Регулятор частоты вращения

)5 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕТЕЛЬС К АВТОРСКОМ с О ньрыуюм нои аю- ка(21) 4804047/24(54) РЕГУЛЯТОР ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ(57) Изобретение относится к автоматическому регулированию и может использоваться в энергетических и транспортныхустановках для стабилизации частоты вращения двигателей. Цель изобретения - повышение точности регулятора за счетприближения скорости перемещения поршня силового сервомотора к скорости перемещения подвижной втулки золотника, Этодостигается за счет введения пружинногоэлемента, выполненного в виде цилиндра 3и установленного внутри этого цилиндрапоршня 4, подпружиненного с двух сторони ружина ми 5. Этот и ружин н ы й элемент свяИзобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использоваться в энергетических и транспортных установках для стабилизации частоты вращения двигателей,Известны гидромеханические регулято. ры частоты вращения, состоящие из центробежного измерителя частоты вращения, двух совмещенных зоолтников, один из которых имеет подвижную втулку, а другой - неподвижную, а также силового и вспомогательного сервомоторов, Силовой сервомозывает между собои суммирующий рычаг 8 и соответствующее ему плечо рычажной передачи 17 или соответствующие друг другу плечи 18 и 19 рычажной передачи. или подвижную втулку 14 золотника и соответствующее ей плечо рычажной передачи 17. Два золотника, один из которых выполнен с неподвижной втулкой 13, а другой - с подвижной втулкой 14, имеют общий плунжер 12, с которым связан центробежный измеритель частоты вращения. При смещении плунжера 12 вверх нижняя полость силового сервомотора 6 соединится с напорнои магистралью "а", а нижняя полость вспомогательного сервомотора 7 - со сливной магистралью б", В результате поршень силового сервомотора будет перемещаться вверх на уменьшение хода дозирующего органа двигателя, а поршень вспомогательного сервомотора - вниз. Перемещаясь в разные стороны с разными скоростями, поршни сервомоторов сместят среднюю точку суммирующего рычага. 1 ил,тор управляется золотником с подвижн втулкой, а вспомогательный - золотнико неподвижной втулкой. Поршни силовог вспомогательного сервомоторов связа суммирующим рычагом, который через чажную передачу перемещает падвижн втулку. Вспомогательный сервомотор, с мирующий рычаг, рычажная передача, движная втулка и золотник с неподвиж втулкой образуют изодромную (исчез щую) обратную связь, которая улучшает чество регулирования частоты вращенНаряду с изодромной, регулятор может содержать и жесткую обратную связь в виде рычага, передающего движение одного из поршней сервомоторов к измерителю частоты вращения (пружине задания),Недостатком регуляторов является низкая точность поддержания частоты вращения (большой заброс частоты) при быстрых изменениях на большую величину нагрузки двигателя.Цель изобретения - повышение точности регулятора за счет приближения скорости перемещения поршня силового сервомотора к скорости перемещения подвижной втулки золотника,На чертеже показана принципиальная схема регулятора частоты вращения.Он содержит жесткие упоры 1 с регулировочным винтом 2, пружинный элемент, включающий цилиндр 3, поршень 4, установленный внутри него, и пружины 5, которым этот поршень подпружинен с двух сторон, силовой сервомотор 6 (перемещает дозирующий орган) и вспомогательный сервомотор 7, суммирующий рычаг 8, связанный с поршнями этих сервомоторов, жесткую обратную связь 9 (в установках, где не предусматривается параллельная работа двигателей, эта связь может отсутствовать), центробежный измеритель частоты вращения с пружиной 10 задания и грузами 11, соединенный с плунжером 12 и установленный с возможностью осевого перемещения с этим плунжером, общим для двух соосных золотников, один из которых выполнен с неподвижной втулкой 13, а другой - с подвижной втулкой 14, пояски 15 и 16 на плунжере золотников, соответственно, ео втулке 13 и 14, и рычажную передачу 17 для связи суммирующего рычага 8 с подвижной втулкой 14 золотника, величина хода которой ограничивается жесткими упорами 1, при этом через пружинный элемент связаны между собой суммирующий рычаг 8 и соответствующее ему плечо рычажной передачи 17, или соответствующие друг другу плечи 18 и 19 рычажной передачи, или подвижная втулка 14 золотника и соответствующее ей плечо рычажной передачи, Подвижная и неподвижная втулки подключены к напорному "а" и сливному "б" каналам. Пружины 5 находятся в частично сжатом состоянии и развивают на поршне 4 противоположно действующие силы, величины которых должны превосходить силу трения в рычажной передаче 17, но в то же время должны быть существенно меньшими по сравнению с силой, развиваемой суммирующим рычагом 8. Это гарантирует передачу движения от суммирующего рычага к подвижной втулке 145 10 15 20 25 30 35 без искажения, если перемещению втулки 14 не препятствует ограничитель.Площадь проходного сечения окон в неподвижной втулке 13 меньше, чем в подвижной, Это обеспечивает движение вспомогательного сервомотора 7 с меньшей скоростью, чем силового.