Автоматизация управления установок с ДВС.

Министерство  образования  Российской  Федерации

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ

государственный ПОЛИтехнический университет

Ю. В. Галышев   Л. Е. Магидович   В. В. Румянцев

АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ

УСТАНОВОК С ДВС

Учебное пособие

Санкт-Петербург

Издательство СПбГПУ

2002

Министерство  образования  Российской  Федерации

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ

государственный ПОЛИтехнический университет

Ю. В. Галышев   Л. Е. Магидович   В. В. Румянцев

АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ

УСТАНОВОК С ДВС

Учебное пособие

Санкт-Петербург

Издательство СПбГПУ

2002

УДК 621.43 (075.8)

Г а л ы ш е в  Ю. В.,  М а г и д о в и ч  Л. Е.,  Р у м я н ц е в  В. В. Автоматизация управления установок с ДВС: Учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2002. 122 с.

Пособие соответствует государственному образовательному стандарту дисциплины "Автоматизация управления установок с ДВС" специальности инженерной подготовки 101200 "Двигатели внутреннего сгорания".

Изложены принципы действия основных видов автоматических устройств в ДВС, вопросы статики и динамики систем автоматического регулирования скорости ДВС и систем охлаждения установок с двигателями, рассмотрены системы комплексной автоматизации установок с ДВС.

Предназначено для студентов 5 курса энергомашиностроительного факультета, изучающих дисциплину "Автоматизация управления установок с ДВС" в рамках инженерной подготовки.

Ил. 88. Библиогр.: 6 назв.

Печатается по решению редакционно-издательского совета Санкт-Петербургского государственного политехнического университета.

Ó  Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, 2002

ВВЕДЕНИЕ

При изучении курса "Автоматизация установок с ДВС" рассматриваются основные устройства и системы автоматизации процессов управления, которые применяются в ДВС, и в установках на базе ДВС (судовых, стационарных
и пр.). Проектирование и производство средств автоматизации является в большой степени самостоятельной отраслью и требует значительных специальных знаний, которые, естественно, не могут быть полностью даны в столь ограниченном по объему курсе. Поэтому основное назначение данного курса и предлагаемого пособия – дать хотя бы минимальные знания, которые позволят в дальнейшем ясно представлять, какие требования конструктор-двигателист может и должен предъявлять к разработчикам автоматики, понимать принципы действия основных видов автоматических устройств и то, как их работа влияет на параметры и характеристики двигателя и его систем.

Современная техника не мыслится без самой широкой автоматизации. Двигатель внутреннего сгорания, появившийся сравнительно поздно, изначально был снабжен некоторыми автоматическими устройствами.
К примеру, вряд ли кто задумывается о том, что система газораспределения также, по строгому определению, является автоматическим устройством, работающим по принципу прямого управления с заданным алгоритмом.
В первых паровых машинах клапаны подачи и отвода пара управлялись вручную. К моменту появления ДВС паровые машины уже снабжались парораспределительным механизмом, и аналогичная система, войдя в ДВС как конструктивный элемент, не воспринимается как элемент автоматики. Аналогично тому, как паровые машины издавна снабжались автоматическими регуляторами скорости, дизельные двигатели изначально снабжались предельным регулятором, который, как мы увидим в дальнейшем, действительно необходим для их надежной работы.

За последние десятилетия автоматизация установок с ДВС шагнула далеко вперед, перейдя от отдельных автоматических устройств к комплексной автоматизации. Еще в конце 50-х годов серьезные научные журналы убеждали судовых механиков в том, что не обязательно своими глазами следить за состоянием подшипников – можно довериться приборам, контролирующим температуру и давление смазки. Сегодня, а точнее еще лет 30 назад, стали обычным делом полностью автоматизированные установки, работающие без всякого обслуживания и контроля под управлением автоматики. Дольше других "сопротивлялись" автоматизации автомобильные установки. Но теперь уже в серийном выпуске автомобили, имеющие комплексное автоматическое управление подачей топлива, газораспределением и системой наддува.

В системах автоматизации двигателей и установок с ДВС используются различные фундаментальные принципы управления, а также принципы действия – непрерывный и дискретный. Теоретические основы проектирования и исследования систем автоматизации изучались в курсе "Теория автоматического управления", поэтому в данном курсе такие понятия, как динамические звенья, структурные схемы, передаточные функции и способы их определения, устойчивость систем и критерии ее оценки, предполагаются известными и будут использоваться далее без дополнительных пояснений.

1. ЗНАЧЕНИЕ АВТОМАТИЗАЦИИ УСТАНОВОК С ДВС.
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ АВТОМАТИЗАЦИИ

1.1. Преимущества, обеспечиваемые автоматизацией