Typen regelaars voor motoren die worden gebruikt op Schepen

een regelaar is een systeem dat wordt gebruikt om het gemiddelde toerental van een motor binnen bepaalde grenzen te handhaven onder fluctuerende belastingomstandigheden. Het doet dit door de hoeveelheid brandstof die aan de motor wordt geleverd te regelen en te regelen. De regulateur beperkt derhalve het toerental van de motor wanneer deze in onbelaste toestand draait, d.w.z. hij regelt het stationair toerental en zorgt ervoor dat het motortoerental de door de fabrikanten opgegeven maximumwaarde niet overschrijdt.

alle zeeschepen hebben een snelheidsregelsysteem nodig om de snelheid van de aan boord gebruikte voortstuwingsinstallatie te regelen en te regelen, aangezien er een groot aantal variaties kunnen optreden bij de belasting van de motor, die de motor kunnen beschadigen en tot verlies van mensenlevens en apparatuur kunnen leiden. De variaties in de belasting van de motor kunnen het gevolg zijn van verschillende factoren, zoals ruwe zee, walsen en pitchen van het schip, beschadigde scheepsstructuur, veranderingen in het gewicht van het schip onder andere.

gouverneurs zijn ook gemonteerd in dieselmotoren of generatoren en alternatoren op het schip.

gerelateerde informatie: Oversnelheid bij dieselmotoren & typen Oversnelheid

indeling van regelaars op basis van ontwerp en constructie

deze regelaars bestaan uit gewogen kogels, of vlieggewichten, die een centrifugale kracht ervaren wanneer ze worden gedraaid door de werking van de krukas van de motor. Deze centrifugale kracht fungeert als de controlerende kracht en wordt gebruikt om de brandstof te regelen die aan de motor wordt geleverd via een throttling mechanisme dat rechtstreeks is aangesloten op de injectie racks. Deze gewichtsassemblages zijn klein en daarom is de opgewekte kracht niet genoeg om de injectiepompen van grote motoren te controleren. Ze kunnen worden gebruikt waar exacte snelheidsregeling niet vereist is. Ze hebben een grote deadband en een klein vermogen.

gerelateerd lees: Brandstofolieverbruik berekeningen voor schepen: wat zeevarenden moeten weten

voordelen van mechanische regelaars

1. Ze zijn goedkoop.
2. Ze kunnen worden gebruikt wanneer het niet nodig is om een exacte snelheid te handhaven, afhankelijk van de belasting.
3. Ze zijn eenvoudig in constructie en hebben slechts een paar onderdelen.

hydraulische regelaars

bij hydraulische regelaars is het gewogen samenstel rechtstreeks verbonden met een regelklep in plaats van de brandstofregelrekken, zoals het geval is bij een mechanische regelaar. Deze klep is verantwoordelijk voor het sturen van hydraulische vloeistof die de brandstof rekken en dus het vermogen of de snelheid van een motor regelt. Een grotere kracht kan worden gegenereerd en deze gouverneurs vinden toepassing in middelgrote tot grote motoren. Tegenwoordig gebruiken de meeste schepen hydraulische regelaars en worden ze achteraf uitgerust met elektronische regelaars.

voor-en nadelen van hydraulische regelaars

1. Zij hebben een hoog uitgangsvermogen,

2. Zij hebben een hoge nauwkeurigheid en precisie

3. Zij hebben een hoog rendement

4. Het onderhoud van hydraulische regelaars is eenvoudig

elektrohydraulische regelaars

dit soort regelaars hebben een actuator met twee secties – een mechanische hydraulische back-up en een elektrische regelaar. In geval van storing van de elektrische regelaar, kan de eenheid in handmatige controle, op de mechanisch-hydraulische back-upregelaar. De mechanische regelaar wordt ingesteld op een snelheid die hoger is dan de nominale sped, de snelheid en de belasting van het gehele systeem worden geregeld door de elektrische regelaar. Het systeem heeft een elektronische regelklep die is aangesloten op het anker in een elektromagnetisch veld.

een ECB (Electronic Control Box) stuurt een signaal naar het veld dat het anker positioneert, en dus de regelklep die de brandstoftoevoer regelt. De elektrische bediening heeft voorrang op de mechanisch-hydraulische modus wanneer het systeem is ingesteld op de elektronische bediening.

