Устройство для управления многовальной силовой установкой

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 110575 (21) 2133721/18-24с присоединением заявки Мо(51)М. Кл. 6 05 0 13/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОВАЛЬНО 11СИЛОВОЙ УСТАНОВКОЙ В известном регулирующем устройстве, содержащем двигатели внутреннего сгорания и индукционные электромагнитные муфты, для возбуждения индукционных электромагнитных муфт на валу дизелей установлены шунтовые генераторы постоянного тока, обла лающие релейной характеристикойнапряжения якоря от скорости вращения, с ограниченной величиной предельного напряжения, устанавливаемого оператором для различных значений 20 максимального момента, передаваемого муфтой, Такое устройство в сочетании со схемой управления током возбуждения шунтовых генераторов осуществляет автоматический прием и 25 сброс нагрузки, позволяет регулировать скорость вращения и моменттрансмиссии в широких пределах и ограничивает максимальную величину передаваемого момента (1). 30 Иэобретение относится к устройствам управления параллелЬной работой многоагрегатного автономного привода производственных механиэмов и может быть использовано; например в дизельном приводе буровых установок. Однако, отсутствие в такой системе пропорционального. распределения нагрузки между параллельно работающими силовыми агрегатами снижает техникоэкономические показатели привода.Ближайшим по технической сущности является устройство для управления многовальной силовой установкой, содержащее каналы управления двигателя-, ми, каждый из которых состоит из датчика скорости, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента сравнения, датчика пусковЫх оборотов, исполнительного элемента, подключенного через регулятор ско 1рости к двигателю, на валу которого установлена электромагнитная муфта, подключенная к выходу блока управления, а также задатчик скорости, подключенный ко вторым входам первых элементов сравнения, выходы которых соединены с первым и вторым входами логического блока, выходы которого подключены к исполнительным элементам, второй элемент сравнения, входы которого подключены к датчикам скорости, а выход соединен с третьим входом логическбго блока, четвертый и пятый входы которого подключены к датчикам пусковых оборотов (21.Известное устройство, осущестнляя выравнивание нагрузки между двигателями, работающими, на механизмы с нентиляторной характеристикой, не обеспечивает распределение нагрузки на внешних регуляторных характеристиках, пропорционально номинальной мощности дизелей при работе их на общую нагрузку с постоянным моментом сопротйвления. Нарушение нагрузки дизелей пропорционально их номинальной мощности при работе на внешних регуляторных характеристиках приводит к перегрузке опережающего двигателя и преждевременному выходу его из строя. Кроме того, это устройство не обеспечивает пропорциональную загрузку диэелей если хотя бы один из них снабжен астатическим регулятором. Целью изобретения янляется повышение точности устройства.Эта цель достигается тем, что устройство содержит датчик скорости вращения привода, задатчик режима работы муфт, дополнительный логический блок, третий и четвертый элементы сравнения и датчики крутящего момента, установленные на валах двигателей и соединенные с входами третьего элемента сравнения, выход которого подключен к первому входу дополнительногологи- ЗО ческого блока, выходы которого подключены соответственно к входам блоков управления, второй вход дополнительногологического блока. подключен к выходу четнертого элемента сравне ния, входы которого соединены соответственно с даТФком скорости вращения привода и задатчиком режима ра-.. боты муфт, а третий и четвертый входы дополнительного логического блока 40 подключены соответственно к датчикам пусковых оборотов.На чертеже представлена структурная схема устройства для управления многовальной силовой установкой. 45Задатчик 1 скорости вращения и датчики 2 .скорости вращения двигателей 3 соединены с первыми элементами сравнения каналов управления двигателями, Выход элементов 4 сравнения 5 О соединен с исполнительными элементами 6,управляющимй затяжкой пружин регуляторов 7 скорости вращения. Навалу двигателей 3, работающих на общую трансмиссию 8, установлены индук.