Typer av regulatorer för motorer som används på fartyg

en regulator är ett system som används för att upprätthålla medelhastigheten för en motor, inom vissa gränser, under fluktuerande belastningsförhållanden. Det gör detta genom att reglera och styra mängden bränsle som levereras till motorn. Regulatorn begränsar därför motorns varvtal när den körs utan belastning, dvs. den styr tomgångsvarvtalet och säkerställer att motorvarvtalet inte överstiger det maximala värdet som anges av tillverkarna.

alla fartyg behöver ett varvtalsregleringssystem för att styra och styra hastigheten på framdrivningsanläggningen som används ombord, eftersom det kan finnas ett stort antal variationer som uppstår på motorbelastningen, vilket kan skada motorn och orsaka förlust av liv och utrustning. Variationerna i belastningen på motorn kan uppstå på grund av flera faktorer som grovt hav, rullning och pitching av fartyget, komprometterad fartygsstruktur, förändringar i fartygets vikt bland andra.

guvernörer är också monterade i hjälpdieselmotorer eller generatorer och generatorer på fartyget.

relaterad läsning: Överhastighetsresa i dieselmotorer & typer av Överhastighetsresor

klassificering av regulatorer på grundval av Design och konstruktion

dessa regulatorer består av viktade bollar, eller flygvikter, som upplever en centrifugalkraft när den roteras av motorns vevaxel. Denna centrifugalkraft fungerar som styrkraft och används för att reglera bränslet som tillförs motorn via en gasmekanism ansluten direkt till injektionshyllorna. Dessa viktaggregat är små och därmed är den genererade kraften inte tillräcklig för att styra insprutningspumparna hos stora motorer. De kan användas där exakt hastighetsreglering inte krävs. De har ett stort dödband och har liten effekt.

relaterad läsning: Bränsleoljeförbrukningsberäkningar för fartyg: vad sjömän bör veta

fördelar med mekaniska regulatorer

1. De är billiga.
2. De kan användas när det inte är nödvändigt att behålla en exakt hastighet beroende på belastningen.
3. De är enkla i konstruktion och har bara några delar.

hydrauliska regulatorer

i hydrauliska regulatorer är den viktade enheten ansluten till en reglerventil, snarare än bränslekontrollställen direkt, vilket är fallet i en mekanisk regulator. Denna ventil är ansvarig för att rikta hydraulvätska som styr bränsleställen och därmed kraften eller hastigheten hos en motor. En större kraft kan genereras och dessa guvernörer hittar applikation i medelstora till stora motorer. Idag använder de flesta fartyg hydrauliska regulatorer och eftermonteras med elektroniska kontroller.

fördelar och nackdelar med hydrauliska regulatorer

1. De har en hög effekt,

2. De har hög noggrannhet och precision

3. De har hög effektivitet

4. Underhåll av hydrauliska regulatorer är lätt

elektrohydrauliska regulatorer

dessa typer av regulatorer har ett ställdon med två sektioner-en mekanisk hydraulisk backup och en elektrisk regulator. Vid fel på den elektriska regulatorn kan enheten vara i manuell styrning, på den mekaniska hydrauliska backupregulatorn. Den mekaniska regulatorn är inställd med en hastighet som är högre än den nominella hastigheten, hastigheten och belastningen för hela systemet styrs av den elektriska regulatorn. Systemet har en elektronisk styrventil som är ansluten till ankaret i ett elektromagnetiskt fält.

en ECB (Electronic Control Box) skickar en signal till fältet som placerar ankaret och därmed reglerventilen som reglerar bränsleleveransen. Den elektriska kontrollen åsidosätter det mekaniska hydrauliska läget när systemet är inställt på den elektroniska driften.

