Typy regulátorů motorů používaných na lodích

regulátor je systém, který se používá k udržení středních otáček motoru v určitých mezích za kolísavých podmínek zatížení. To se provádí regulací a řízením množství paliva dodávaného do motoru. Regulátor tedy omezuje otáčky motoru, když běží za stavu bez zatížení, tj. řídí volnoběžné otáčky a zajišťuje, aby otáčky motoru nepřekročily maximální hodnotu stanovenou výrobci.

Všechna námořní plavidla potřebují systém řízení rychlosti pro řízení a řízení rychlosti pohonného zařízení používaného na palubě, protože při zatížení motoru může dojít k velkému počtu změn, které mohou poškodit motor a způsobit ztráty na životech a vybavení. Změny zatížení motoru mohou vzniknout v důsledku několika faktorů, jako je drsné moře, válcování a stoupání plavidla, narušená struktura lodi, změny hmotnosti lodi mimo jiné.

regulátory jsou také namontovány v pomocných dieselových motorech nebo generátorech a alternátorech na lodi.

související Read: Over speed Trip u vznětových motorů & typy Over Speed Trips

klasifikace regulátorů na základě konstrukce a konstrukce

tyto regulátory se skládají z vážených kuliček nebo flyweights, které zažívají odstředivou sílu při otáčení působením klikového hřídele motoru. Tato odstředivá síla působí jako řídící síla a používá se k regulaci paliva dodávaného do motoru prostřednictvím škrticího mechanismu připojeného přímo k vstřikovacím stojanům. Tyto hmotnostní sestavy jsou malé, a proto generovaná síla nestačí k řízení vstřikovacích čerpadel velkých motorů. Mohou být použity tam, kde není vyžadována přesná regulace rychlosti. Mají velké mrtvé pásmo a mají malý výkon.

související čtení: výpočty spotřeby topného oleje pro lodě: co by námořníci měli vědět

výhody mechanických regulátorů

1. Jsou levné.
2. Mohou být použity, pokud není nutné udržovat přesnou rychlost v závislosti na zatížení.
3. Jsou jednoduché konstrukce a mají jen několik částí.

hydraulické regulátory

v hydraulických regulátorech je vážená sestava spojena s regulačním ventilem, nikoli přímo s řídicími stojany paliva, jak je tomu u mechanického regulátoru. Tento ventil je zodpovědný za řízení hydraulické kapaliny, která řídí palivové regály a tím i výkon nebo rychlost motoru. Může být generována větší síla a tyto guvernéry nacházejí uplatnění ve středně velkých až velkých motorech. V dnešní době většina lodí používá hydraulické regulátory a jsou dodatečně vybaveny elektronickými ovládacími prvky.

výhody a nevýhody hydraulických regulátorů

1. Mají vysoký výkon,

2. Mají vysokou přesnost a přesnost

3. Mají vysokou účinnost

4. Údržba hydraulických regulátorů je snadná

elektrohydraulické regulátory

tyto typy regulátorů mají pohon se dvěma sekcemi-mechanickým hydraulickým zálohováním a elektrickým regulátorem. V případě poruchy elektrického regulátoru může být jednotka v ručním ovládání, na mechanicko-hydraulickém záložním regulátoru. Mechanický regulátor je nastaven na rychlost, která je vyšší než jmenovitá rychlost, rychlost a zatížení celého systému jsou řízeny elektrickým regulátorem. Systém má elektronický regulační ventil, který je připojen k kotvě v elektromagnetickém poli.