gerelateerd Lees: 10 punten om te overwegen bij het hanteren van elektromechanische regelaar van scheepsmotoren

voordelen van elektronische regelaars

1. Snellere respons op veranderingen in de belasting

2. Besturingsfuncties kunnen eenvoudig worden ingebouwd in de regelaars

3. De aanwezigheid van indicatoren en regelaars heeft automatisering

geïmplementeerd 4. Ze kunnen worden gemonteerd in posities die ver van de motor verwijderd zijn, waardoor de noodzaak voor regelaars

indeling van regelaars op basis van hun werkingsprincipes

vrijwel alle typen regelaars zijn uitgerust met een vlieggewicht. Twee of vier vlieggewichten zijn gemonteerd op een roterende kogelkop die rechtstreeks door de motoras wordt aangedreven, met behulp van een tandwielaandrijving. De rotatie van de Kogelkoppen creëert een centrifugale kracht die inwerkt op de vlieggewichten van de assemblage en zorgt ervoor dat ze naar buiten bewegen, weg van hun rotatieas. Naarmate de rotatiesnelheid toeneemt en de mate van beweging van de vlieggewichten naar buiten toeneemt, en omgekeerd, en dus hangt de beweging van de vlieggewichten af van het motortoerental.

een veer wordt geïnstalleerd om de op de vlieggewichten gegenereerde centrifugale kracht tegen te gaan en deze naar hun beginpositie te duwen. Dit voorjaar staat bekend als de speeder spring. De positie van de vlieggewichten en hun uitwendige beweging wordt overgebracht naar een spindel (dit kan worden gedaan door middel van een kraag), die vrij is om te bewegen op een wederkerige manier. De beweging van deze spindel, die de stuurhuls vormt, bedient een verbinding met de brandstofpomp en regelt uiteindelijk de hoeveelheid ingespoten brandstof.

onder normale bedrijfsomstandigheden, d.w.z. bij constante snelheid en belastingen, blijft de bedieningsman stil staan, aangezien de kracht op de vlieggewichten wordt gecompenseerd door de tegenkracht die door de snelheidsveer wordt uitgeoefend.

naarmate de belasting van de motor toeneemt, neemt het toerental van de motor af en beweegt de stuurhuls naar beneden, naarmate de kracht die door de snelheidsveer op de motor wordt uitgeoefend, de kracht van de vlieggewichten overwint.

de neerwaartse beweging van de huls is zodanig verbonden met de brandstofregelrekken dat de brandstoflevering en dus het door de motor opgewekte vermogen toenemen. De kracht op de vlieggewichten neemt toe met het toerental van de motor en opnieuw komt het systeem weer in evenwicht.

naarmate de belasting van de motor afneemt, neemt het toerental toe. De flyweights bewegen naar buiten en in-beurt de controle mouw beweegt omhoog als de centrifugale kracht overwint de speeder veerkracht. De beweging van de huls bedient de brandstofpomp, de brandstoftoevoer wordt verlaagd, waardoor de snelheid van de motor wordt verminderd en het systeem in evenwicht komt.

hydraulische besturing

in dit geval zijn de vlieggewichten hydraulisch verbonden met de brandstofregeleenheid. Dit systeem bestaat uit een voorregelklep die is aangesloten op de regulateur spindel en een zuiger. De zuiger staat bekend als de power piston en regelt de hoeveelheid brandstof die aan de motor wordt geleverd. Het wordt in werking gesteld door de kracht van een veer en de hydraulische vloeistof aan weerszijden. De hoeveelheid olie in het systeem, en vervolgens de hydraulische druk op de zuiger, wordt geregeld door de voorregelklep die uiteindelijk wordt geregeld door het vlieggewicht assemblage.

de huls van de regelklep is open aan de onderzijde waar zich een oliecarter in de onderzijde van de regelaarbehuizing bevindt. Een tandwielpomp die hogedruk hydraulische olie levert aan het systeem neemt zuigkracht van de oliecarter. Het wordt aangedreven door de gouverneur aandrijfas. Een veerbelaste accumulator is aanwezig die de vereiste drukkop van olie handhaaft en de drainage van overtollige olie terug naar het carter mogelijk maakt.

bij een constante snelheid en belasting wordt de klep zodanig geplaatst dat de poorten in de klepkoker worden geblokkeerd, waardoor de olie naar de zuiger wordt geleid, die onder de gebalanceerde krachten stil blijft staan.

een toename van de belasting verlaagt het motortoerental. In dit geval bewegen de vlieggewichten naar binnen, en dat de gouverneur spindel naar beneden beweegt onder de werking van de kracht van de speederveer. Deze beweging verlaagt de voorregelklep die de olie naar de onderkant van de zuiger stuurt.

