SU1174579A1 - Способ резервировани электрогидравлической системы регулировани частоты вращени и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

1. Способ резервировани  электрогидравлической системы регулировани  частоты вращени  преимущественно двигател  внутреннего сгорани , заключающийс  в том, что вырабатывают сигнал электрогидравлической системы , на вход гидромеханического регул тора подают сигнал задани , вырабатывают сигнал ошибки, равный разности между сигналом задани  и сигналом , соответствующим замеренной частоте вращени  двигател , и сигнал, пропорциональный сумме сигнала ошибки и интеграла от сигнала ошибки, и воздействуют при помощи исполнительного сервомотора ни орган топливоподачи двигател , отличающийс   тем, что, с целью повьшгени  экономичности и надежности двигател , вырабатывают сигнал управлени , при помощи которого включают электрогидравлическую систему и одновременно отключают гидромеханический регул  ор путем выбора из сигналов управлени  и задани  максимального сигнала, формировани  первого сигнала рассогласовани , равного разности между мак симальным сигналом и сигналом, соответствующим замеренной частоте вращени  двигател , второго сигнала рассог ласовани , равного алгебраической сумме сигналов управлени  и интервала от сигнала ошибки, придани  величине сигнала ошибки, меньшего из значений первого и второго сигналов рассогласовани , причем на второй вход исполнительного сервомотора подают сигнал электрогидравлической системы. (О 2.Способ ПОП.1, отличающийс  тем, что, с целью исключени  вли ни  гидромеханического регул тора на работу электрогидравлической системы во всем диапазоне изменени  частоты вращени  двигател , сигнал управлени  по величине подают с sl превьш1ением максимального значени  4 сигнала задани . сл 3.Устройство дл  резервировани  электрогидравлической системы регусо лировани  частоты вращени  преимущественно двигател  внутреннего сгорани , содержащее гидромеханический регул тор, снабженный измерителем частоты вращени , сочлененным с первым входом управл ющего органа с золотником , св занным с узлом компенсации статизма и исполнительным сервомотором , отличающеес  тем, что, с целью повьппени  экономичности и надежности двигател , оно дополнительно содержит механизм управлени  с задатчиком сигнала управле

Description

ни , соединенным с органом задани , и суммирующий элемент с двум  входам и одним выходом, причем к его первому входу подключен узел компенсации статизма, к- второму - механизм управ лени , выход - к золотнику управл ющего органа, а электрогидравлическа  система подключена к второму входу управл ющего органа.

4.Устройство по п.З, отличающеес  тем, что задатчик сигнала управлени  св зан с органом задани  через механизм управлени .

5.Устройство по пп. 3 и 4, о т личающеес  тем, что механизм управлени  выполнен в виде сервомотора , снабженного золотником- с электрическим приводом.

6.Устройство по nii.3-5, отличающеес  тем, что сервомотор механизма управлени  соединен с .органом задани , а выход суммирующего элемента св зан с золотником управл ющего органа при помощи односторонних упоров.

7.Устройство по пп. 3,5 и 6, отличающеес  тем, что Орган задани  выполнен в виде электрогидравлического след щего привода снабженного задатчиком частоты вращени , дополнительным золотником и гидравлическим исполнительным сервомотором задани , управл юща  полость которого соединена с /дополнительным золотником при помощи канала.

8.Устройство по пп. 3,5-7, отличающеес  тем, что задатчик сигнала управлени  подключен к задг.тчику частоты вращени  след щего привода.

9.Устройство по пп. 3,5,7, о т лич ающеес  тем, что в канале установлен вспомогательный золотник ,- св занный с задатчиком сигнала управлени .

Изобретение относитс  к машиностроению , в частности, к дьигателестроению ,а именно к способу и устройствам резервировани  электрогидравлической системы регулировани  частоты вращени  преимущественно внутреннего сгорани .

