Устройство для настройки регулятора частоты вращения дизель- генератора

 

Сущность изобретения: устройство содержит формирователь эталонной характеристики с измерителем частоты входного напряжения и формирователя напряжения смещения, блок нелинейности, измеритель степени затяжки главной пружины регулятора, переключатель, измеритель напряжения, источник опорного напряжения, измеритель мощности и нуль-орган. Устройство позволяет производить с минимальными затратами времени и с высокой точностью настройку регулятора. Причем высокая точность достигается тем, что эталонная характеристика учитывает нелинейный характер фактической характеристики регулятора, а снижение затрат - за счет того, что весь процесс настройки осуществляется без использования нагрузочного реостата и исключения многократных запусков генератора. 2 ил.

Изобретение относится к автоматическому регулированию двигателей внутреннего сгорания.

В процессе эксплуатации дизель-генераторов (ДГ) возникает необходимость в периодической настройке регулятора частоты вращения из-за его разрегулировки.

При настройке добиваются совпадения значений наклонов фактической и эталонной (штатной) регуляторных характеристик. При этом, как правило, используют нагрузочный реостат, позволяющий загружать ДГ различными мощностями [1] По значениям мощностей и соответствующим им частотам напряжений строят регуляторную характеристику ДГ и сравнивают ее с эталонной. При необходимости осуществляют перенастройку регулятора частоты вращения, повторно строят регуляторную характеристику и снова сравнивают ее с эталонной. Операции повторяют до тех пор, пока не добьются требуемого наклона регуляторной характеристики ДГ. Такая настройка трудоемка и требует больших затрат времени.

Известно устройство, реализующее способ настройки регулятора частоты вращения ДГ [2] содержащее формирователь эталонной характеристики, состоящий из измерителя частоты выходного напряжения генератора, формирователя напряжения смещения и подстроечного потенциометра, а также переключатель, датчик изменения частоты холостого хода, дополнительный потенциометр, измеритель мощности и нуль-орган.

В известном устройстве сравниваются значения наклонов фактической и эталонной характеристик при различной нагрузке ДГ. Постоянство совмещения этих характеристик в точке холостого хода при вращении регулировочного маховичка в ту или иную сторону обеспечивается за счет выработки сигнала, пропорционального углу поворота маховичка, и воздействия на формирователь эталонной характеристики так, чтобы смещение этой характеристики параллельно самой себе было бы таким же, как и аналогичное смещение фактической характеристики.

Недостатком известного устройства является возможность внесения ошибок ввиду некоторого расхождения эталонной и фактической характеристик в точке холостого хода при настройке угла ее наклона путем изменения жесткой обратной связи регулятора, так как при этом происходит частичное изменение степени затяжки главной пружины регулятора, а следовательно, и частоты холостого хода.

Задачей изобретения является повышение точности настройки регулятора частоты вращения дизель-генератора.

Указанная задача решается тем, что устройство для настройки регулятора частоты вращения дизель-генератора, содержащее формирователь эталонной характеристики, включающий измеритель частоты выходного напряжения, формирователь напряжения смещения и первый подстроечный потенциометр, измеритель степени затяжки главной пружины регулятора, измеритель мощности, нуль-орган, дополнительный подстроечный потенциометр и измеритель напряжения, причем первый подстроечный потенциометр крайними выводами подключен к выходам измерителя частоты выходного напряжения, отрицательный выход формирователя напряжения смещения через переключатель связан с первым выходом измерителя степени затяжки главной пружины регулятора, дополнительный подстроечный потенциометр включен между выходами измерителя степени затяжки главной пружины регулятора, вход нуль-органа связан с первым выходом измерителя мощности, а выход дополнительным потенциометром и вторым выходом измерителя степени затяжки главной пружины регулятора, второй выход измерителя мощности подключен к положительному выходу измерителя частоты выходного напряжения и к первому подстроечному потенциометру, а измеритель напряжения включен между переключателем и вторым выходом измерителя степени затяжки главной пружины регулятора, отличается тем, что оно снабжено источником опорного напряжения и блоком нелинейности, входящим в состав формирователя эталонной характеристики и содержащим первый, второй и третий подстроечные потенциометры, первый и второй диоды и первый и второй установочные потенциометры, причем положительный выход измерителя частоты напряжения соединен непосредственно с первым крайним выводом второго подстроечного потенциометра и через диод с первым крайним выводом третьего подстроечного потенциометра и отрицательный выход непосредственно со вторым крайним выходом третьего подстроечного потенциометра и через диод со вторым крайним выводом второго подстроечного потенциометра, подвижные контакты первого, второго и третьего подстроечных потенциометров соединены с положительным выходом формирователя напряжения смещения, а катоды первого и второго диодов через соответствующие установочные потенциометры подключены к выходу источника опорного напряжения.