naarmate de hydraulische druk op de zuiger de op de zuiger werkende veerkracht overwint, beweegt de zuiger omhoog en wordt de brandstoftoevoer naar de systeemmotor verhoogd. vandaar het verhogen van de snelheid. Zodra het toerental van de motor toeneemt, stijgt de regelklep terug naar zijn oorspronkelijke positie die de levering van hydraulische vloeistof aan de zuiger blokkeert.

daarentegen leidt, naarmate de belasting van de motor afneemt en de snelheid toeneemt, de uitwendige beweging van de vlieggewichten onder invloed van de extra centrifugale kracht tot een opwaartse beweging van de spindel, waardoor ook de stuurklep stijgt. Dit opent de poort zodanig dat de hydraulische olie in het systeem stroomt naar de oliecarter van onder de zuiger door een drainage passage. De kracht zuiger beweegt dan naar beneden onder de werking van de veerkracht en verminderde hydraulische druk en dus vermindert de hoeveelheid brandstof die aan de motor wordt geleverd wordt verminderd. Dit verlaagt het motortoerental en daardoor worden de krachten op de vlieggewichten weer in balans gebracht.

gerelateerd lees: activiteiten met scheepsmotoren – starten, lopen, stoppen

gevoeligheid van de regelaar

om de gevoeligheid van de regelaar te verhogen en overcorrectie door het systeem te voorkomen, is een compensatiemechanisme in het ontwerp van de regelaar ingebouwd. In het geval van een hydraulische regelaar is een zuiger aanwezig op de zuigeras en op de aandrijfas. Deze staan bekend als respectievelijk de in werking gestelde compensatie plunjer en de ontvangende compensatie plunjer.

de compenserende zuiger beweegt in een cilinder die vol is met de hydraulische vloeistof. Deze zuiger beweegt in dezelfde richting als de zuiger. De neerwaartse beweging van de zuiger als gevolg van een toename van het motortoerental beweegt ook de compenserende zuiger naar beneden. Hierdoor trekt de zuiger olie uit een cilinder aanwezig onder de voorregelklep bus. Hierdoor ontstaat een zuigkracht boven de ontvangende compenserende zuiger, die deel uitmaakt van de bus. De bus beweegt naar boven en sluit de poort naar de zuiger.

de poort van de voorregelklep is dus net lang genoeg geopend, zodat het motortoerental terugkeert naar de ingestelde snelheid en overcorrectie wordt vermeden. Als de vlieggewichten en stuurventiel terugkeren naar hun centrale positie, olie die door de naaldklep laat de stuurventiel bus ook zijn centrale positie te bereiken.

de bus en de zuiger moeten met dezelfde snelheid dalen om de poort gesloten te houden, dus het naaldventiel moet zorgvuldig worden afgesteld zodat de juiste hoeveelheid olie er doorheen kan. Dit is afhankelijk van de motorvereisten volgens de fabrikant. Bij een daling van het motortoerental beweegt de in werking gestelde compenserende zuiger naar boven en wordt de druk op de ontvangende compenserende zuiger verhoogd. Het beweegt omhoog met de voorregelklep bus.

de poort naar de cilinder blijft gesloten en de overtollige olie wordt door de naaldklep afgevoerd. De bus wordt dan teruggebracht naar zijn centrale positie.

elektronisch systeem

een elektronische regelaar zorgt voor aanpassing van het motortoerental van onbelast tot vollast. Het bestaat uit een regelaar, een elektromagnetische Pick-Up (MPU) en een actuator (ACT) om de nodige snelheidsregeling en-regeling uit te voeren. De MPU is een micro-generator en heeft een magnetisch veld. Het bestaat uit een permanente magneet met een externe spoelwikkeling. Zoals in het diagram, de MPU is geïnstalleerd boven de vliegwiel tanden en afhankelijk van de afstand tot de tandwiel of sleuf, het magnetische veld van de MPU varieert van maximaal tot minimaal respectievelijk.

door het voortdurend veranderende interne magnetische veld worden wisselspanning en frequentie gegenereerd in de buitenste geleidingsspoel. Deze wisselspanning volgt de snelheid van het vliegwiel. Dit is het belangrijkste aspect van het elektronische besturingssysteem, omdat de regelaar de verkregen frequentie omzet in een GELIJKSPANNINGSIGNAAL. Het vergelijkt dit dan met een ingestelde spanning. De resultaten worden berekend door een PID-regeling (proportioneel-integraal-differentieel) en ten slotte bereikt de output de actuator die de vereiste correcties op de brandstoftoevoer naar de motor uitvoert.