Регулятор частоты вращения работает следующим образом,В установившемся режиме сила пружины 10 задания уравновешивается центробежной силой грузов 11 и плунжер 12 находится в центральном положении, в котором пояски 15 и 16 перекрывают окна неподвижной и подвижной втулок, Вследствие этого нижние полости силового и вспомогательного сервомоторов 6 и 7, соответственно, сохраняют постоянный объем и поршни сервомоторов остаются неподвижными.Если, например, нагрузка на двигатель уменьшится, то частота вращения его вала увеличится, Это приведет к возрастанию центробежной силы грузов 11 и смещению плунжера 12 вверх. Нижняя часть силового сервомотора 6 соединится с напорной магистралью "а", а нижняя полость вспомогательного сервомотора 7 - со сливной магистралью "б". В результате поршень силового сервомотора будет перемещаться вверх на уменьшение хода дозирующего органа двигателя, а поршень вспомогательного сервомотора - вниз, Причем площадь проходного сечения окон неподвижной втулки 13 меньше, чем в подвижной, Поэтому скорость перемещения поршня вспомогательного сервомотора меньше, чем силового,Перемещаясь в разные стороны с разными скоростями, поршни силового и вспомогательного сервомоторов сместят среднюю точку суммирующего рычага 8. В рассматриваемом случае эта точка сдвинется вверх, Это приведет к тому, что рычажнаяпередача 17 переместит подвижную втулку 50 55 14 вверх, Таким образом, в переходных режимах подвижная втулка в движется вслед за плунжером в направлении закрытия окна канала управления силовым сервомотором. В этом проявляется отрицательная обратная связь. Причем она является "исчезающей" (изодромной), так как по истечении определенного времени поршень вспомогательного сервомотора достигнет нового положения и средняя точка суммирующего рычага 8 возвратится.в первоначальное положение.При наличии в жесткой обратной связи9 рычага движение. поршня сервомотора вызовет изменение затяжки пружины 10, Врассматриваемом случае увеличения частоты вращения затяжка пружины 10 увеличится. Если рычаг в жесткой обратной связи 9 связан с вспомогательным сервомотором, то эта связь имеет инерционность(поршень вспомогательного сервомотора движется медленнее, чем силового), которая приводит к появлению форсирующего воздействия регулятора по производной и как следствие - к увеличению быстродействия при резких возмущениях. Если рычаг в жес.- ткой обратной связи 9 связан с силовым сервомотором, то инерционность этой связи отсутствует, но улучшается равномерность распределения нагрузки между параллельно работающими двигателями,Переходный процесс закончится в момент времени, когда пояски 15 и 16 плунжера перекроют окна втулок и подвижная втулка 14 возвратится в исходное положение.При малых и плавных возмущающих воздействиях сердняя точка суммирующего рычага смещается на малую величину и жесткий упор 1 не препятствует ходу подвижной втулки. Поэтому изодромная обратная связь проявляется в полной мере и обеспечивает плавное регулирование дозирующего органа двигателя, Действие изодромной обратной связи препятствует появлению автоколебаний в системе автоматического регулирования,При резких сбросах и набросах нагрузки большой величины жесткий упор 1 предотвращает чрезмерное отклонение подвижной втулки, а пружинный элемент "разрывает" рычажную передачу 17. Поэтому не происходит существенного уменьшения проходного сечения окон в подвижной втулке и движение поршня силового сервомотора практически не замедляется. Дозирующий орган двигателя перемещается активно и заброс частоты вращения двигателя уменьшается. В канале управления вспомогательногосервомотора может быть предусмотрен регулируемый дроссель (на чеотеже не показан) для ограничения скорас;и движения 5 поршня вспомогательного сервомотора.Этим дросселем можно увеличивать время изодромной обратной связи для резких сбросов и набросов нагрузки большой величины, Наличие регулируемого дросселя по вышает адаптивность регулятора кразличным типам двигателей.Формула изобретения Регулятор частоты вращения, содержащий центробежный измеритель частоты 15 вращения, соединенный с плунжером и установленный с возможностью осевого перемещения с этим плунжером, общим для двух соосных золотников, один из которых выполнен с неподвижной втулкой, а другой - с 20 подвижной, силовой сервомотор, подключенный к золотнику с подвижной втулкой, вспомогательный сервомотор, подключенный к золотнику с неподвижной втулкой, суммирующий рычаг, связанный с поршня ми силового и вспомогательного сервомоторов, и рычажную передачу для связи суммирующего рычага с подвижной втулкой золотника,отличающийся тем,что, с целью повышения точности регулятора за 30 счет приближения скорости перемещенияпоршня силового сервомотора к скорости перемещения подвижной втулки золотника, в регулятор введены жесткие упоры для ограничения хода подвижной втулки золотни ка и пружинный элемент, выполненный ввиде цилиндра, в котором установлен подпружиненный с двух сторон поршень, при этом через пружинный элемент связаны между собой суммирующий рычаг и, соот ветствующее ему плечо рычажной передачиили соответствующие друг другу плечи рычажной передачи, или подвижная втулка золотника и соответствующее ей плечо рычажной передачи.,А ф Составитель Л,ПрошинаТехред М.Моргентал Корректор С,Лисина Редактор А .Климова Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 3260 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5