Цель изобретени  - повьш1ение экономичности и надежности двигател  путем обеспечени  всережимной работы

резервного регулировани  и использовани  одного исполнительного сервомотора .

На фиг.1 представлена блок-схема системы регулировани ; на фиг.2 первьй вариант устройства, реализующего способ резервировани ; на фиг,3 второй вариант устройства, реализующего способ резервировани ; на фиг.4 вариант выполнени  органа задани .

Система регулировани  (фиг,1)содержит э-лектрогидравлическую систему 1 и резервный регул тор, состо щий из первого селектора 2, первого сумматора 3, второго селектора 4, второго сумматора 5, интегратора 6 (устройства компенсации статизма)

и исполнительного сервомотора 7, имеющего первый и второй входы.

На вход первого селектора 2 постуnaJ T г-игналы задани  х и управлени  х.. Селектор 2 производит операцию выбора макс, (х-, Хц). Поскольку сигнал Xij превышает максимальный сигнал х, то выходной .сигнал селектора 2 равен х при отсутствии сиг:нала управлени  и Xj при его подаче. Первый .сумматор 3 измер ет первый сигнал рассогласовани  л между выходным сигналом первого селектора 2 и фактической частотой вращени м двигател . Одновременно во втором сумматоре 5 формируетс  второй сигнал рассогласовани  как алгебраическа  сумма сигнала управлени  Хм, сигнала х интегратора 6 и посто нной составл ющей а. Сигналы рассогласовани  а и 8 пос-тупают во второй селектор 4, выходной сигнал которого  вл етс  сигналом ощибки . Второй селектор 4 производит операцию выбора мин (A,S), т.е

8fu, при ti с: 8 , при S : . Способ реализуетс  следующим образом . На первый вход 8 исполнительного сервомотора 7 подают выходной сигнал электрогидравлической системы 1, на второй вход 9 - сигнал, пропорциональньй сумме сигнала ошибки и интеграла от сигнала ошибки х|, а исполнительным сервомотором 7 управл ю органом /непоказан) топливоподачи двигател . При работе электрогидравлической системы 1 ее выходным сигналом через сервомотор 7 управл ют органом топливоподачи двигател , а с целью исключени  вли ни  резервного регул тора на работу всей системы величине сигнала ошибки и величине интеграла от сигнала ошибки х; задают посто нное значение. Дп  этого подают сигнал управлени  хи на электрогидра лическую систему 1, на вход второго сумматора 5 и через первый селектор 2 наВХОД первого сумматора 3. Сигнал Хи включает в работу электрогидравлическую систему 1. Параметр а выбран таким образом, что в этом слу чае л 8 и сигнал ошибки вторым се лектором 4 приравниваетс  второму сигналу рассогласовани  благодар  чему интегратор через второй сз мматор 5 и второй селектор 4 охватывает с  жесткой отрицательной обратной св зью. Вследствие этого сигнал ошиб ки g становитс  равным нулю, а выход-35 ной сигнал X интегратора - посто нной величине, определ емой уровнем сигнала Хц и параметра а . При необходимости включени  в работу резервного регул тора, например,40 ком в св зи с отказом электрогидравлической системь, последнюю отключают, снима  сигнал управлени  Хц. При этом сумматора 5 и первого селектора 2. 45 В этом случае сигнал ошибки f селектором 4 приравниваетс  первому сигналу рассогласовани , обратна  св зь интегратора 6 разрываетс . Сигнал ошибки 6 , измен  сь в соответ50

ствии с разностью сигнала задани  Xj .и фактической частотой вращени  двигател , поступает на второй вход 9 сервомотора 7,на который заводитс  также интеграл х от сигнала ошибки. Сумма указанных сигналов f и 5 управл ет-сервомотором 7, который перемещает орган топливоподачи двигател 

Устройство работает следующим образом .