ционные электромагнитные муфты 9, Датчики 2 скорости вращения одновременно связаны со вторым элементом 10 сравнения. На валу двигателей 3 установлены датчики 11 пусковых оборотон, подключенные к логическому блс ку 12.Задатчик 13 режима работы муФт и датчик 14 скорости вращения привода " завязаны с четвертым элементом сравнения 15. 65 Задатчик 13 через элемент 15 сран- нения и дополнительный логический блок 16 связан с блоками 17 упранления. На валу двигателей 3 установлены датчики 18 крутящего момента, связанные с третьим элементом сравнения 19 В исходном состоянии при запущенных двигателях 3 сигналы от датчиков 11 пусковых оборотов поступают на вход логических блоков 12 и 16 для разрешения управления соответственно исполнительными элементами 6 регуляторов 7 и блоками 17 управления током возбуждения индукционных электромагнитных муфт.Увеличение диапазона регулирования скорости вращения н предлагаемом приводе с индукционнЫми электромагнитными муфтами осуществляет воздействием одновременно или порознь на систему .топливоподачи дизеля и систему нозбуждения индукционных электромагнитных муФт.Для повышения скорости вращения двигателей 3. при неизменном токе возбуждения муфт 9 оператор задатчиком скорости вращения 1 изменяет величину управляющего сигнала, который одновременно с сигналами от датчиков 2 скорости подается на элементы 4 сравнения. На элементах 4 сравнения появляются разностные сигналы, которые через логический блок 12 поступают на исполнительные элементы 6, связанные с приводами задатчиковрежима работы регуляторов 1 скорости,воздействуя на затяжку пружин регуляторов н сторону увеличения скорости вращения двигателей 3 до момента выхода на заданную скорость в предеЛах допустимой погрешности.При уменьшении оператором скорости вращения двигателей, разностный сигнал через Логический блок 12 поступает на те же исполнительные элементы Ь, но в сторону уменьшенияскорости вращения двигателей.Для увеличения скорости вращенияпривода воздействием на блоки 17управления током возбуждения индукционных электромагнитных муйт, опЕ- ратор задатчиком 13 изменяет величину управляющего сигнала, которыйодновременно с сигналом от датчика14 подается на элемент 15 сравненияНа элементе 15 сравнения появляетсяразностный сигнал по скорости нращения,который через дополнительныйлогический блок 16 поступает на блоки управления током возбуждения, увеличивая при этом ток возбуждения индукционных электромагнитных муфт9. При этом, уменьшается скольжениемуфт 9 и увеличивается скорость вращения привода до момента выхода на заданную скорость в пределах допустимой погрешности.При уменьшении оператором скорости вращения привода, т. е. Увеличении скольжения муфт 9, разностныйсигнал по скорости вращения черездополнительный логический блок 16поступает одновременно на блоки 17управления, уменьшая величину токавозбуждения индукционных электромагнитных муфт 9,К обоим блокам управления 17сигнал по скорости вращения можетпройти одновременно только в томслучае, если механические характеристики муфт 9 идентичны, то есть,если при одинаковых скольженияхмуфты 9 передают одинаковые моменты,Если при изменении оператором режима, например увеличении скорости вращения привода, т. е; уменьшении скольжении муфты, первая муфта 9 передаетбольший момент, то сигнал рассогласования,полученный с выхода элемента 19 осравнения, блокирует линию связи логического блока 16 с блоком 17 управ-.ления, первого канала 5, сохраняяпервоначальную величину тока возбуждения. Одновременно по линии связи к 25блоку 1/ управления второго канала 5подается сигнал на увеличение токавозбуждения. Аналогичные процессыпротекают при повышении скоростивращения привода, т, е. при уменьшении скольжения муфт 9, но когда заблокирована линия связи к блоку 17управления второго канала 5 сигналподается на увеличение тока возбуждения второй муфты 9; понижении скорости вращения привода, т. е, увеличении скольжения муфт, но когда заблокирована линия связи к блоку 1/управления первого канала 5 сигналподается на уменьшение тока возбуждения первой муфты 9; понижении скорости вращения привода, т. е, увеличении скольжения муфт 9, но когдазаблокирована линия связи к блоку 17управления второго канала 5 сигналподается на уменьшение тока возбуждения второй муфты 9.