Typy regulatorów dla silników stosowanych na statkach

regulator to system, który jest używany do utrzymywania średniej prędkości silnika, w pewnych granicach, w zmiennych warunkach obciążenia. Czyni to poprzez regulację i kontrolę ilości paliwa dostarczanego do silnika. Regulator ogranicza zatem prędkość obrotową silnika, gdy pracuje on w stanie bez obciążenia, tzn. reguluje prędkość biegu jałowego i zapewnia, że prędkość obrotowa silnika nie przekracza maksymalnej wartości określonej przez producentów.

wszystkie statki morskie potrzebują systemu kontroli prędkości, aby kontrolować i regulować prędkość instalacji napędowej używanej na pokładzie, ponieważ może wystąpić duża liczba zmian w obciążeniu silnika, które mogą uszkodzić silnik i spowodować utratę życia i wyposażenia. Zmiany obciążenia silnika mogą wynikać m.in. z kilku czynników, takich jak wzburzone morze, toczenie i rozrzucanie statku, pogorszenie konstrukcji statku, zmiany masy statku.

Regulatory montowane są również w pomocniczych silnikach wysokoprężnych lub generatorach, a alternatory na statku.

Related Read: Over Speed Trip w silnikach Diesla & rodzaje over Speed Trip

Klasyfikacja regulatorów na podstawie projektu i konstrukcji

te regulatory składają się z ważonych kulek lub ciężarów zamachowych, które doświadczają siły odśrodkowej podczas obracania przez działanie wału korbowego silnika. Ta siła odśrodkowa działa jako siła kontrolująca i służy do regulacji paliwa dostarczanego do silnika za pomocą mechanizmu dławienia połączonego bezpośrednio z zębatkami wtryskowymi. Te zespoły wagowe są małe, a zatem generowana siła nie jest wystarczająca do sterowania pompami wtryskowymi dużych silników. Mogą być stosowane tam, gdzie dokładna kontrola prędkości nie jest wymagana. Mają duży martwy pas i mają małą moc wyjściową.

Related Read: obliczenia zużycia oleju opałowego dla statków: co powinni wiedzieć marynarze

zalety sterowników mechanicznych

1. Są tanie.
2. Mogą być używane, gdy nie jest konieczne utrzymanie dokładnej prędkości w zależności od obciążenia.
3. Są proste w budowie i mają tylko kilka części.

regulatory hydrauliczne

w regulatorach hydraulicznych ważony zespół jest podłączony do zaworu regulacyjnego, a nie bezpośrednio do regałów kontroli paliwa, jak to ma miejsce w przypadku regulatora mechanicznego. Zawór ten jest odpowiedzialny za kierowanie płynem hydraulicznym, który kontroluje regały paliwowe, a tym samym moc lub prędkość silnika. Większa siła może być generowana i te regulatory znajdują zastosowanie w silnikach o średnich i dużych rozmiarach. Obecnie większość statków korzysta z regulatorów hydraulicznych i jest doposażana w elektroniczne sterowanie.

zalety i wady regulatorów hydraulicznych

1. Mają wysoką moc wyjściową,

2. Mają wysoką dokładność i precyzję

3. Mają wysoką wydajność

4. Konserwacja regulatorów hydraulicznych jest łatwa

regulatory elektrohydrauliczne

tego rodzaju regulatory mają siłownik z dwiema sekcjami-mechanicznym hydraulicznym zapasem i elektrycznym regulatorem. W przypadku awarii regulatora elektrycznego, urządzenie może być w sterowaniu ręcznym, na Mechaniczno-hydraulicznym regulatorze awaryjnym. Regulator mechaniczny jest ustawiany na prędkość wyższą niż Znamionowa prędkość sped, prędkość i obciążenie całego systemu są kontrolowane przez regulator elektryczny. System posiada elektroniczny zawór sterujący, który jest podłączony do armatury w polu elektromagnetycznym.

EBC (elektroniczna skrzynka sterownicza), wysyła sygnał do pola, które pozycjonuje armaturę, a tym samym zawór sterujący, który reguluje dostarczanie paliwa. Sterowanie elektryczne zastępuje tryb Mechaniczno-hydrauliczny, gdy system jest włączony do pracy elektronicznej.