ECB (elektronická řídicí skříňka) vysílá signál do pole, které umisťuje kotvu, a tedy regulační ventil, který reguluje dodávku paliva. Elektrické ovládání přepíše mechanicko-hydraulický režim, když je systém nastaven na elektronický provoz.

související čtení: 10 bodů, které je třeba zvážit při manipulaci s elektromechanickým regulátorem lodního motoru

výhody elektronických regulátorů

1. Rychlejší odezva na změny zatížení

2. Řídicí funkce lze snadno zabudovat do regulátorů

3. Přítomnost indikátorů a ovládacích prvků zavedla automatizaci

4. Mohou být namontovány v polohách vzdálených od motoru a eliminují nebo snižují potřebu regulátorů

klasifikace guvernérů na základě jejich provozních principů

téměř všechny typy regulátorů jsou vybaveny sestavou muší váhy. Dvě nebo čtyři muší váhy jsou namontovány na rotující kulové hlavě, která je poháněna přímo hřídelí motoru, pomocí sestavy pohonu ozubeného kola. Otáčení kulových hlav vytváří odstředivou sílu, která působí na setrvačné hmotnosti sestavy a způsobuje jejich pohyb směrem ven, od jejich osy otáčení. Jak se zvyšuje rychlost otáčení a zvyšuje se také stupeň vnějšího pohybu muší váhy, a naopak, a tím i pohyb muší, závisí na otáčkách motoru.

je instalována pružina, která působí proti odstředivé síle generované na flyweights a nutí je k jejich počáteční poloze. Tato pružina je známá jako pružina speeder. Poloha muší váhy a jejich vnější pohyb se přenáší na vřeteno (to může být provedeno pomocí límce), které se může volně pohybovat vratným způsobem. Pohyb tohoto vřetena, který tvoří ovládací pouzdro, ovládá vazbu na řízení palivového čerpadla a nakonec řídí množství vstřikovaného paliva.

za normálních provozních podmínek, tj. konstantní rychlosti a zatížení, zůstává ovládací pouzdro nehybné, protože síla na muší váhy je vyvážena působící silou vyvíjenou pružinou speederu.

jak se zvyšuje zatížení motoru, otáčky motoru se snižují a ovládací pouzdro se pohybuje směrem dolů, protože síla působící na něj pružinou speederu překonává sílu vyvíjenou létajícími váhami.

pohyb objímky směrem dolů je spojen s řídicími stojany paliva tak, že dochází ke zvýšení dodávky paliva a tím i výkonu generovaného motorem. Síla na setrvačné hmotnosti se zvyšuje s otáčkami motoru a systém se opět vrátí do rovnováhy.

se snížením zatížení motoru se jeho rychlost zvyšuje. Flyweights pohybovat směrem ven a in-turn ovládací pouzdro se pohybuje nahoru jako odstředivá síla překonává sílu pružiny speeder. Pohyb pouzdra ovládá palivové čerpadlo, přívod paliva je snížen, čímž se sníží rychlost motoru a systém se uvede do rovnováhy.

hydraulické ovládání

v tomto případě jsou flyweights hydraulicky spojeny se sestavou řízení paliva. Tento systém se skládá z řídicího ventilu pilota, který je připojen k vřetenu regulátoru a pístu. Píst je známý jako výkonový píst a řídí množství paliva dodávaného do motoru. Působí na něj síla pružiny a hydraulické kapaliny na opačných stranách. Množství oleje v systému a následně hydraulický tlak na píst je regulován pilotním ventilem, který je nakonec řízen sestavou flyweight.

pouzdro regulačního ventilu je otevřené ve spodní části, kde je na spodní straně skříně regulátoru přítomna olejová jímka. Zubové čerpadlo, které dodává vysokotlaký hydraulický olej do systému, odsává z olejové jímky. Je poháněn hnacím hřídelem regulátoru. Je přítomen pružinový akumulátor, který udržuje požadovanou tlakovou hlavu oleje a umožňuje odvádění přebytečného oleje zpět do jímky.

v případě operací konstantní rychlosti a zatížení je ventil umístěn tak, aby blokoval otvory v pouzdru ventilu a tím i průchod oleje do výkonového pístu, který zůstává nehybný pod vyváženými silami.

zvýšení zatížení snižuje otáčky motoru. V tomto případě se muší váhy pohybují dovnitř a vřeteno regulátoru se pohybuje dolů působením síly pružiny speederu. Tento pohyb snižuje řídicí ventil pilota, který směruje olej na spodní stranu výkonového pístu.