Благодаря описанной корректировкемуфты 9 передают одинаковые моментыПри понижении скорости вращения вала нагрузки под.воздействием возмужающих усилий, т, е. увеличении скольжения муфт 9, на элементе 15 сравнения появится сигнал, воздействующий на блоки 1/ управления обеих муфт 9 в сторону увеличения тока возбуждения (аналогично описанному выше). А при увеличении скорости вращения вала нагрузки, т. е. Уменьшении скольжения муфт 9, на элементе 15 сравнения появится сигнал, который будет воздействовать на, блоки управления 17 обеих муфт 9 в сторону уменьшения тока возбуждения.В установившихся режимах работы вследствие возможной неидентичности механических характеристик при одинаковых скольжениях муфты 9 могут йередавать разные по величине моменты, что приведет к неодинаковой загрузке двигателей по мощности. Во избежание этого, при отсутствии управляющего сигнала"на выходе элементов 4 сравнения сигнал рассогласования о мо- менту, полученный на выходе элемента 19 сравнения, через логический блок 16 подается к блокам 17 управления в сторону уменьшения рассогласования.Если муфта 9 первого канала 5 передает больший момент, чем муфта 9 второго канала 5, тогда разностный сигнал от элемента 19 сравнения через логический блок 16 подается на блок 17 управления первого канала 5, уменьшая ток возбуждения муфты 9 первого канала 5, и на блок 17 управления второго канала 5, увеличивая ток возбуждения муфты 9 второго канала 5 до выравнивания моментов, передаваемых обеимимуфтами 9.Таким образом, поддержание равенства скоростей вращения дизелей и крутящих моментов, передаваемых индукционными элементромагнитными муфтами, обеспечивает нагружение дизелей пропорционально их номинальным мощностям.Применение в буровом приводе,.со," держащем гибкие звенья, предложенного устройства, осуществляющего пропорциональное растПзеделение нагрузки между. параллельно работающими агрегатами позволяет) увеличить коэффи циент использования мощности на 10%, исключить перегрузку дизелей в переходном и установившемся режимах, в результате чего достигается увеличение срока службы дизелей (годовая экономия составляет 420 тыс, рублей на сто буровых установок), уменьшить расход горючего и смазочных масел (годовая экономия составляет 16,6 тыс. рублей на сто буровых установок), увеличить диапазон регулирования скорости вращения привода.Формула изобретенияУстройство для управления многовальной силовой установкой, содержащее каналы управления двигателямй, каждый из которых состоит из датчика скорости, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента сравнения, датчика пусковых оборотов, исполнительного элемента, подключенного через регулятор скорости к двигателю, на валу которого установлена электромагнитная муфта, подключенная к выходу блока управления, а также эадатчикскорости, подключенный ко вторым входам первых элементов сравнения, выходы которых соеди746455 сно филиал ППП Г 1 ате г. Ужгород, ул, Проектная,нены с первым и вторым входами логического блока, выходы которогоподключены к исполнительным элементам, второй элемент сравнения, входыкоторого подключены к датчикам скорости, а выход соединен с третьимвходом логического блока, четвертымии пятый входы которого подключенысоответственно к датчикам пусковыхоборотов, о т л и ча ю щ е е с ятем, что с целью повышения точностиустройства, оно содержит датчик скорости вращения привода, задатчик режима работы муфт, дополнительный логический блок, третий и четвертййэлементы сравнения и датчики крутящего момента, установленные на валахдвигателей и соединенныэ с входамитретьего элемента сравнения, выходкоторого подключен к первому входу ЦНИИПИ Заказ 4102/16 Ти дополнительного логического блока,выходы которого подключены к входамблоков управления, второй вход дополнительного логического блока подключен к выходу четвертого элементасравнения, входы которого соединенысоответственно с датчиком скоростивращения привода и эадатчиком режимаработы муфт, а третий и четвертыйвходы дополнительного логическогоблока подключены соответственно кдатчикам пусковых оборотов. Источники информаци,принятые во внимание при экспертиэе1, Патент США 9 2689920,кл. 310-94, 1954.2. Авторское свидетельство СССРР 381066, кл. С 05 Р 13/34, 1970