relaterad läsning: 10 poäng att tänka på när man hanterar elektromekanisk guvernör för marinmotor

fördelar med elektroniska guvernörer

1. Snabbare svar på belastningsändringar

2. Styrfunktioner kan enkelt byggas i regulatorerna

3. Närvaro av indikatorer och kontroller har genomfört automation

4. De kan monteras i positioner på avstånd från motorn och eliminera eller minska behovet av regulator enheter

klassificering av regulatorer på grundval av deras verksamhetsprinciper

nästan alla typer av regulatorer är utrustade med en flygvikt montering. Två eller fyra flygvikter är monterade på ett roterande kulhuvud som drivs direkt av motoraxeln med hjälp av en växellåda. Rotationen av kulhuvudena skapar en centrifugalkraft som verkar på aggregatets flygvikter och får dem att röra sig utåt, bort från sin rotationsaxel. När rotationshastigheten ökar och graden av utåtgående rörelse hos flygvikterna ökar också, och vice versa och därmed beror flyviktarnas rörelse på motorvarvtalet.

en fjäder är installerad för att motverka centrifugalkraften som genereras på flygvikterna och tvingar dem mot sin ursprungliga position. Den här våren är känd som speeder spring. Flyviktarnas position och deras utåtgående rörelse överförs till en spindel (detta kan göras genom en krage), som är fri att röra sig på ett fram och återgående sätt. Förflyttningen av denna spindel, som bildar styrhylsan, aktiverar en koppling till bränslepumpskontrollen och styr slutligen mängden bränsle som injiceras.

under normala driftsförhållanden, dvs. konstant hastighet och belastning, förblir styrhylsan stillastående eftersom kraften på flygvikterna balanseras av den motverkande kraften som utövas av speederfjädern.

när belastningen på motorn ökas minskar motorns hastighet och styrhylsan rör sig nedåt, eftersom kraften som utövas på den av speederfjädern övervinner kraften som utövas av flygvikterna.

hylsans nedåtgående rörelse är kopplad till bränslekontrollställen så att bränsletillförseln och därmed kraften som genereras av motorn ökar. Kraften på flygvikterna ökar med motorns varvtal och återigen kommer systemet tillbaka till jämvikt.

när belastningen på motorn minskar ökar hastigheten. Flygvikterna rör sig utåt och i tur och ordning rör sig styrhylsan uppåt när centrifugalkraften övervinner speederfjäderkraften. Hylsans rörelse påverkar bränslepumpen, bränsletillförseln sänks, så motorns hastighet reduceras och systemet kommer i jämvikt.

hydraulisk styrning

i detta fall kopplas flygvikterna hydrauliskt till bränslestyrenheten. Detta system består av en styrventil som är ansluten till regulatorspindeln och en kolv. Kolven är känd som kraftkolven och styr mängden bränsle som levereras till motorn. Det påverkas av kraften hos en fjäder och hydraulvätskan på motsatta sidor. Mängden olja i systemet, och därefter det hydrauliska trycket på kolven, regleras av pilotventilen som slutligen styrs av flygviktsenheten.

reglerventilhylsan är öppen längst ner där en oljesump finns på undersidan av regulatorhuset. En växelpump som levererar högtryckshydraulisk olja till systemet tar sug från oljesumpen. Den drivs av regulatorns drivaxel. En fjäderbelastad ackumulator är närvarande som upprätthåller det önskade tryckhuvudet av olja och tillåter dränering av överflödig olja tillbaka till sumpen.

vid konstant hastighet och belastning är ventilen placerad för att blockera portarna i ventilhylsan och därmed passagen av olja till kraftkolven, som förblir stillastående under de balanserade krafterna.

en ökning av belastningen minskar motorvarvtalet. I detta fall rör sig flygvikterna inåt, och att guvernörsspindeln rör sig nedåt under verkan av speederfjäderns kraft. Denna rörelse sänker pilotstyrventilen som leder olja till undersidan av kraftkolven.

när det hydrauliska trycket på kolven övervinner fjäderkraften som verkar på den, rör sig kolven uppåt och bränsletillförseln till systemmotorn ökas. därför ökar dess hastighet. När motorns varvtal ökar stiger styrventilen tillbaka till sitt ursprungliga läge som blockerar leverans av hydraulvätska till kraftkolven.