jak hydraulický tlak na píst překonává sílu pružiny působící na něj, píst se pohybuje nahoru a zvyšuje se přívod paliva do systémového motoru. proto zvyšuje jeho rychlost. Jakmile se otáčky motoru zvýší, regulační ventil se zvedne zpět do výchozí polohy, která blokuje dodávku hydraulické kapaliny do výkonového pístu.

na druhé straně, jak se snižuje zatížení motoru a jeho otáčky se zvyšují, vnější pohyb muší váhy působením přídavné odstředivé síly způsobuje následný pohyb vřetena nahoru a tím stoupá i řídící ventil pilota. Tím se otevře port tak, že hydraulický olej v systému proudí do olejové jímky zpod výkonového pístu drenážním průchodem. Výkonový píst se pak pohybuje dolů působením síly pružiny a snižuje se hydraulický tlak,a tím se snižuje množství paliva dodávaného do motoru. To snižuje otáčky motoru a v důsledku toho jsou síly na flyweights opět vyváženy.

související čtení: operace lodního motoru-spouštění, Běh, zastavení

citlivost guvernéra

Chcete-li zvýšit citlivost guvernéra a zabránit nadměrné korekci systémem, je do návrhu guvernéra začleněn kompenzační mechanismus. V případě hydraulického regulátoru je na hřídeli výkonového pístu a na hnacím hřídeli přítomen píst. Ty jsou známé jako ovládací kompenzační píst a přijímací kompenzační píst.

kompenzační píst se pohybuje ve válci, který je plný hydraulické kapaliny. Tento píst se pohybuje ve stejném směru jako výkonový píst. Pohyb výkonového pístu směrem dolů v důsledku zvýšení otáček motoru také posouvá kompenzační píst směrem dolů. Díky tomu píst čerpá olej z válce přítomného pod pouzdrem pilotního ventilu. Tím se vytvoří sání nad přijímacím kompenzačním pístem, který je součástí pouzdra. Pouzdro se pohybuje nahoru a uzavírá port k výkonovému pístu.

pilotní ventil je tedy otevřen dostatečně dlouho, aby se otáčky motoru vrátily na nastavenou rychlost a zabránilo se nadměrné korekci. Jak se flyweights a pilotní ventil vracejí do své centrální polohy, olej protékající jehlovým ventilem umožňuje průchodce pilotního ventilu také dosáhnout své centrální polohy.

pouzdro a píst musí klesat stejnou rychlostí, aby byl otvor uzavřen, takže jehlový ventil musí být pečlivě seřízen, aby jím mohlo projít správné množství oleje. To závisí na požadavcích motoru podle výrobce. V případě snížení otáček motoru se ovládací kompenzační píst pohybuje nahoru a zvyšuje se tlak na přijímací kompenzační píst. Pohybuje se nahoru s pouzdrem pilotního ventilu.

port vedoucí k výkonovému válci zůstává uzavřen a přebytečný olej je vypuštěn jehlovým ventilem. Pouzdro se pak vrátí do své centrální polohy.

elektronický systém

elektronický regulátor umožňuje nastavení otáček motoru z stavu naprázdno na plné zatížení. Skládá se z regulátoru, elektromagnetického snímače (MPU) a pohonu (Act) pro provedení potřebné regulace a regulace rychlosti. MPU je mikrogenerátor a má magnetické pole. Skládá se z permanentního magnetu s vnějším vinutím cívky. Jak je znázorněno na obrázku, MPU je instalován nad zuby setrvačníku a v závislosti na jeho vzdálenosti od zubů ozubeného kola nebo štěrbiny se magnetické pole MPU mění od maxima k minimu.

díky neustále se měnícímu vnitřnímu magnetickému poli je ve vnější vodivé cívce generováno střídavé napětí a frekvence. Toto střídavé napětí sleduje rychlost setrvačníku. Toto je nejdůležitější aspekt elektronického řídicího systému, protože regulátor regulátoru převádí získanou frekvenci na signál stejnosměrného napětí. To pak porovná s nastaveným napětím. Výsledky jsou vypočteny pomocí řízení PID (proporcionální-integrální-diferenciál) a nakonec výstup dosáhne ovladače, který provádí požadované korekce na přívodu paliva do motoru.