На фиг. 1 представлен график, поясняющий сущность работы блока нелинейности, где f частота напряжения генератора; P мощность дизель-генератора; P', P'' мощности при соответствующих частичных нагрузках дизель-генератора.

Из графика видно, что регуляторная характеристика ДГ имеет различные наклоны на участках I, II, III.

Реализация данной зависимости может быть осуществлена при помощи устройства, выходной сигнал которого изменяется в соответствии с функцией вида где Сигнал y_o соответствует сигналу с выхода формирователя напряжения смещения. Значения коэффициентов а, b₁, b₂ могут задаваться при помощи изменения сопротивлений соответствующих резисторов. Значения величин x₀₁, x₀₂ соответствуют заданным опорным напряжениям, пропорциональным мощности P' и P'', соответственно.

Функциональная схема устройства для настройки регулятора частоты вращения ДГ представлена на фиг.2, где 1 формирователь эталонной характеристики; 2 измеритель частоты выходного напряжения; 3 формирователь напряжения смещения; 4 блок нелинейности; 5, 7, 10 соответственно первый, второй и третий подстроечные потенциометры; 6, 9 соответственно первый и второй диоды; 8, 11 соответственно первый и второй установочные потенциометры; 12 - измеритель степени затяжки главной пружины регулятора; 13 переключатель; 14 дополнительный подстроечный потенциометр; 15 измеритель напряжения; 16 - источник опорного напряжения; 17 измеритель мощности; 18 нуль-орган.

Первый подстроечный потенциометр 5 своими крайними выводами подключен к выходам измерителя 2 частоты выходного напряжения генератора. Отрицательный выход формирователя 3 напряжения смещения через переключатель 13 связан с положительным выходом измерителя 14 степени затяжки главной пружины регулятора, между выходами которого подключен дополнительный подстроечный потенциометр 14. Измеритель 15 напряжения первым выходом через переключатель 13 связан с положительным выходом измерителя 12 степени затяжки главной пружины регулятора, вторым выходом с его отрицательным выходом и с выходом нуль-органа 18, вход которого связан с первым выходом измерителя 17 мощности, второй выход которого подключен к положительному выходу измерителя 2 частоты выходного напряжения и непосредственно с первым крайним выводом второго подстроечного потенциометра 5, а через диод 9 с первым крайним выводом третьего подстроечного потенциометра 10. Отрицательный вывод измерителя 2 частоты выходного напряжения соединен непосредственно со вторым крайним выводом третьего подстроечного потенциометра 10 и через диод 6 со вторым крайним выводом второго подстроечного потенциометра 7. Подвижные контакты первого 5, второго 7 и третьего 10 подстроечных потенциометров соединены с положительным выходом формирователя 3 напряжения смещения а катоды первого 6 и второго 9 диодов через соответствующие установочные потенциометры 8 и 11 подключены к выходу источника опорного напряжения 16.

Устройство работает следующим образом.

После запуска ДГ и включения его в параллель с сетью к нуль-органу 18 прикладываются два напряжения: с выхода измерителя мощности 17, пропорциональное мощности, отдаваемой ДГ в сеть, и напряжение, равное алгебраической сумме напряжений с выходов блока 4 нелинейности, формирователя 3 напряжения смещения и измерителя 12 степени затяжки главной пружины регулятора. Отклонение стрелки нуль-органа в ту или иную сторону указывает, в какую сторону необходимо изменить наклон фактической регуляторной характеристики регулятора, чтобы она совпала с эталонной характеристикой.

