мгновенных изменениях нагрузки применяют так называемые катаракты. В приведенной схеме приме нен упруго присоединенный катаракт 8, соединенный с
рейкой топливного насоса через пружину ;7. Поршень 9 катаракта, двигающийся в цилиндре, наполненном воз духом или маслом, замедляет отклонения грузов и уменьшает амплитуду их колебаний, что влечет £а со бой уменьшение максимальных отклонений скорости вращения вала дизеля при внезапных изменениях на грузки.
Рис. 2. Принципиальная схема центробежного регулятора непрямого действия
Автоматические регуляторы непрямого действия явля ются более сложными, так как включают, 'кроме чувст вительного и соединительного, еще усилительные, вспо могательные и стабилизирующие элементы. На рис. 2 приведена принципиальная схема центробежного регу лятора Непрямого действия. Чувствительный элемент здесь тот |же, ;что и в регуляторе прямого действия. Ре гулятор работает следующим образом.
При увеличении 'нагрузки ’скорость вращения Ьала уменьшается, грузы 3 сходятся и муфта 1 под действи ем пружины 2 перемещается влево, увлекая за собой ры чаги 4 ’и связанный р ними золотник 7. Вследствие пе ремещения золотника влево .масло под давлением, со здаваемым насосом 8, поступает 'в левую полость серво мотора 5, перемещая поршень сервомотора 'и связанную
19
с ним рейку топливного насоса 6 вправо, в положение большей подачи топлива, j
Скорость вращения вала двигателя повышается, гру зы [чувствительного 'элемента регулятора расходятся, пе ремещая муфту, систему рычагов и золотник вправо. Масло, поступая в правую полость сервомотора, пере мещает его поршень влево, а рейку насоса — в положе ние меньшей подачи топлива. Таким образом, поршень сервомотора как бы следит за перемещениями золотни
Рис. 3. Характер переходных про цессов регулирования скорости вра щения вала дизеля и напряжения генератора при отключении нагрузки
ка, продолжая процесс регулирования до достижения нового равновесного положения между вырабатываемой энергией и нагрузкой на валу 'дизеля.
Автоматические регуляторы, снабженные сервомото рами без специальных стабилизирующих устройств, как правило, не могут обеспечить достаточную устойчивость режимов работы дизеля. Поэтому в цепи регулятора включают дополнительные элементы, называемые обрат ными связями. Различают жесткие и гибкие обратные связи: жесткие — обычно механические, связывающие движения муфты чувствительного элемента, золотника л штока сервомотора. Приведенная принципиальная схема регулятора имеет жесткую обратную связь в виде рыча га 4, связывающего движение муфты 1, золотника 7 и поршня сервомотора 5.
В тех случаях, .когда автоматический регулятор дол жен обеспечить строгое постоянство скорости вращения вала дизеля [при изменениях нагрузки, используют гиб кую обратную связь, называемую обычно изодромной.
20