При необходимости осуществлени  ре зервного регулировани , св занного, например, с отказом основной электрогидравлической системы 1, снимаетс  сигнал управлени  Хи, который отключает электрогидравлическую систему 794 при наличии рассогласовани  л . Частота вращени  двигател  определ етс  уровнем сигнала задани  х,, который измен етс  от минимального до максимального в зависимости от условий работы двигател .. Таким образом обеспечиваетс  всережимность резервного регулировани . Первый вариант устройства (фиг.2), реализующего предложенный способ, содержит задатчик сигнала управлени  (не показан), формирующий сигнал управлени  Ху, задающий рычаг 8, воздействующий через сектор 9 на орган 10 задани  измерител  скорости, выполненный в виде стакана и задающий нат жение всережимной пружины 1I, измеритель 12 скорости, управл ющий орган , содержащий золотник 13, буксу 14 с управл ющим окном 15, втулку 16 с управл ющим окном 17, перемещающуюс  в буксе 14, устройство 6 компенсации статизма (интегратор), представл ющее собой сервомотор дифференциального типа, управл юща  (нижн  ) полость которого соединена с окном 15 буксы 14, исполнительный сервомотор 7 также дифференциального типа, управл юща  полость которого соединена с окном 17 во втулке 16, механизм управлени , выполненный в виде сервомотора 18 дифференциального типа, управл юща  (верхн  ) полость которого соединена золотником 19 с электрическим приводом 20, суммирующий элемент, выполненный в виде суммирующего рычага 2 I , соединенного с сервомотором 6, сервомотором 18 и взаимодействующего через рьтажную передачу 22. с золотни13 . Сервомотор 18 воздействует на стакан 10, а рычаг 22 - на золотник I3 с помощью односторонних упоров 23 и 24, жестко св занных соответственно со стаканом 10 и золотником 13. Сервомоторы 6 и 7 электрогидравлической системы 1 сочленены с втулкой 16 рычажной передачей 25. Измеритель 12 скорости получает вращение От коленчатого вала двигател  .(привод измерител  скорости не показан). , I, перевод  ее выходной орган в фиксированное положение, и обесточивает электромагнит 20, в результате чего золотник 19 с электрическим приводом под действием пружины 26 перемещаетс  вверх, соедин   управл ющую верх нюю) полость сервомото.ра 18 со сливом . Сервомотор 18 под действием дав лени , поступающего в нижнюю полость перемещаетс  вверх до механического упора, поднима ; суммирующий рычаг 21 вверх, а рычаг 22 вниз, и освобождает стакан 10 и золотник 13. Между ры чагом 22 и упором 24 и сервомотором 18 и упором 23 образуютс  соответственно зазоры а, и в. Положение стака на 10, а следовательно, и усилие все релсимной пружины 11 определ етс  сиг налом х задающего рычага 8. На уста новившемс  режиме работы двигател  усилие всережимной пружины 11 равно центробежной силе измерител  12 скорости , и золотник 13, сочлененный с измерителем 12 скорости, находитс  в равновесном (среднем) положении, при котором он своими управл ющими по сками перекрывает управл ющие окна 15 в буксе 14 и окна 17 во втулке 16, вследствие чего сервомоторы 6 и 7 неподвижны и занимают положение,при .котором подача топлива в двига , тель соответствует нагрузке. При изменении сигнала задани  Xj, например, в сторону увеличени  сектор 9 через стакан 10 зат гивает всережимную пружину 11, равновесие золотника 13 нарушаетс  и он опускаетс  вниз, -соедин   упра:вл ющую полость сервомотора 6 через окно 15 с напорной полостью, а управл ющую полость сервомотора 7 через окно 17 со сливной. Движение сервомотора 6 через рычажную передачу 25 передаетс  втулке 16, -котора  под действием сервомотора 6 еще больше открывает окно 17. Сервомотор 7 смещаетс  вниз и перемещает орган топливоподачи двигател  в сторону увеличени  подачи топлива. Частота вращени  