Автоматика паротурбинной установки танкеров типа "Крым"

Исследование паротурбинной установки танкеров типа "Крым" и разработка мероприятий по повышению ее надежности и эффективности. Основные свойства системы регулирования. Условия работы дизеля. Регулирование параметров цикла пар-конденсат судовой установки.
Краткое сожержание материала:

17

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИИ

Федеральное агентство морского и речного транспорта

Государственная морская академия

имени адмирала С.О. Макарова

Кафедра «Двигатели внутреннего сгорания и автоматика судовых энергетических установок»

Курсовая работа

по дисциплине “ОСНОВЫ АВТОМАТИКИ “

Пояснительная записка

Исполнитель курсант А.А. Алексеевский

452 группа

Руководитель Ю.С. Климов

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2006

Оглавление

1. Требования к САР частоты вращения судовых дизельных установок

2. Уравнение динамики заданной САР

3. Основные свойства системы регулирования

4. Условия работы дизеля

5. Регулирование параметров цикла пар-конденсат судовой паротурбинной установки танкеров типа “Крым”

Графики переходных процессов

Список использованной литературы

1. Требования к САР частоты вращения судовых дизельных установок

Судовые двигатели обычно эксплуатируют на заданных скоростных режимах. Так, если судно совершает переход из одного порта в другой, то ГД длительное время работает при номинальной частоте вращения вала, обеспечивая движение судна с заданной скоростью. Однако изменение условий движения судна приводит к изменению нагрузки и скоростного режима работы двигателя. При этом усилие встречного ветра и волнение моря могут привести к снижению скорости судна по сравнению с заданной или недопустимым для нормальной эксплуатации динамическим напряжениям в деталях ГД. Поэтому важно обеспечить поддержание заданной и ограничение максимальной частот вращения вала двигателя. Вместе с тем, при манёврах или в других случаях возникает необходимость перевода ГД на другие скоростные режимы с последующей их стабилизацией для обеспечения движения судна при пониженной или повышенной скорости.

Наличие САР повышает качество поддержания заданного скоростного режима двигателя по сравнению с ручным регулированием и обслуживающий персонал освобождается от выполнения этой функции.

В процессе регулирования регулятор частоты вращения должен обеспечивать:

- требуемую точность поддержания заданного скоростного режима;

- безопасную и устойчивую работу двигателя;

- эксплуатацию двигателя без перегрузок по крутящему моменту, тепловому и скоростному режимам;

- высокое качество переходных процессов;

- эффективное использование мощности двигателя;

- простое управление двигателем;

- возможность совместной работы с системой ДАУ.

Кроме того, к самим регуляторам предъявляют ряд требований в отношении надёжности работы, простоты конструкции, габаритных размеров, стоимости, срока службы и т.д.ругие тем, при манёврах или в других случаях возникает необходимость перевода ГД на яжениям в деталях ГД.

Частота вращения коленчатых валов в дизельных установках является важнейшим качественным параметром, характеризующим энергию, вырабатываемую двигателем. Численное значение частоты вращения n в установившихся режимах задают исходя из нужд потребителя(обеспечение требуемой величины упора движителя, требуемой частоты тока генератора и т.д.); в неустановившихся режимах(пуск, остановка, изменение скоростного режима, реверсирование) частоту вращения задают и изменяют исходя из соображений обеспечения безаварийной работы установки.

Все дизельные установки снабжают регуляторами скорости (частоты вращения), выполняющими функцию стабилизации частоты вращения n.

Требования к средствам автоматизации и качеству переходного процесса регулирования n в дизельных установках регламентированы ГОСТ 10511-83 и Правилами Регистра России. Они накладывают определённые ограничения на характер изменения регулируемого параметра при переходе двигателя с одного установившегося режима на другой.

При разработке и анализе свойств системы регулирования нижеследующие величины не должны выходить за указанные пределы.

Степень нечувствительности е не должна превышать для систем: дизель-генераторов ± 0,2 %; главных двигателей ±1 %.

Средняя степень неравномерности д, характеризующая наклон статической характеристики в относительных координатах, должна настраиваться в пределах для систем:

a) регулирования дизелей, предназначенных для параллельной работы (главные дизели в многомашинных одновальных установках либо имеющие валогенераторы, которые работают параллельно с дизель-генераторами; вспомогательные дизели судовых электростанций ), от 2 до 5%;

b) главных двигателей, работающих на винт, от 0 до 8%.

Продолжительность или время переходного процесса _„Ѓ при мгновенном полном сбросе (набросе) нагрузки для систем: дизель-генераторов ? 5 с; главных двигателей ? 10 с.

Заброс регулируемого параметра Дц_з для систем: дизель-генераторов при скачке нагрузки от полной до нуля ? 5% ; главных двигателей, работающих в условиях эксплуатации, ? 10% ; при мгновенном сбросе нагрузки ? 15%.

2. Уравнение динамики заданной САР

Исходные данные

№ п/п	Регулятор Непрямого действия	Значения исходных данных
		Та	z	Tk	ди	Тs		x
1	Без обратных связей	0,5	2	0,01	0,05	1,5	0,5	Та

Структурная схема регулятора непрямого действия (усилитель).

17

Рис. 1.

Уравнение динамики заданной САР получают из уравнений динамики обобщённой САР путём исключения из них лишних членов.

Для начала запишем уравнение динамики объекта:

Где Т_а - время объекта, с;

z - относительный коэффициент самовыравнивания;

ц - относительное изменение регулируемой величины;

, - относительное изменение координат регулирующего и нагрузочного воздействия на объект соответственно.

Далее запишем уравнения динамики функциональных элементов регулятора.

1) Уравнение динамики измерителя

В данном случае i, j - равны нолю и уравнение измерителя примет следующий вид:

2) Уравнение управляющего элемента, полагая, что это идеальное звено, т.е. отсутствуют силы инерции, трения, зазоры.

у =

3) Уравнение динамики исполнительного механизма

ИМ - это двухсторонний поршневой сервомотор. Скорость перемещения поршня прямо пропорциональна величине открытия окон золотника, т.е. прямо пропорциональна величине выходного сигнала у УЭ. Следовательно, ИМ является интегрирующим звеном.

Где Т_s -время исполнительного механизма

4) Уравнение механизма связи

= -к_ус

Где к - коэффициент усиления, принимаемый равным 1;

- выходная координата механизма связи

Представим полученную систему уравнений регулятора в виде одного уравнения. Для этого произведём несколько замен:

а)

б)

Далее решим это уравнение относительно

= -Т_s

Теперь необходимо найти первую и вторую производные от

Найденные значения подставим в первое уравнение

Запишем уравнение системы регулирования в форме одного уравнения n-го(4) порядка. Для этого выразим значение из уравнения объекта и найдём его производные.

.

Подставим найденные значения и её производных в уравнение регулятора.

После алгебраических преобразований получим:

3. Основные свойства системы регулирования

Для предварительной оценки статических и динамических свойств системы регулирования необходимо из уравнений динамики исключить промежуточные переменные и получить одно уравнение, что было продемонстрировано выше. Кроме этого при предварительн...