Средства автоматизации

07/02/2011 в 15:55

В системах автоматизации электроагрегатов и электростанций применяют средства автоматизации электрического, электромеханического, механического, пневматического, гидравлического и комбинированного действия.

К средствам автоматизации дизельных установок относят приборы, устройства и механизмы дизельной автоматики. Средства автоматизации классифицируются следующим образом:

первичные приборы; исполнительные устройства; регуляторы; устройства автоматического управления. Первичные приборы (приемные реле и датчики) размещают непосредственно на дизеле и контролируют различные его параметры. Исполнительные устройства (стоп-устройства, разрешающие клапаны) выполняют полученную из схемы автоматизации команду и непосредственно воздействуют на органы управления дизелем. Регуляторы служат для автоматического регулирования частоты вращения коленчатого вала двигателя, температуры охлаждающей воды и масла. К устройствам автоматического управления относят щиты, пульты и т. п.

В настоящее время промышленность освоила комплект унифицированных приборов и устройств дизельной автоматики. Для дизелей различной мощности выпускают приборы, унифицированные по конструкции, но различные по номинальным данным.

Первичные приборы. К первичным приборам относятся температурные реле, реле давления, реле уровня и реле частоты вращения.

На рис. 173 показано температурное реле. Термобаллон 1, капиллярная трубка 3 и сильфон 5 представляют собой герметически замкнутую систему, заполненную этиловым эфиром. Капиллярная трубка защищена металлической оплеткой. При повышении температуры в контролируемой среде увеличивается давление в системе термобаллон _ капиллярная трубка-сильфон, вследствие чего сильфон, преодолевая сопротивление пружины 7, растягивается. При понижении температуры среды сильфон под воздействием пружины сжимается и перемещает толкач 6.

Средства автоматизации

Рис 173. Температурное реле: 1-термойаллон, 2 - накидная гайка, 3 - капиллярная трубка. 4 - кронштейн, 5 - сильфон, 6 - толкая, 7 - пружина, 8 - стопорный винт, 9 - штуцер, 10 - микровыключатель, 11 - скоба. 12 - эксцентрик

Когда температура среды достигает заданной величины, толкач нажимает на кнопку микровыключателя 10 и переключает контакты.

При падении температуры контролируемой среды сильфон под действием пружины сжимается, толкач освобождает кнопку микровыклю-41 геля и происходит обратное переключение контактов.

Чувствительный элемент реле регулируется штуцером 9, поворачивая который устанавливают нужное сжатие пружины. Самопроизвольное перемещение штуцера предотвращается стопорным винтом 8. Зазор между кнопкой микровыключателя и головкой толкача регулируется эксцентриком 12, который действует на скобу 11 микровыключателя и перемещает его вдоль оси толкача.

Реле давления работает аналогичным образом, а от температурного реле отличается тем, что внутренняя полость сильфона сообщается манометрической трубкой с контролируемой средой. Контролируемая жидкость действует непосредственно на сильфон.

Реле уровня (рис. 174) предназначено для автоматической сигнализации при достижении заданного уровня жидкостей в системах охлаждения, смазки и топливоподачи в стационарных и передвижных установках. Реле уровня состоит из поплавка 7, который штоком 6 и муфтой 8 соединен с двуплечим рычагом 3. Сильфон 9 одной стороной припаяй к корпусу, другой к муфте и представляет собой гибкое раз-делитетьное устройство между жидкой средой и наружной частью реле.

Средства автоматизации

Рис. 174. Реле уровня: 1 - гайка. 2 - колпак, 3 - рычаг, 4 - микровыключагель, 5 - бачок уровня, 8 - шток поплавка, 7 - поплавок, 8 - муфта. 9 - сильфон

Когда уровень жидкости опустится и достигнет контролируемого положения, поплавок также опустится и через шток и рычаг будет действовать на кнопку микровыключателя 4. Микровыключатель имеет один переключающий контакт и накрыт колпаком 2. При повышении уровня жидкости поплавок поднимется, рычаг будет вращаться в обратном направлении и перестанет действовать на кнопку микровыключателя, а она под действием пружины возвратится в исходное положение. Реле крепится к боковой стенке бачка уровня 5 и может быть использовано для контроля за нижним и верхним положениями уровня. Контролируемый уровень соответствует продольной оси реле.

Реле частоты вращения (рис. 175) предназначено для защиты дизель-электрическнх агрегатов от аварийного превышения частоты вращения коленчатого вала двигателя. В отверстии маховика 13 дизеля расположен грузик 11 с пружиной 12. При нормальной частоте вращения дизеля грузик удерживается пружиной во втянутом внутрь положении. На кожухе маховика находятся микровыключатель 6 и рычаг 7, который имеет два фиксированных крайних положения.