двигател  возрастает до тех пор, пока центробежна  сила измерител  12 не станет равной усилию пружины 11 и зо лотник не перекроет регулирующее окно 15, При этом втулка 16 также занимает исходное положение под действием обратной св зи от сервомотора 7,осуществл емой через рычажную передачу 25. При нарушении равновеси , св занном , например, с увеличением нагрузки на двигатель, частота вращени  уменьшаетс , и золотник 13 смещаетс  вниз. При этом так же, как описано вьппе, сервомотор 7 увеличивает подачу топлива до тех пор пока частота вращени  не восстановитс . На новом установившемс  режиме золотник 13 и втулка 16 занимают исходное состо ние, смещение сервомотора 7 в сторону подачи топлива скомпенсировано пропорциональным перемещением сервомотора 6, При этом исключаетс  вли ние сервомотора 6 на положение золотника 13, так как между рычагом 22 и упором 24 имеетс  зазор а при всех положени х сервомотора 6. При работе основной электротидравлической системы 1 задатчик сигнала управлени  подает сигнал управлени  X у, который включает злектрогидравли ческую систему и одновременно ,запитывает электромагнит 20, который опускает золотник 19 вниз. Золотник 19 соедин ет управл ющую полость сервомотора 18 с напорной масл ной магистралью , и сервомотор 18 перемещаетс  вниз. При перемещении вниз сервомотор выбирает зазор в и смещает стакан 10, который зат гивает пружину 11. Ход сервомотора 18 регулируетс  винтом 27 и выбираетс  таким, чтобы усилие пружины 11 под действием перемещени  стакана 10 от сервомотора 18 бьшо больше на 5-10%, чем от максимального сигнала задани  xj. При этом сектор 9 поворачиваетс  по часовой стрелке, и его левьй упор отрываетс  от задающего рычага 8.Однако золотник 13 в этом случае не смещаетс  вниз, так как сервомотор 18 одновременно через суммирующий рычаг- 21 поднимает рычаг 22, который выбирает зазор а и, воздейству  на упор 24, поддерживает золотник в среднем положении. Таким образом ,, сервомотор 6 посредством рычага 2 1 , рычажной передачи 22 и упора 24 охватываетс  жесткой отрицательной обратной Св зью, благодар  чему он занимает строго определенное положение , а золотник 13 - среднее положение , при котором его рабочий по сок перекрывает управл ющее окно 15 в буксе 14, Если под дейстнигем сервомотора 18 золотник 13 оказываетс  не в среднем положении, а например, выше, то он через окно 15 сообщает управл ющую полость сервомо тора 6 со сливом и сервомотор 6 перемещаетс  вниз, устанавлива  золотник 13 в исходное среднее положение через рычаг 21 и рычажную передачу 22. Положение сервомотора 6 в дальнейшем не измен етс , так как оно определ етс  посто нными величинами, а именно: ходом сервомотора 18, параметрами рычажных передач 21 и 22 и положением упора 24 относительно золотника 13. Таким образом, золотник 13 и сервомотор 6, определ ющие соответственно сигнал ошибки (фиг.) и интеграл х, от сигнала ошибки, занимают строго определенное положение и не вли ют ка работу электрогидравлической системы 1. Дл  . электрогидравлической системы I в качестве исполнительного механизма используетс  сервомотор 7 (фиг.2) резервного регул тора. В этом случае сервомотором 7 управл ет втулка 16.. На установившемс  режиме она занимает среднее положение и окно 17 перекрыто по ском золотника 13. При изменении выходного сигнала электрогидравлической системы 1, св занным, например, сизменением нагрузки двигател , выходной орган электрогидравлической системы 1 перемещает, например вниз, правый конец рычага 25 и втулку 16, окно 17 которой, а следовательно , и управл юща  полость сервомотора 7 соедин ютс  с напорной магистралью. Сервомотор 7 перемещаетс  вверх, уменьша  подачу топлива в двигатель, и возвращает через рычажную передачу. 25 втулку 16 в исходное состо ние,