související čtení: Jak synchronizovat generátory na lodi?

elektronický regulátor má různé režimy provozu pro implementaci různých funkcí. Mezi ně patří;

1. Detekce nastartování motoru a následné nasměrování přívodu paliva.

2. Potlačení kouře generovaného motorem při zvyšování jeho otáček.

3. Nastavení procentuálního poklesu. Podrobné vysvětlení procenta poklesu je uvedeno níže.

4. Dálkové ovládání rychlosti.

5. Volnoběžné otáčky: poskytuje pevnou regulaci otáček nad celou točivou kapacitou motoru.

6. Regulace maximální rychlosti: používá se k odstranění překročení rychlosti motoru

údržba regulátorů

• regulátor by měl být vždy udržován v čistotě a měl by být bez špinavého mazacího oleje.
• je třeba pravidelně proplachovat systém správným mazacím olejem.
• hydraulická kapalina a mazací olej by měly mít správnou viskozitu podle pokynů výrobců.
• hladiny oleje v systému by měly být udržovány a kontrolovány.
• guvernér nesmí být manipulován a opravy a provoz by měly být prováděny pouze zkušenými operátory.

co je vadnout?

jak se zvyšuje zatížení motoru, zvyšuje se přívod paliva do motoru, a přesto je povoleno běžet úměrně nižšími otáčkami. Tato funkce řídícího systému se nazývá pokles. Pokud je ke stejnému hřídeli připojeno více než jedno hlavní hnací zařízení, jako v případě výroby elektrické energie, svěšení umožňuje stabilní rozdělení zatížení mezi nimi.

hlavní tahač může být provozován v režimu řízení rychlosti klesání, přičemž jeho provozní rychlost je nastavena jako procento skutečné rychlosti. Vzhledem k tomu, že zatížení generátoru se zvyšuje z naprázdno na plné zatížení, skutečné otáčky motoru (hlavní tahač) mají tendenci klesat. Pro zvýšení výkonu v tomto režimu se zvýší referenční rychlost hlavního hybatele a tím se zvýší průtok pracovní tekutiny (paliva) do hlavního hybatele. Měří se v procentech podle vzorce;

pokles% = (otáčky bez zatížení-rychlost plného zatížení) / otáčky bez zatížení

jaké je použití pružiny speederu?

regulované otáčky motoru se nastavují změnou napětí pružiny regulující rychlost, která je také známá jako pružina speederu. Napětí pružiny působí proti síle vyvíjené setrvačníkem na vřeteno. Tlak pružiny určuje rychlost motoru, která je nezbytná pro udržení střední polohy.

co je Deadband?

mrtvé pásmo guvernéra udává rozsah rychlosti, po kterém guvernér začne pracovat, aby provedl opravné úpravy. V tomto rozsahu guvernér vůbec nepracuje. Šířka Mrtvého pásma je nepřímo úměrná citlivosti guvernéra.

co je lov?

kontinuální kolísání otáček motoru kolem střední požadované rychlosti se nazývá lov. K tomu dochází, když je regulátor příliš citlivý a mění přívod paliva i při malé změně otáček motoru. Dodává buď příliš mnoho paliva, nebo příliš méně paliva a rukáv guvernéra se opakovaně pohybuje na nejvyšší pozici. Tento cyklus pokračuje donekonečna a motor prý loví.

Odmítnutí odpovědnosti: Názory autorů vyjádřené v tomto článku nemusí nutně odrážet názory Marine Insight. Údaje a grafy, pokud jsou v článku použity, pocházejí z dostupných informací a nebyly ověřeny žádným statutárním orgánem. Autor a Marine Insight netvrdí, že je přesný, ani nepřijímají žádnou odpovědnost za totéž. Názory představují pouze názory a nepředstavují žádné pokyny ani doporučení ohledně jakéhokoli postupu, který by měl čtenář dodržovat.

článek nebo obrázky nelze reprodukovat, kopírovat, sdílet nebo používat v jakékoli formě bez souhlasu autora a Marine Insight.