Средства автоматизации

Рис. 175. Реле частоты вращения: 1 и 10 - пружинная и направляющая шайбы, 2 - стержень, 3 - упор кронштейна, 4, 11 и 12 - колпак, грузнк н пружина реле, 5-планка, 6 - микровыключатель, 7 - рычаг, 8 - кронштейн, 9 - крышка, 13 - маховик, 14 - упорная тарелка, 15 - кожух маховика
При допустимой частоте вращения коленчатого вала дизеля рычаг находится в крайнем верхнем положении. В случае превышения допустимой частоты вращения грузик под действием центробежной силы преодолеет сопротивление пружины, выйдет из отверстия за пределы маховика, зацепится за рычаг и оттолкнет его в крайнее нижнее положение. При перемещении рычаг надавит на стержень 2 микровыключателя, вследствие чего произойдет нужное переключение в цепи автоматической защиты дизель-генератора. Положение рычага относительно маховика регулируется смещением кронштейна 8.

Исполнительные устройства. В системах дизельной автоматики исполнительные устройства и механизмы (рабочие и аварийные стоп- устройства, клапаны) предназначены для автоматического выполнения отдельных операций при предпусковой подготовке, пуске, остановке и управлении агрегатом. Для автоматизации дизельных агрегатов применяют электромагнитные, электропневматические и механические исполнительные устройства.

На рис. 176 показано рабочее электромагнитное стоп-устройство, предназначенное для автоматической остановки дизеля.Оно воздействует на рейку топливного насоса или стоп-золотник регулятора с фиксацией в положении «Стоп». Стоп-устройство представляет собой электромагнит с автоматическим отключением питания основной катушки после срабатывания и удержанием якоря в притянутом положении механической защелкой, выполненной в виде шарикового стоп-фикса-тора.

Средства автоматизации

Рис. 176. Рабочее электромагнитное стоп-устройство с автоматической защелкой: 1 - основной электромагнит, 2 и 9 - пружнны, 3 - толкатель, 4 - шарик фиксатора, 5 - электромагнит защелки, 6 - колпачок, 7 - микровыключатель, 3 и 11 - сердечники, 10 - корпус

Стоп-устройство имеет основной электромагнит 1 и электромагнит 5 защелки, расположенные в корпусе 10. Сердечник 11 электромагнита 1 воздействует на рейку топливного насоса. К нему прикрепляется толкатель 3 с кольцевой выточкой для шарика 4 фиксатора. Над толкателем под колпачком 6 расположен микровыключатель 7. При поступлении команды на пуск обмотка электромагнита защелки получает питание, сердечник 8 перемещается вправо и освобождает шарик фиксатора. Под действием пружины 2 шарик выходит из кольцевой канавки толкателя, сердечник 11 перемещается вправо и рейка насоса занимает рабочее положение.

При остановке двигателя напряжение подается на обмотку электромагнита 1 и сердечник 11 втягивается вместе с толкателем, перемещая рейку топливного насоса. Подача топлива при этом прекращается и двигатель останавливается. При перемещении толкателя его кольцевая канавка подходиi к отверстию сепаратора, из которого шарик под действием внутреннего скоса сердечника 8 и усилия пружины 9 выкатывается, и толкатель становится на защелку. Сердечник 8 перемещается влево до упора.

Переместившись в левое положение, толкатель упирается в кнопку микровыключателя и разрывает цепь питания электромагнита 1. Сработав, стоп-устройство будет удерживаться в новом положении сколь угодно долго, не расходуя электроэнергии аккумуляторных батарей. Электромагнитное стоп-устройство снабжено кнопкой ручного управления, которая при помощи особого рычага воздействует на сердечник 8, передвигает его в правое положение и снимает толкатель с защелки. Предусмотрены различные исполнения стоп-устройства, рассчитанные на тяговое усилие катушек до 100 Н.

Аварийное стоп-устройство, выключающее топливо при минимальном давлении масла (рис. 177), представляет собой чугунный цилиндр 1, внутри которого размещены воздушный 2 и масляный 6 поршни и пружина 5. Между корпусом цилиндра и поршнем 2 образуется воздушная полость 3, а между крышкой 7 и поршнем 6 - масляная полость 8, сообщающаяся трубкой с масляной магистралью двигателя.