Второй вариант устройства (фиг.З) отличаетс  тем, что сервомотор 18 механизма управлени  воздействует только на сзгммирукщий рычаг 21, а орган задани  выполненв виде электрогидравлического след щего привода, включающего гидравлический исполнительный орган 10 задани  (сервомотор), управл юща  (верхн  ) полость которого соединена с дополнительным золотником 28. Сервомотор задани  10 охвачен отрицательной обратной св зью через т гу 29 и рычаг 30, средн   точка которого св зана с треугольной пластиной 31, перемещающейс  под действием эле тромагнитов 32, подключ1 нньгх к задат чику 33 скорости. На задатчик 33 ско рости воздействует сигнал задани хj и может также воздействовать задатчик сигнала управлени  хи. Остальные элементы устройства те же, что на фиг.2, на фиг.З не показаны.

Устройство работает следующим образом .

При работе резервной системы сигнал Хц отсутствует, сервомотор 18 находитс  на верхнем упоре, между упором 24 и рычагом 22 имеетс  зазор Q, Сигнал х задает комбинацию включени  электромагнитов 32 (кроме комбинации , при которой включены все магниты, определ ющую положение сервомотора 10, нат жение всережимной пружины.11 и, следовательно, частоту вращени  двигател .

На установившемс  режиме дополнительный золотник 28 перекрывает управл ющую полость сервомотора 10, вследствие чего он неподвижен, а частота вращени  двигател  соответствует нат жению всережимной пружины 11. При необходимости изменени  частоты вращени , например в сторону увеличени , сигналом х задаетс  друга  комбинаци  включени  электромагнитов 32, под действием которых треугольна  пластина 31. через рычаг 30 опускает вниз дополнительный золотник 28, соедин ющий управл ющую полость сервомотора 10 с напорной . масл ной магистралью. Сервомотор 10 под действием давлени  масла опускаетс  вниз, сжимает всережимную пружину 1 1 и одновременно через т гу 29 и рычаг 30 возвращает дополнительный зйлотник 28 в исходное положение , после чего он останавливаетс 

Возросшее усилие всережимной пружны 11 нарушает равновесие золотника 13, в результате чего он опускаетс  вниз, а сервомотор 7 (фиг.2, как это Описано вьщге, смещаетс  в сторону увеличени  подачи топлива, при этом частота вращени  двигател  возрастает до значени , при котором золотник 13 занимает исходное среднее положение. Так осуществл етс  позиционное резервное всережимное регули рование частоты вращени .

При работе, электрогидравлической системы задатчик сигнала управлени  вьфабатьгаает сигнал управлени  х,.. Под действием сигнала Хц эадатчик 33 скорости (фиг.З) запитьюает все электромагниты 32, треугольна  пластина 3 опускаетс  вниз, смеща  также вниз золотчик 28, в результате чего сервомотор i О под действием давлени  масла движетс  вниз, сжимает всерезкимную пружину 11 и через т гу 29 и рычаг 30 возвращает дополнительный золотник 28 в исходное состо ние. Сервомотор Ю под действием сигнала управлени  Хц, когда запитываютс  все электромагниты 32, смещаетс  на 510% больше, чем от максимального сигнала х, при работе резервной системы . Поэтому измеритель 12 скорости (фиг.2) не вли ет на работу, так как его центробежна  сила в рабочем диапазоне частот вращени  двигател  меньше усили  всережимной пружины 11. В остальном работа устройства айалогична описанию первого варианта выполнени  (фиг. 2 ).

На фиг.4 эадатчик сигнала управлени  X ц воздействует на орган задани  через вспомогательный золотник 34, включенный в канал, соедин ющий управл ющую полость сервомотора 10 задани  с дополнительным золотником 28.