gerelateerd lees: hoe generatoren synchroniseren op een schip?

de elektronische regelaar heeft verschillende werkingsmodi voor de uitvoering van verschillende functies. Deze omvatten;

1. Detecteren van het starten van een motor en vervolgens sturen van de brandstoftoevoer.

2. Het onderdrukken van de rook van de motor als zijn snelheid toeneemt.

3. Het hangende percentage aanpassen. Hieronder volgt een gedetailleerde uitleg van het hangende percentage.

4. Snelheidsregeling op afstand.

5. Stationair toerental: het biedt een vaste toerentalregeling over het volledige koppelvermogen van de motor.

6. Maximumtoerentalregeling: het wordt gebruikt om te hoge snelheid van de motor

onderhoud van regelaars

• de regelaar moet altijd schoon worden gehouden en vrij zijn van vuile smeerolie.
• het systeem moet regelmatig met de juiste smeerolie worden doorgespoeld.
• de hydraulische vloeistof en de smeerolie moeten de juiste viscositeit hebben zoals voorgeschreven door de fabrikanten.
• het oliepeil in het systeem moet worden gehandhaafd en gecontroleerd.
• er mag niet met de regulateur worden geknoeid en de reparaties en bediening dienen alleen door ervaren gebruikers te worden uitgevoerd.

Wat is hangen?

naarmate de belasting van de motor toeneemt, wordt de brandstoftoevoer naar de motor verhoogd, maar mag deze op een proportioneel lager toerental draaien. Dit kenmerk van een bestuurssysteem wordt genoemd als hangen. Wanneer meer dan een prime movers zijn aangesloten op dezelfde as, zoals in het geval van het opwekken van elektrische energie, droop maakt een stabiele verdeling van de belasting tussen hen.

de “prime mover” kan worden uitgevoerd in de “droop speed control” – modus, waarbij de snelheid wordt ingesteld als een percentage van de werkelijke snelheid. Als de belasting van de generator wordt verhoogd van onbelast naar vollast, de werkelijke snelheid van de motor (prime mover), de neiging om te verminderen. Om het vermogen in deze modus te verhogen, wordt de referentiesnelheid van de prime mover verhoogd en wordt de stroom van de werkvloeistof (brandstof) naar de prime mover verhoogd. Het wordt gemeten als een percentage volgens de formule;

hangen% = (onbelast toerental-toerental bij vollast) / onbelast toerental

Wat is het nut van de speederveer?

het geregelde toerental van de motor wordt ingesteld door de spanning van de toerentalregelveer, ook bekend als de speederveer, te wijzigen. De spanning van de veer gaat de kracht tegen die door het vliegwiel op de spindel wordt uitgeoefend. De druk van de veer bepaalt de snelheid van de motor die nodig is voor de vlieggewichten om hun centrale positie te behouden.

Wat is Deadband?

de dode band van een regelaar geeft het toerentalbereik aan waarna de regelaar in werking treedt om corrigerende aanpassingen te maken. Binnen dit bereik werkt de gouverneur helemaal niet. De breedte van de dode band is omgekeerd evenredig met de gevoeligheid van de gouverneur.

Wat is Jagen?

de voortdurende schommeling van het motortoerental rond het gemiddelde vereiste toerental wordt jacht genoemd. Dit gebeurt wanneer de regulateur te gevoelig is en de brandstoftoevoer verandert, zelfs met een kleine verandering in het toerental van de motor. Het levert ofwel te veel brandstof of te weinig brandstof en de gouverneur sleeve herhaaldelijk beweegt naar zijn hoogste positie. Deze cyclus gaat oneindig door en de motor wordt gezegd te jagen.

Disclaimer: De standpunten van de auteurs in dit artikel komen niet noodzakelijk overeen met die van Marine Insight. Gegevens en grafieken, indien gebruikt, in het artikel zijn afkomstig uit de beschikbare informatie en zijn niet geauthenticeerd door een wettelijke autoriteit. De auteur en Marine Insight beweren niet dat het juist is en aanvaarden geen enkele verantwoordelijkheid voor hetzelfde. De standpunten vormen slechts de meningen en vormen geen richtsnoeren of aanbevelingen over een door de lezer te volgen koers.

het artikel of de afbeeldingen kunnen niet worden gereproduceerd, gekopieerd, gedeeld of gebruikt in welke vorm dan ook zonder toestemming van de auteur en Marine Insight.