Блок 4 нелинейности позволяет воспроизвести нелинейный характер эталонной регуляторной характеристики. При напряжении с выхода измерителя 2 частоты меньшем опорного напряжения, подаваемого на катод первого диода 6 с первого установочного потенциометра 8, ток от измерителя 2 частоты протекает только через подстроечный потенциометр 5, создавая на его подвижном контакте потенциал, пропорциональный проводимости этого потенциометра. Если напряжение с выхода измерителя 2 частоты превысит указанное опорное напряжение, то диод 6 откроется и ток от измерителя 2 начнет также протекать через второй подстроечный потенциометр 7. Поскольку направление тока через потенциометр 7 противоположно направлению тока через потенциометр 5, то потенциал в узле соединения подвижных контактов потенциометров снизится, что приведет к уменьшению наклона эталонной характеристики. Когда напряжение, подаваемое на блок 4 нелинейности превысит значение опорного напряжения на катоде второго диода 9, то этот диод откроется и ток начнет протекать и через подстроечный потенциометр 10, увеличивая потенциал в узле соединения подвижных контактов, что приведет к увеличению наклона эталонной характеристики.

Устанавливая поворотом регулировочного маховичка различные значения мощности, отдаваемые ДГ в сеть, добиваются установки в нулевое положение стрелки нуль-органа 18. Операцию повторяют до тех пор, пока при разных значениях мощностей стрелка нуль-органа не будет оставаться в нулевом положении.

Таким образом, введение в устройство блока нелинейности и источника опорного напряжения позволяет максимально приблизить вид эталонной регуляторной характеристики к виду фактической регуляторной характеристики и тем самым повысить точность настройки регулятора частоты вращения ДГ.

Формула изобретения

Устройство для настройки регулятора частоты вращения дизель-генератора, содержащее формирователь эталонной характеристики, включающий измеритель частоты выходного напряжения, формирователь напряжения смещения и первый подстроечный потенциометр, датчик изменения частоты напряжения генератора, измеритель мощности, нуль-орган, дополнительный подстроечный потенциометр и измеритель напряжения, причем первый подстроечный потенциометр крайними выводами подключен к выходам измерителя частоты выходного напряжения, отрицательный выход формирователя напряжения смещения через переключатель связан с первым выходом датчика изменения частоты напряжения генератора, дополнительный подстроечный потенциометр включен между выходами датчика измерения частоты напряжения генератора, вход нуль-органа связан с первым выходом измерителя мощности, а выход с дополнительным потенциометром и вторым выходом датчика изменения частоты напряжения генератора, второй выход измерителя мощности подключен к положительному выходу измерителя частоты выходного напряжения и к первому подстроечному потенциометру, а измеритель напряжения включен между переключателем и вторым выходом датчика изменения частоты напряжения генератора, отличающееся тем, что оно снабжено источником опорного напряжения и блоком нелинейности, входящим в состав формирователя эталонной характеристики и содержащим первый, второй и третий подстроечные потенциометры, первый и второй диоды и первый и второй установочные потенциометры, а датчик изменения частоты напряжения генератора выполнен в виде измерителя степени затяжки главной пружины регулятора, причем положительный выход измерителя частоты выходного напряжения соединен непосредственно с первым крайним выводом второго подстроечного потенциометра и, через диод с первым крайним выводом третьего подстроечного потенциометра, а отрицательный выход непосредственно с вторым крайним выводом третьего подстроечного потенциометра и через диод с вторым крайним выводом второго подстроечного потенциометра, подвижные контакты первого, второго и третьего подстроечных потенциометров соединены с положительным выходом формирователя напряжения смещения, а катоды первого и второго диодов, через соответствующие установочные потенциометры, подключены к выходу источника опорного напряжения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2