Регистром флота определяется совокупность показателей качества работы судовых дизелей как ГД, так дизель-генераторных агрегатов:
Для главных двигателей:
· неравномерность регулирования частоты вращения, определяемая в диапазоне изменения нагрузки на ГД в пределах от холостого хода до номинального момента как
(23.1)
где wXX - частота вращения холостого хода, wHOM - номинальная частота вращения, причем для однодвигательного агрегата должно быть d£12%, а для двухдвигательных агрегатов - d£3%;
· для ГД, входящего в систему дистанционного автоматического управления (ДАУ ГД) должно быть d<1,5%;
· статическая ошибка регулирования частоты вращения не более 2%;
· заброс частоты в переходном процессе не более 10%;
· время переходного процесса tПП не выше 10 с;
· ограничения по частоте вращения в диапазоне 30...115%.
В дополнение к регуляторам частоты вращения ГД должны иметь отдельные предельные выключатели при частоте вращения выше номинальной на 20%.
Для дизель-генераторов:
· наклон регуляторной характеристики или неравномерность регулирования частоты не более 5%;
· статическая ошибка регулирования частоты вращения не более 1%;
· заброс частоты в переходном процессе не более 10%;
· время переходного процесса tПП не выше 5 с;
· предельный выключатель на 115% номинальной частота вращения.
Рассмотрим возможности выполнения указанных показателей качества для ГД, не оборудованных автоматикой регулирования частоты вращения.
В соответствии с выражениями (22.6), (22.7) и структурной схемой ГД, приведённой на рис.22.2, передаточные функции по сигналам управления Dh и возмущения Dl являются одинаковыми по типу и представляют собой апериодические звенья первого порядка. Переходные
процессы для частоты Dw при изменении либо Dh, либо Dl также будут подобны друг другу. Поэтому для анализа достаточно рассчитать переходный процесс Dw только, например, при изменении Dh положения топливной рейки, т.е. при условиях Dh¹0 и Dl=0.
Из (22.6) при Dh¹0 и Dl=0 имеем
(23.2)
где подчеркнуто записями Dw(p) и Dh(p) то, что они являются изображениями по Лапласу от величин Dw и Dh.
При скачкообразном изменении Dh, которому соответствует изображение по Лапласу вида Dh(p)=Dh/p (табл.2.1), изображение переходного процесса для Dw(p) будет следующим
(23.3)
Вид переходного процесса будет зависеть от значения постоянной времени ТД, которая определяется через фактор устойчивости FД выражением
(23.4)
Переходный процесс при условии, что ТД¹0 согласно (5.5) будет следующим
(23.5)
Если ТД=0, что соответствует бесконечно большому значению фактора устойчивости FД=¥, переходный процесс будет безинерционным
Dw=khDh (23.6)
Если ТД=¥, что соответствует условию FД=0, то операторное уравнение ГД, полученное из (22.3) и передаточная функция будут иметь вид
(23.7)
Передаточная функция (23.7) соответствует интегрирующему звену и согласно (5.11) переходный процесс будет следующим
(23.8)
По выражениям (23.5), (23.6) и (23.8) построены на рис.23.1 графики переходных процессов, соответственно, 1, 2 и 3.
Видно, что при отрицательном и нулевом значениях фактора устойчивости FД ГД неустойчив. При положительном значении FД ГД устойчив, причём с уменьшением FД время переходного процесса возрастает. Для ГД, применяемых на судах, время переходного процесса лежит в пределах 45...100 с, что намного превышает допустимое по Регистру. Неравномерность d частоты вращения и отклонение частоты вращения от заданной также намного превышают значения, определённые Регистром. Следовательно ГД без регулятора частоты вращения практически неработоспособен.
Исправить положение можно, если при отклонениях частоты вращения от заданной изменять подачу топлива, воздействуя на рейку топливного насоса.
В принципе при положительном и достаточно большом по величине значении фактора устойчивости FД такое регулирование может выполняться вручную обслуживающим персоналом. Однако это утомительно для персонала, зависит от субъективных их способностей, что не гарантирует постоянного поддержания требуемых показателей качества регулирования. При отрицательном факторе устойчивости FД, а также при быстро меняющихся процессах ручное регулирование вообще непригодно.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Прохоренков А. М. Судовая автоматика / А. М. Прохоренков, Ю. Г. Татьянченко, В. С. Солодов. – М.: Колос, 1992. – 448 с.
2. Власенко А. А. Судовая электроавтоматика / А. А. Власенко, В. А. Стражмайстер. – М.: Транспорт, 1983. – 368 с.
3. Кринецкий И. И. Судовая автоматика / И. И. Кринецкий. – М.: Пищевая промышленность, 1978. – 440 с.
4. Основы теории автоматического регулирования / под ред. В. И. Крутова. – М.: Машиностроение, 1984. – 368 с.
5. Онасенко В. С. Судовая автоматика / В. С. Онасенко. – М.: Транспорт, 1988. 271 с.
6. Березин С. Я. Системы автоматического управления движением судна по курсу / С. Я. Березин, Б. Я Тетюев. – Л.: Судостроение, 1990. – 368 с.
7. Петров И. К. Технологические измерения и приборы в пищевой промышленности / И. К. Петров. – М.: Пищевая промышленность, 1973. – 368 с.
8. Суевалов Л. Ф. Справочник по расчетам судовых автоматических систем / Л. Ф. Суевалов. – Л.: Судостроение, 1989. – 408 с.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«КЕРЧЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Морской факультет
Кафедра «Электрооборудование судов и автоматизация производства»
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО
УПРАВЛЕНИЯ
Выполнил: курсант группы__ ЗСМ 511
__________ 14КзСМ2700 _____________
(шифр)
__________ Зиновьев П.Н ____________
(Ф.И.О.)
Проверил:
___________ К.т.н Доцент ____________
(должность)
___________ Чорный С.Г. ____________
(Ф.И.О.)
г. Керчь, 2019 г.