Related Read: 10 punktów do rozważenia podczas obsługi elektromechanicznego regulatora silnika okrętowego

zalety elektronicznych regulatorów

1. Szybsza reakcja na zmiany obciążenia

2. Funkcje sterowania można łatwo wbudować w regulatory

3. Obecność wskaźników i kontroli zaimplementowano automatyzację

4. Mogą być montowane w miejscach oddalonych od silnika i eliminują lub zmniejszają zapotrzebowanie na Napędy regulatorów

Klasyfikacja regulatorów na podstawie ich zasad działania

prawie wszystkie typy regulatorów są wyposażone w zespół flyweight. Dwa lub cztery koła zamachowe są zamontowane na obrotowej głowicy kulowej, która jest napędzana bezpośrednio przez wał silnika, za pomocą zespołu napędu zębatego. Obrót głowic kulowych tworzy siłę odśrodkową, która działa na koła zamachowe zespołu i powoduje ich ruch na zewnątrz, z dala od ich osi obrotu. Wraz ze wzrostem prędkości obrotowej i wzrostem stopnia Ruchu Na Zewnątrz kół zamachowych, i odwrotnie, a zatem ruch kół zamachowych zależy od prędkości obrotowej silnika.

zainstalowana jest sprężyna, która przeciwdziała sile odśrodkowej generowanej na wózkach zamachowych i zmusza je do położenia początkowego. Ta sprężyna jest znana jako sprężyna speedera. Położenie kół zamachowych i ich ruch na zewnątrz jest przenoszony na wrzeciono (można to zrobić za pomocą kołnierza), które może swobodnie poruszać się w sposób posuwisto-zwrotny. Ruch tego wrzeciona, który tworzy tuleję sterującą, uruchamia połączenie z kontrolą pompy paliwa i ostatecznie kontroluje ilość wtryskiwanego paliwa.

w normalnych warunkach pracy, tj. przy stałej prędkości i obciążeniach, Tuleja kontrolna pozostaje nieruchoma, ponieważ siła na ciężary zamachowe jest równoważona przez siłę przeciwdziałającą wywieraną przez sprężynę śmigacza.

wraz ze wzrostem obciążenia silnika zmniejsza się prędkość silnika, a tuleja sterująca przesuwa się w dół, ponieważ siła wywierana na nią przez sprężynę śmigacza pokonuje siłę wywieraną przez ciężarki zamachowe.

ruch w dół tulei jest związany z regałami kontroli paliwa, tak że zwiększa się dostarczanie paliwa, a tym samym moc generowana przez silnik. Siła wywierana na koła zamachowe wzrasta wraz z obrotami silnika i po raz kolejny układ wraca do równowagi.

wraz ze zmniejszeniem obciążenia silnika jego prędkość wzrasta. Koła zamachowe przesuwają się na zewnątrz, a tuleja sterująca przesuwa się w górę, gdy siła odśrodkowa pokonuje siłę sprężyny śmigacza. Ruch tulei uruchamia pompę paliwa, Dostawa paliwa jest obniżona, a tym samym prędkość silnika jest zmniejszona, a układ wchodzi w równowagę.

sterowanie hydrauliczne

w tym przypadku wagi zamachowe są połączone hydraulicznie z zespołem kontroli paliwa. System ten składa się z pilotowego zaworu sterującego, który jest podłączony do wrzeciona regulatora i tłoka. Tłok jest znany jako tłok mocy i kontroluje ilość paliwa dostarczanego do silnika. Działa na nią siła sprężyny i płynu hydraulicznego po przeciwnych stronach. Ilość oleju w układzie, a następnie ciśnienie hydrauliczne tłoka, jest regulowane przez zawór pilotowy, który jest ostatecznie kontrolowany przez zespół flyweight.

Tuleja zaworu regulacyjnego jest otwarta na dole, gdzie w dolnej części obudowy regulatora znajduje się miska olejowa. Pompa zębata, która dostarcza wysokociśnieniowy olej hydrauliczny do układu, pobiera ssanie z miski olejowej. Jest napędzany przez wał napędowy gubernatora. Obecny jest sprężynowy akumulator, który utrzymuje wymaganą głowicę ciśnieniową oleju i umożliwia odprowadzenie nadmiaru oleju z powrotem do miski olejowej.

w przypadku operacji ze stałą prędkością i obciążeniem, zawór jest umieszczony tak, aby zablokować porty w tulei zaworu, a tym samym przejście oleju do tłoka mocy, który pozostaje nieruchomy pod zrównoważonymi siłami.

wzrost obciążenia zmniejsza prędkość obrotową silnika. W tym przypadku, koła zamachowe poruszają się do wewnątrz, a wrzeciono regulatora porusza się w dół pod działaniem siły sprężyny śmigacza. Ruch ten obniża pilotowy zawór sterujący, który kieruje olej na spodnią stronę tłoka mocy.

