Самыми распространенными механическими регуляторами главных двигателей на судах на сегодняшний день являются зарубежные регуляторв типа Вудвард PGA, Вудвард UG-8, Вудвард UG-40TL и отечественные типа Р13М.2КЕ, Р13М, РИ-30. Они имеют свои достоинства и недостатки, но время неумолимо к совершенствованию процесса регулирования, поэтому инженеры ломали головы над созданием более совершенного электронного регулятора скорости главных двигателей.
Главные судовые двигатели дизелестроительных фирм MAN и Фиат стали оборудовать электронными регуляторами скорости. Эти регуляторы являются универсальными. Их можно использовать не только в системах регулирования частоты вращения вала двигателей, но и в системах регулирования температуры, давления и других параметров.
Гибкость и простота осуществления связей между элементами регулятора, а также легкость суммирования сигналов (координат, величина которых пропорциональна электрическим сигналам) позволяют реализовать в электронных регуляторах различные законы регулирования и выбрать их путем перестройки электрических параметров без каких-либо конструктивных изменений. Еще достоинствам таких регуляторов можно также отнести и возможность их размещения на любом расстоянии от объекта, а также малые габариты самих регуляторов.
Обобщенная блочная (функциональная) схема электронных регуляторов приведена на рис. 9.9. Такие регуляторы представляют собой функциональный блок электронный и электрических приборов (или совокупность блоков), который выполняет функции сравнения (измерения) унифицированного сигнала Uвх., поступающего от датчика-преобразователя (чувствительного элемента) 1, и функции формирования выходного сигнала Uвых закона регулирования.
Сам электронный регулятор является прибором, состоящим из измерительного блока 2 и блока формирования закона регулирования 3. В функциональную схему регулятора не включают измеритель-преобразователь 1, усилитель мощности выходного сигнала 4 и исполнительный (передаточный) механизм 5. Обычно выходной электрический сигнал Uвых. электронного регулятора воздействует на управляющий элемент подвода вспомогательной электрической энергии к преобразователю. Поэтому свойства электронного регулятора описываются зависимостями между выходным Uвых и входным Uвх электрическими сигналами, а не между регулируемым параметром φзд и выходной величиной μр, как это принято для обычных регуляторов.
Особенностью электронных регуляторов также является необходимость подвода электрической энергии питания к измерителю-преобразователю, измерительному блоку и блоку формирования закона регулирования.
На рис. 9.10 представлена упрощенная принципиальная схема всережимного электронного регулятора частоты вращения вала, устанавливаемого в системе автоматизированного управления главным судовым двигателем Фиат. Марка этого регулятора STL990 (Дания).
Рисунок 9.9 Блочная функциональная схема электронного регулятора
Регулятор изменяется для управления дизелем либо по стабилизации частоты вращения вала, либо по стабилизации положения топливной рейки и применяется в составе систем ДАУ. В случае управления по стабилизации частоты вращения может быть включено ограничение по максимальному положению топливной рейки hmax, а при управлении по стабилизации положения топливной рейки может быть ограничено максимальное значение частоты nmax.
Устройство 1 в составе регулятора (см. рис.9.10) является задатчиком, сигнал от которого nзд. через селектор минимума 2, где сравнивается с ограничениями по максимальному nmax и минимальному nmin частоты вращения. Далее сигнал поступает к преобразователю 3 ПИ-регулятора, где поступающий сигнал сравнивается с сигналом от тахометра, т.е. с действительным значением частоты n.
Рисунок 9.10. Схема электронного регулятора STL-990
Далее выходной сигнал от 3 направляется в электронный блок 4 винтовой характеристики двигателя, где он корректируется в соответствии с видом действительной кривой таким образом, чтобы обеспечить устойчивую работу двигателя во всем диапазоне частоты вращения. После корректировки в блоке 4 сигнал поступает в селектор минимума 5, где осуществляется ограничение по максимальной подачи топлива hmax, коррекция по давлению продувочного воздуха рн и выработка команды на остановку двигателя, если он вдруг начнет идти в разнос. Кроме перечисленных операций, выполняемых селектором минимума 5, можно через него задавать любую установку положения топливной рейки. Результатирующий сигнал после селектора минимума 5 поступает в последний блок 6 регулятора и блок управления сервомотором 7. В этом блоке поступающий сигнал hТ от датчика 10 положения топливной тяги 8. Кроме того, к блоку управления через предыдущие блоки подключена защита 9 от системы, контролирующей исправность основных элементов. В случае неисправности исполнительный механизм 7 блоком управления немедленно стопорится. Исполнительный механизм топливной тяги представляет собой электродвигатель постоянного блока с редуктором 8. Сам редуктор выполнен в виде шпинделя с резьбой, по которому может перемещаться гайка. Такая конструкция редуктора позволяет получить на выходе максимальный момент при электрическом исполнительном механизме.
Для питания элементов регулятора используется переменный ток напряжением 110-127 В с частотой (50-60) ± 1 Гц. Потребляемая регулятором энергия составляет 14 Вт.
.