Средства автоматизации

Рис. 177. Аварийное стоп-устройство, выключающее топливо при низком давлении масла: 1 - чугунный цилиндр. 2 и 6 - воздушный и масляный поршни. 3 и 8 - воздушная и масляная полости. 4 - воздушный клапан, 5 - пружина. 7 - крышка

В случае падения давления в масляной магистрали ниже допустимой величины усилие пружины преодолевает давление масла и передвигает поршень 6 вправо. При этом шток поршня действует на рейки топливных насосов и передвигает их в положение нулевой подачи топлива. Для обеспечения подачи топлива при запуске дизеля, когда давление масла очень небольшое, шток поршня должен находиться в крайнем левом положении. Это достигается подачей через клапан 4 в воздушную полость цилиндра сжатого воздуха, который действует на поршень 2, преодолевая усилие пружины.

Клапан устроен таким образом, что воздух из полости 3 цилиндра удаляется через различные неплотности очень медленно. Поэтому, когда подача пускового воздуха прекращается, а давление масла еще невелико, давление воздуха в полости остается некоторое время достаточно высоким для того, чтобы преодолевать усилие пружины и удерживать шток, а следовательно, и рейку насоса в краинем левом положении. В течение этого времени дизель будет запущен и давление масла в системе смазки и масляной полости выключателя топлива достигнет нормальной величины.

Наряду с устройством, выключающим топливо при минимальном давлении масла, применяют аварийное устройство - электромагнитный привод воздушной захлопки (рис. 178), предназначенный для остановки дизеля по аварийному импульсу путем воздействия на захлопку, перекрывающую всасывающий тракт. Устройство представляет собой электромагнит втяжного типа с отключением питания после срабатывания.

Средства автоматизации

Рис. 178. Электромагнитный привод воздушной захлопки: 1 - корпус, 2 - сердечник, 3 - обмотка электромагнита, 4 - возвратная пружина, 5 - микровыключатель. 6 - крышка корпуса, 7 - сальник, 8 - хвостовик

При импульсе на остановку на обмотку 3 электромагнита подается напряжение, сердечник 2 втягивается и освобождает привод захлопки, соединенный с хвостовиком 8. Верхним концом сердечник упирается в рычаг микровыключателя 5, чем снимает напряжение с обмотки электромагнита после срабатывания стоп-устройства. Крышка 6 корпуса служит для предохранения электрической части от попадания воды и пыли.

Электромагнитный клапан долива, предназначенный для автоматического пополнения водой, топливом и маслом расходных баков дизельных установок, показан на рис. 179. Кроме того, такие клапаны автоматически распределяют потоки жидкости в системах охлаждения, смазки и топливоподачи. Клапан долива представляет собой нормально закрытые клапаны с электромагнитным приводом на открытие. К корпусу 1 в нижней части крепятся фланцы трубопроводов. В верхней части размещен электромагнит 7 переменного тока. Рабочая полость клапана отделяется от электромагнита сильфоном-раз-делителем 4, который припаян к клапану 3. К клапану присоединяется шток 6, являющийся поводком электромагнита.

Средства автоматизации

Рис. 179. Электромагнитный клапан долива: 1 - корпус. 2 - седло, 3 - клапан, 4 - сильфон-разделитель, 5 - крышка клапана, 6 - шток, 7 - электромагнит переменного тока При подаче напряжения на обмотки электромагнита сердечник втягивается, клапан приподнимается и происходит пополнение расходных емкостей жидкостью. С прекращением подачи напряжения на обмотки электромагнита клапан под действием пружины закрывается.

Еще по теме

  • Устройства, облегчающие пуск двигателей
    Устройства, облегчающие пуск двигателей, можно разделить на две группы: облегчающие прокручивание коленчатого вала двигателя и облегчающие воспламенение топлива. К устройствам, облегчающим прокручивание коленчатого вала двигателя, относят декомпрессионные механизмы и редукторы пусковых двигателей, а к устройствам, облегчающим получение первых вспышек, - приспособление для подогрева камеры сгорания, воды в системе охлаждения, впускаемого[..]
  • Многоцилиндровые двигатели
    В одноцилиндровом четырехтактном двигателе рабочий цикл совершается за четыре полуоборота коленчатого вала, а в двухтактном- за два полуоборота. За время рабочего хода коленчатый вал вращается быстрее, а в течение остальных тактов, которые совершаются в основном за счет энергии вращающегося маховика,- медленнее. Следовательно, в одноцилиндровом двигателе коленчатый вал вращается неравномерно. Для[..]
  • Общее устройство системы топливоподачи
    Дизели относят к двигателям с внутренним смесеобразованием. Впрыск топлива в цилиндр двигателя производится в конце процесса сжатия через форсунку, скорость струи топлива достигает 150- 400 м/с. Трение о воздух струи топлива и его гидродинамическое воздействие вызывают разрушение струи на капельки диаметром 2-3 мкм. Хорошее протекание процесса сгорания будет в том[..]