å andra sidan, när belastningen på motorn minskas och dess hastighet ökar, orsakar flyviktarnas yttre rörelse under verkan av den ytterligare centrifugalkraften efterföljande uppåtgående rörelse av spindeln och därmed stiger pilotreglerventilen också. Detta öppnar porten så att hydrauloljan i systemet strömmar till oljesumpen från under kraftkolven genom en dräneringspassage. Kraften kolven rör sig sedan nedåt under inverkan av fjäderkraften och reducerat hydrauliskt tryck och därmed minskar mängden bränsle som tillförs motorn minskas. Detta minskar motorvarvtalet och följaktligen balanseras krafterna på flygvikterna igen.

relaterad läsning: Marinmotoroperationer – start, körning, stopp

Guvernörskänslighet

för att öka guvernörens känslighet och för att förhindra överkorrigering av systemet ingår en kompensationsmekanism i guvernörens design. I fallet med en hydraulisk guvernör finns en kolv på kolvaxeln och på drivaxeln. Dessa är kända som manöverkompensationskolven respektive den mottagande kompensationskolven.

kompenseringskolven rör sig i en cylinder som är full av hydraulvätskan. Denna kolv rör sig i samma riktning som kraftkolven. Kraftkolvens nedåtgående rörelse på grund av en ökning av motorvarvtalet flyttar också kompenseringskolven nedåt. På grund av detta drar kolven olja från en cylinder som finns under pilotventilbussningen. Detta skapar en sugning ovanför den mottagande kompensationskolven, som är en del av bussningen. Bussningen rör sig uppåt och stänger porten till kraftkolven.

således öppnas pilotventilporten precis tillräckligt länge, så att motorvarvtalet återgår till den inställda hastigheten och undviker överkorrigering. När flygvikterna och pilotventilen återgår till sitt centrala läge tillåter olja som strömmar genom nålventilen att pilotventilbussningen också når sitt centrala läge.

bussningen och kolven måste sjunka med samma hastighet för att hålla porten stängd, så nålventilen måste justeras noggrant för att låta rätt mängd olja passera genom den. Detta beror på motorkraven enligt tillverkaren. Vid en minskning av motorvarvtalet rör sig manöverkompenseringskolven uppåt och trycket på den mottagande kompenseringskolven ökas. Den rör sig upp med pilotventilbussningen.

porten som leder till kraftcylindern förblir stängd och överflödig olja dräneras ut genom nålventilen. Bussningen återförs sedan till sitt centrala läge.

elektroniskt System

en elektronisk regulator ger motorvarvtalsjustering från tomgångstillstånd till full belastning. Den består av en styrenhet, en elektromagnetisk Pickup (MPU) och ett ställdon (ACT) för att utföra nödvändig hastighetsreglering och reglering. MPU är en mikrogenerator och har ett magnetfält. Den består av en permanentmagnet med en extern spolelindning. Som visas i diagrammet är MPU installerad ovanför svänghjulständerna och beroende på dess avstånd från kugghjulständerna eller slitsen varierar MPU: s magnetfält från ett maximum till ett minimum.

på grund av det ständigt föränderliga inre magnetfältet genereras en växelspänning och frekvens i den yttre ledande spolen. Denna växelspänning följer svänghjulets hastighet. Detta är den viktigaste aspekten av det elektroniska styrsystemet eftersom regulatorstyrenheten omvandlar den erhållna frekvensen till en LIKSPÄNNINGSSIGNAL. Den jämför sedan detta med en inställd spänning. Resultaten beräknas med en PID-kontroll (proportionell-integrerad-differential) och slutligen når utgången ställdonet som genomför de nödvändiga korrigeringarna på bränsletillförseln till motorn.