gdy ciśnienie hydrauliczne tłoka pokonuje działającą na niego siłę sprężyny, tłok przesuwa się w górę i zwiększa się dopływ paliwa do silnika układu. stąd zwiększenie jego prędkości. Gdy obroty silnika wzrosną, zawór regulacyjny podnosi się z powrotem do pozycji początkowej, która blokuje dostarczanie płynu hydraulicznego do tłoka mocy.

z drugiej strony, wraz ze zmniejszeniem obciążenia silnika i wzrostem jego prędkości, ruch na zewnątrz kół zamachowych pod działaniem dodatkowej siły odśrodkowej powoduje późniejszy ruch w górę wrzeciona, a tym samym podnosi się również pilotowy zawór sterujący. Otwiera to port w taki sposób, że olej hydrauliczny w układzie przepływa do miski olejowej spod tłoka mocy przez kanał odwadniający. Tłok mocy przesuwa się następnie w dół pod działaniem siły sprężyny i zmniejszone ciśnienie hydrauliczne, a tym samym zmniejsza ilość paliwa dostarczanego do silnika jest zmniejszona. Zmniejsza to prędkość obrotową silnika, a co za tym idzie, siły na koła zamachowe są ponownie zrównoważone.

Related Read: operacje silnika okrętowego – uruchamianie, uruchamianie, zatrzymywanie

czułość regulatora

aby zwiększyć czułość regulatora i zapobiec nadmiernej korekcji przez system, mechanizm kompensacyjny jest wbudowany w konstrukcję regulatora. W przypadku regulatora hydraulicznego na wale tłoka mocy i na wale napędowym znajduje się tłok. Są one znane jako odpowiednio tłok kompensacyjny uruchamiający i tłok kompensacyjny odbierający.

tłok kompensacyjny porusza się w cylindrze pełnym płynu hydraulicznego. Ten tłok porusza się w tym samym kierunku, co tłok mocy. Ruch tłoka mocy w dół spowodowany wzrostem prędkości obrotowej silnika również przesuwa tłok kompensacyjny w dół. Dzięki temu tłok pobiera olej z cylindra znajdującego się pod tuleją zaworu pilotowego. Tworzy to zasysanie nad tłokiem kompensacyjnym odbierającym, który jest częścią tulei. Tuleja przesuwa się w górę i zamyka port do tłoka mocy.

w ten sposób port zaworu pilotowego jest otwarty wystarczająco długo, aby prędkość silnika powróciła do ustawionej prędkości i unikała nadmiernej korekcji. Gdy koła zamachowe i zawór pilotowy wracają do swojej centralnej pozycji, olej przepływający przez zawór iglicowy pozwala tulei zaworu pilotowego również osiągnąć swoją centralną pozycję.

tuleja i tłok muszą schodzić z tą samą prędkością, aby utrzymać port zamknięty, więc Zawór iglicowy musi być starannie wyregulowany, aby umożliwić przejście przez niego odpowiedniej ilości oleju. Zależy to od wymagań silnika według producenta. W przypadku spadku prędkości obrotowej silnika uruchamiający tłok kompensacyjny przesuwa się w górę i zwiększa się nacisk na tłok kompensacyjny odbierający. Przesuwa się w górę z tuleją zaworu pilotowego.

port prowadzący do cylindra mocy pozostaje zamknięty, a nadmiar oleju jest odprowadzany przez zawór iglicowy. Tuleja jest następnie zwracana do centralnej pozycji.

układ elektroniczny

elektroniczny regulator umożliwia regulację prędkości obrotowej silnika od stanu bez obciążenia do pełnego obciążenia. Składa się ze sterownika, przetwornika elektromagnetycznego (MPU) i siłownika (ACT) do przeprowadzania niezbędnej kontroli i regulacji prędkości. MPU jest mikro-generatorem i posiada pole magnetyczne. Składa się z magnesu trwałego z zewnętrznym uzwojeniem cewki. Jak pokazano na schemacie, MPU jest zainstalowany nad zębami koła zamachowego i w zależności od jego odległości od zębów przekładni lub szczeliny, pole magnetyczne MPU zmienia się odpowiednio od maksimum do minimum.

ze względu na stale zmieniające się wewnętrzne pole magnetyczne, napięcie i częstotliwość prądu przemiennego są generowane w zewnętrznej cewce przewodzącej. To napięcie AC podąża za prędkością koła zamachowego. Jest to najważniejszy aspekt elektronicznego systemu sterowania, ponieważ regulator regulatora przekształca uzyskaną częstotliwość na sygnał napięcia stałego. Następnie porównuje to z ustawionym napięciem. Wyniki są obliczane przez regulator PID (proporcjonalny-całkowy-różnicowy) i ostatecznie, wyjście dociera do siłownika, który wprowadza wymagane korekty w dostawie paliwa do silnika.