При работе резервного регул тора электромагнит 35 обесточен, вспомогательньй золотник 34 пружиной 36 смещен вниз и соедин ет управл ющую полость сервомотора 10 с дополнительным золотником 28. Положение сервомотора 10 определ етс  выходным сигналом . задатчика 33 скорости (комбинацией включени  электромагнитов 32).

При подаче сигнала управлени  х

У

вспомогательный золотник 34, смеща с вверх, соедин ет управл ющую полость сервомотора 10 с напорной масл ной магистралью, под действием которой он смещаетс  вниз. Величина его смещени  регулируетс  упором 37. В остальном работа устройства аналогична работе второго варианта вьтолнени  (фиг.З).

Claims (9)

1. Способ резервирования электрогидравлической системы регулирования частоты вращения преимущественно двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в том, что вырабатывают сигнал электрогидравлической системы, на вход гидромеханического регулятора подают сигнал задания, вырабатывают сигнал ошибки, равный разности между сигналом задания и сигналом, соответствующим замеренной частоте вращения двигателя, и сигнал, пропорциональный сумме сигнала ошибки и интеграла от сигнала ошибки, и воздействуют при помощи исполнительного сервомотора нй орган топливоподачи двигателя, отличающийс я тем, что, с целью повышения экономичности и надежности двигателя, вырабатывают сигнал управления, при помощи которого включают электрогидравлическую систему и одновременно отключают гидромеханический регулятор путем выбора из сигналов управления и задания максимального сигнала, формирования первого сигнала рассогласования, равного разности между мак симальным сигналом и сигналом, соответствующим замеренной частоте вращения двигателя, второго сигнала рассог пасования, равного алгебраической сумме сигналов управления и интервала от сигнала ошибки, придания величине сигнала ошибки, меньшего из значений первого и второго сигналов рассогласования, причем на второй вход исполнительного сервомотора подают «Э сигнал электрогидравлической системы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью исключения влияния гидромеханического регулятора на работу электрогидравлической системы во всем диапазоне изменения частоты вращения двигателя, сигнал управления по величине подают с превышением максимального значения сигнала задания.

3. Устройство для резервирования электрогидравлической системы регулирования частоты вращения преимущественно двигателя внутреннего сгорания, содержащее гидромеханический регулятор, снабженный измерителем частоты вращения, сочлененным с первым входом управляющего органа с золотником, связанным с узлом компенсации статизма и исполнительным сервомотором, отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности и надежности двигателя, оно дополнительно содержит механизм управления с задатчиком сигнала управле ния, соединенным с органом задания, и суммирующий элемент с двумя входами и одним выходом, причем к его первому входу подключен узел компенсации статизма, к· второму - механизм управ ления, выход - к золотнику управляющего органа, а электрогидравлическая система подключена к второму входу управляющего органа.

4. Устройство по п.З, отличающееся' тем, что задатчик сигнала управления связан с органом задания через механизм управления.

5. Устройство по пп. 3 й 4, о т личающееся тем, что механизм управления выполнен в виде сервомотора, снабженного золотником- с электрическим приводом.

6. Устройство по пп.3-5, отличающееся тем, что сервомотор механизма управления соединен с .органом задания, а выход суммирующего элемента связан с золотником управляющего органа при помощи односторонних упоров,

7. Устройство по пп. 3,5 и 6, отличающееся тем, что орган задания выполнен в виде электрогидравлического следящего привода, снабженного задатчиком частоты вращения, дополнительным золотником и гидравлическим исполнительным сервомотором задания, управляющая полость которого соединена с.дополнительным золотником при помощи канала.

8. Устройство по пп. 3,5-7, отлил ающееся тем, что задатчик сигнала управления подключен к задатчику частоты вращения следящего привода.

9. Устройство по пп. 3,5,7, отлил ающееся тем, что в канале установлен вспомогательный золотник,- связанный с задатчиком сигнала управления.