relaterad läsning: Hur synkroniseras generatorer på ett fartyg?

den elektroniska styrenheten har olika driftsätt för att implementera olika funktioner. Dessa inkluderar;

1. Detektera start av en motor och därefter styra bränsletillförseln.

2. Undertrycka röken som genereras av motorn när dess hastighet ökar.

3. Justera droop procent. En detaljerad förklaring av droopprocenten ges nedan.

4. Fjärrstyrd hastighetskontroll.

5. Tomgångsvarvtal: det ger fast varvtalsreglering över hela vridmomentkapaciteten hos motorn.

6. Maximal varvtalsreglering: det används för att eliminera över fortkörning av motorn

underhåll av regulatorer

• guvernören bör alltid hållas ren och det bör vara fri från smutsig smörjolja.
• regelbunden spolning av systemet med rätt smörjolja bör utföras.
• hydraulvätskan och smörjoljan ska ha rätt viskositet enligt tillverkarens anvisningar bör användas.
• systemets oljenivåer bör bibehållas och kontrolleras.
• guvernören ska inte manipuleras, och reparationerna och driften bör endast utföras av erfarna operatörer.

Vad är Droop?

när belastningen på motorn ökar ökar bränsletillförseln till motorn och ändå får den köras på en proportionellt lägre hastighet. Denna funktion i ett styrande system kallas sloka. När mer än en prime movers är anslutna till samma axel, som vid generering av elektrisk kraft, tillåter droop en stabil uppdelning av belastningen mellan dem.

prime mover kan köras i sloka hastighetskontrollläge, varvid dess körhastighet är inställd som en procentandel av den faktiska hastigheten. Eftersom belastningen på generatorn ökas från ingen belastning till full belastning tenderar motorns faktiska hastighet (prime mover) att minska. För att öka uteffekten i detta läge ökas hastighetsreferensen för primärröraren och därmed ökas flödet av arbetsvätska (bränsle) till drivmotorn. Det mäts som en procentandel enligt formeln;

Sloka% = (Ingen lasthastighet-Full lasthastighet) / Ingen lasthastighet

vad är användningen av speeder våren?

motorns styrda hastighet ställs in genom att ändra spänningen på hastighetsjusteringsfjädern som också kallas speederfjädern. Fjäderns spänning motverkar kraften som utövas av svänghjulet på spindeln. Fjädertrycket bestämmer motorns hastighet som är nödvändig för att flygvikterna ska behålla sin centrala position.

Vad är Deadband?

en guvernörs dödband ger hastighetsområdet varefter guvernören börjar arbeta för att göra korrigerande justeringar. Inom detta område fungerar inte guvernören alls. Dödbandets bredd är omvänt proportionell mot guvernörens känslighet.

Vad är jakt?

den kontinuerliga fluktuationen av motorvarvtalet runt den genomsnittliga erforderliga hastigheten kallas jakt. Detta händer när regulatorn är för känslig och ändrar bränsletillförseln även med en liten förändring i motorvarvtalet. Den levererar antingen för mycket bränsle eller för mindre bränsle och regulatorhylsan flyttar upprepade gånger till sin högsta position. Denna cykel fortsätter på obestämd tid och motorn sägs jaga.

ansvarsfriskrivning: Författarnas åsikter som uttrycks i denna artikel återspeglar inte nödvändigtvis synpunkterna på Marine Insight. Data och diagram, om de används, i artikeln har hämtats från tillgänglig information och har inte verifierats av någon lagstadgad myndighet. Författaren och Marine Insight hävdar inte att det är korrekt eller tar något ansvar för detsamma. Åsikterna utgör endast åsikterna och utgör inte några riktlinjer eller rekommendationer om någon åtgärd som ska följas av läsaren.

artikeln eller bilderna kan inte reproduceras, kopieras, delas eller användas i någon form utan tillstånd från författaren och Marine Insight.