Изучение конструкции и принципа работы регулятора оборотов двигателя РН-30

Лабораторная работа

Цель работы: Изучение конструкции и принципа работы регулятора оборотов двигателя РН - 30

Основные теоретические положения

Устойчивая работа двигателя в определённых режимах возможна лишь в том случае, если развиваемая мощность равна мощности потребляемой. Мощность и частота вращения коленчатого вала пропорциональна количеству потребляемого топлива. Частота вращения вала (один из основных регулируемых параметров) должна поддерживаться на заданном уровне с определённой точностью. На установившемся режиме крутящий момент М_д, развиваемый двигателем, и момент сопротивления М_с (необходимы для привода гребного винта или электрического генератора) равны, а частота вращения n = idem. В условиях эксплуатации момент сопротивления может меняться в зависимости от нужд потребителей. Тогда для поддержания заданной частоты вращения необходимо изменить момент М_д изменением количества топлива, подаваемого в цилиндры двигателя.

Предельная схема включения регулятора. Рассмотрим работу главного двигателя с прямой передачей мощности на гребной ВФШ. При фиксированном положении тяги ТНВД (h_н = idem), соответствующей номинальной топливоподаче, зависимость крутящего момента ГД от частоты определяется внешней характеристикой h_н, являющейся характеристикой подвода ОР.

Характеристикой отвода является «нормальная» винтовая  характеристика, показывающая зависимость крутящего момента, необходимого для вращения ВФШ с частотой n.

С увеличением сопротивления движению корпуса судна (при движении во льдах, против ветра, по мелководью и т.д.) возрастает нагрузка, и характеристика отвода смещается, что соответствует характеристики «тяжёлого» винта. В этом случае при том же положении тяги ТНВД появляется разность моментов, под действием которой частота вращения ГД изменяется и в определённой точке наступает установившейся режим. Несмотря на то, что частота вращения снижена, двигатель работает с большой нагрузкой по крутящему моменту.

С уменьшением нагрузки (при оголении ВФШ) винтовая характеристика соответствует характеристике «легкого» винта, и происходит изменение частоты вращения. Через определённый промежуток времени в определённой точке наступает установившейся режим.

Следовательно, комплекс ГД – ВФШ в зоне эксплуатационных режимов с точки зрения регулирования частоты вращения обладает положительным саморегулированием. Однако при сбросе нагрузки частота вращения может достичь недопустимых пределов, грозящей аварией, т.е. ГД может пойти в разнос. Предотвратить это можно установкой регулятора частоты вращения, выполняющего функции ограничителя. Регулятор, настроенный соответствующем образом, вступает в работу при росте частоты вращения на 10-12 % сверх номинальной и ограничивает подачу топлива в двигатель. Схема включения регулятора, при которой он вступает в работу и ограничивает подвод энергии к ОР только при росте частоты вращения выше номинальной, называется предельной.

Регуляторы в зависимости от диапазона поддерживаемых скоростных режимов делятся на однорежимные и всережимные.

Однорежимный регулятор (с одним режимом настройки) автоматически поддерживают одну заданную частоту вращения коленчатого вала. Устанавливаются на вспомогательных дизелях, работающих с 1-й частотой вращения независимо от колебаний внешней нагрузки.

Всережимный регулятор изменяют настройку на ходу и поддерживают любую заданную частоту вращения  в рабочем диапазоне двигателя (их ставят обычно на главных двигателях).

Всережимная схема включения регулятора. Повысить точность поддержания частоты вращения двигателя можно установкой регулятора частоты вращения, включенного по всережимной схеме, при которой установка задания регулятора остаётся постоянной, а он непрерывным воздействием на тягу ТНВД стабилизирует с определённой точностью заданную частоту вращения двигателя. Для перехода на новую частоту вращения изменяют установку задания регулятора, а он в свою очередь, стремясь поддержать вновь заданную частоту вращения, воздействует на топливо подачу.