Автоматизация управления установок с ДВС., страница 19

Как показывает диаграмма на рис. 53, для выхода из зоны неустойчивой работы (НУ) в зону затухающих колебаний (ЗК) требуется увеличивать степень неравномерности и/или отношения времен T_a/T_r  и T_k/T_r. Первый путь, как правило, неприемлем, поскольку степень неравномерности определяется требованиями к установке. В равной мере нежелательно увеличение времени разгона двигателя. Время вязкого трения в малой степени поддается изменению конструктивными средствами. Таким образом, наиболее доступным средством повышения устойчивости является уменьшение времени измерителя, т. е. его масс, связанных с муфтой измерителя. Последнее возможно, в частности, с помощью увеличения частоты вращения вала измерителя, но такой путь улучшения динамических свойств системы ограничивается допустимыми окружными скоростями вращения грузов.

Еще более сложно перевести систему из зоны затухающих колебаний в зону монотонно сходящихся или апериодических переходных процессов
(М или А), хотя именно такой тип переходных процессов наиболее желателен для систем с особо жесткими требованиями к динамике, в первую очередь для генераторных установок. Как показывает диаграмма, при этом требуются достаточно высокие значения коэффициента Y, в противном случае увеличение коэффициента Х окажется бесполезным. При заданной степени неравномер-ности повышение этого коэффициента достижимо только за счет отношения Т_а/Т_r. Следовательно, при проектировании систем автоматического регулирования скорости необходимо принимать все доступные меры для уменьшения движущихся масс измерителя. В отдельных случаях, при необходимости существенно улучшить динамические характеристики установки без переделки регулятора приходится идти на повышение момента инерции двигателя (времени его разгона), жертвуя при этом массогабаритными показателями и приемистостью.

Повышение мощности двигателей обычно связано с увеличением необходимой работоспособности регулятора. В свою очередь, это влечет за собой увеличение масс грузов для достижения необходимой центробежной силы. Поэтому, чем больше мощность двигателя, тем сложнее удовлетворять требования к динамике системы. Именно это определяет применение на двигателях большой мощности регуляторов непрямого действия, у которых величина перестановочного усилия не связана с параметрами измерителя скорости.

2.11. Регуляторы непрямого действия

2.11.1. Схемы и уравнение движения гидроусилителей

В регуляторах непрямого действия перемещение муфты измерителя скорости преобразуется в управляющее воздействие - перемещение рейки топливного насоса - с помощью усилительного устройства, которым в современных регуляторах скорости обычно является гидроусилитель. Типичные схемы гидроусилителей показаны на рис. 54. Наиболее наглядной для изучения является схема с двумя управляющими полостями, рис. 54, а. Здесь ведущим элементом является золотник А, обычно связываемый с муфтой измерителя скорости. Во входной канал гидроусилителя подается жидкость (обычно масло) под давлением р₀. Гидроусилитель находится в равновесном положении, когда пояски золотника перекрывают каналы, подводящие масло в управляющие полости. При перемещении золотника в направлении ±s (на рисунке за положительное принято направление, указанное стрелкой) через один из каналов (в данном случае - левый) в соответствующую полость подается жидкость, одновременно противоположная полость соединяется с полостью слива. Разность давлений р₁ и р₂ вызывает перемещение поршня со штоком В в направлении х. При этом перемещается и рейка топливного насоса. Достоинством такой схемы является равенство усилий в обоих направлениях, недостатком - необходимость абсолютно точной установки обоих поясков золотника относительно соответствующих каналов, что достаточно сложно выполнить технологически. В этом отношении более удобны схемы с дифференциальным поршнем (рис. 54, б) и с одной управляющей полостью и возвратной пружиной (рис. 54, в). В первом случае правая полость постоянно соединена с подводом жидкости, а левая, в зависимости от направления движения золотника, соединяется либо с подводом жидкости, либо со сливом. В первом случае давление, действующее на большую площадь, вызывает движение поршня вправо, во втором  давление в правой полости перемещает поршень влево. Второй поясок золотника служит только как направляющий и уплотняющий. В схеме с возвратной пружиной правая полость постоянно соединена со сливом, т.е. в ней отсутствует избыточное давление. При движении золотника влево в левую полость подается давление, перемещающее поршень вправо, при противоположном движении управляющая полость сообщается со сливом, давление в ней падает и пружина перемещает поршень
влево. В таких схемах рейку топливного насоса соединяют со штоком В таким образом, чтобы под действием возвратной пружины подача топлива уменьшалась. Благодаря этому при падении давления жидкости пружина отключает подачу, что вызывает остановку двигателя.