Related Read: jak synchronizować Generatory na statku?

Sterownik elektroniczny ma różne tryby pracy, aby realizować różne funkcje. Należą do nich;

1. Wykrywanie rozruchu silnika, a następnie kierowanie dopływu paliwa.

2. Tłumienie dymu generowanego przez silnik wraz ze wzrostem jego prędkości.

3. Dostosowuję procent opadania. Szczegółowe wyjaśnienie procentu opadania podano poniżej.

4. Zdalna kontrola prędkości.

5. Praca na biegu jałowym: zapewnia stałą kontrolę prędkości nad całym momentem obrotowym silnika.

6. Maksymalna regulacja prędkości: Służy do wyeliminowania nadmiernej prędkości silnika

Konserwacja regulatorów

• regulator powinien być zawsze czysty i wolny od brudnego oleju smarowego.
• należy regularnie płukać układ odpowiednim olejem smarującym.
• płyn hydrauliczny i olej smarowy powinny mieć odpowiednią lepkość zgodnie z zaleceniami producentów.
• poziom oleju w systemie powinien być utrzymywany i sprawdzany.
• nie wolno majstrować przy regulatorze, a naprawy i eksploatację powinni wykonywać wyłącznie doświadczeni operatorzy.

Co to jest Droop?

wraz ze wzrostem obciążenia silnika zwiększa się zapas paliwa do silnika, a mimo to może on pracować na proporcjonalnie niższej prędkości. Ta cecha systemu rządzącego jest określana jako opadanie. Gdy więcej niż jeden napęd główny jest podłączony do tego samego wału, co w przypadku wytwarzania energii elektrycznej, droop pozwala na stabilny podział obciążenia między nimi.

napęd główny może być uruchamiany w trybie sterowania prędkością opadania, w którym jego prędkość jazdy jest ustawiana jako procent rzeczywistej prędkości. Ponieważ obciążenie generatora wzrasta z obciążenia bez obciążenia do pełnego obciążenia, rzeczywista prędkość silnika (główny napęd) ma tendencję do zmniejszania się. Aby zwiększyć moc wyjściową w tym trybie, zwiększa się Referencja prędkości napędu głównego, a tym samym zwiększa się przepływ płynu roboczego (paliwa) do napędu głównego. Jest mierzona w procentach zgodnie ze wzorem;

Droop% = (No Load Speed-pełna prędkość obciążenia) / No Load Speed

jakie jest zastosowanie sprężyny śmigacza?

regulowaną prędkość silnika ustawia się poprzez zmianę napięcia sprężyny regulującej prędkość, która jest również znana jako sprężyna śmigacza. Naprężenie sprężyny przeciwdziała sile wywieranej przez Koło zamachowe na wrzeciono. Ciśnienie sprężyny określa prędkość silnika, która jest niezbędna do utrzymania ich centralnej pozycji.

co to jest Deadband?

martwy pas regulatora podaje zakres prędkości, po którym regulator zaczyna działać w celu dokonania korekcji. W tym zakresie gubernator w ogóle nie działa. Szerokość paska Martwego jest odwrotnie proporcjonalna do czułości regulatora.

Co To jest polowanie?

ciągłe wahania prędkości silnika wokół średniej wymaganej prędkości są znane jako polowanie. Dzieje się tak, gdy regulator jest zbyt czuły i zmienia dopływ paliwa nawet przy niewielkiej zmianie obrotów silnika. Dostarcza zbyt dużo paliwa lub zbyt mało paliwa, a tuleja regulatora wielokrotnie przesuwa się na najwyższą pozycję. Cykl ten trwa w nieskończoność, a silnik mówi się, że poluje.

: Poglądy autorów wyrażone w tym artykule niekoniecznie odzwierciedlają poglądy Marine Insight. Dane i wykresy, jeśli zostały użyte w artykule, pochodzą z dostępnych informacji i nie zostały uwierzytelnione przez żaden organ ustawowy. Autor i Marine Insight nie twierdzą, że są dokładne, ani nie ponoszą za to żadnej odpowiedzialności. Opinie stanowią jedynie opinie i nie stanowią żadnych wytycznych ani rekomendacji co do postępowania, które czytelnik powinien zastosować.

artykuł lub zdjęcia nie mogą być powielane, kopiowane, udostępniane lub wykorzystywane w jakiejkolwiek formie bez zgody autora i Marine Insight.