Аналіз впливу параметрів налаштовування суднового дизеля на перебіг процесу його пуску. Створення математичної моделі процесу запуску машини, що враховує особливості робочих процесів у пусковій системі, регуляторі частоти обертів і циліндрах двигуна.
Аннотация к работе
При малих швидкостях руху під час плавання у портах, каналах та зонах пожвавленого судноплавства, коли корпус судна погано реагує на управління стерном, керування судном з такою схемою пропульсивної установки відбувається зміною частоти обертів та реверсуванням ГД. Головна задача дослідження - розробка для суднового головного дизеля науково обґрунтованих рекомендацій по підвищенню надійності пуску, які враховують поточний технічний стан двигуна та зовнішні умови. Для вирішення головної задачі дослідження необхідно: § обґрунтувати методи підвищення надійності пуску головного суднового дизеля та заходи, що дозволяють запобігти наслідкам змін стану двигуна та пропульсивних факторів; § створити деталізовану математичну модель процесу пуску головного суднового дизеля, що враховує особливості перебігу робочих процесів у пусковій системі, регуляторі частоти обертів (РЧО) і циліндрах двигуна та дозволяє аналізувати взаємозвязок між процесами в них; В результаті досліджень встановлено наступне: § прогнозування успішності пуску доцільно починати з моменту подачі палива у циліндри внаслідок того, що в момент переходу двигуна на фазу змішаного пуску характер робочих процесів може суттєво змінитись;Виконується перевірка математичної моделі на достовірність реальним процесам, на можливість її спрощення та проводиться аналіз отриманих експериментальних даних. Імпульси, сприйняті фотодіодним датчиком, були первинними даними для розрахунку кутової швидкості колінвалу (рис. 1): за час Dt між фронтами імпульсів колінвал повертається на кут p/36 рад (5°); кутова швидкість розраховувалась з припущення того, що вона у цьому проміжку постійна: ? = p/(36Dt) рад/с (частота обертів n = 5/(6Dt) хв-1). Отримані значення частоти обертів розкладались у спектр та фільтрувались (рис. При перевірці достовірності математичної моделі порівнювалось максимальне значення тиску Pz, падіння тиску пускового повітря ?Р, максимальне значення зростання тиску у циліндрі (?P/??)max та зміна у часі частоти обертів двигуна під час пуску n = f(t) (рис.Як видно, фази роботи пускових клапанів суттєво відрізняються від їх геометричних значень, найдених по повітророзподільнику (0-125°). Для визначення впливу величини фаз на перебіг пускового процесу дослідного двигуна, були змодельовані пуски при геометричних та дійсних фазах роботи пускових клапанів (рис. Досягнути потрібного кута закриття пускового клапану можливо, якщо у нижню управляючу порожнину буде подаватись повітря, що забезпечить додаткову силу, направлену у сторону закриття. З таблиці видно, що у випадку застосування пускових клапанів з нижньою управляючою порожниною закриття клапану відбувається зі значеннями досить близькими до геометричних значень по повітророзподільнику. З позиції реалізованості зі згаданих факторів (фази відкриття пускових клапанів, тиск пускового повітря, пускова подача палива, тривалість сумісної роботи на паливі та повітрі) для підвищення надійності пуску запропоновано адаптивне управління тривалістю сумісної роботи на паливі та повітрі, що реалізується запрограмованою у ДАУ затримкою часу вимкнення головного пускового клапану ?tзат.Дисертаційне дослідження містить теоретичне узагальнення і нове рішення науково-практичної задачі підвищення надійності пуску головного суднового дизеля, яке є результатом аналізу перебігу пускових процесів. Для підвищення надійності пуску запропоновано використати схемний метод, а саме - удосконалення роботи елементів схеми. Вплив зовнішнього середовища або внутрішніх умов на перебіг пускового процесу компенсовано за рахунок реалізації у роботі адаптивної системи управління процесом пуску, а саме - "системи з адаптацією по вхідному сигналу". Розроблена деталізована математична модель "дизель - пускова система - РЧО", що дозволяє одночасно простежити вплив конструкційних та експлуатаційних факторів на перебіг пуску. Удосконалене математичне описання процесів дозволило виявити закономірності перебігу процесів та параметри, що дозволяють підвищити надійність пуску.
План
Зміст цього розділу відображено в роботах автора [5, 6].Зміст цього розділу відображено в роботі автора [7].Зміст цього розділу відображено в роботах автора [1-4].
Вывод
Дисертаційне дослідження містить теоретичне узагальнення і нове рішення науково-практичної задачі підвищення надійності пуску головного суднового дизеля, яке є результатом аналізу перебігу пускових процесів. Найбільш важливим науковим і практичним результатом є метод адаптивної корекції тривалості одночасної подачі у циліндри палива та стисненого повітря в залежності від темпу зростання частоти обертів колінчатого валу дизеля.
За результатами дисертаційного дослідження встановлено наступне.
1. Для підвищення надійності пуску запропоновано використати схемний метод, а саме - удосконалення роботи елементів схеми. Вплив зовнішнього середовища або внутрішніх умов на перебіг пускового процесу компенсовано за рахунок реалізації у роботі адаптивної системи управління процесом пуску, а саме - "системи з адаптацією по вхідному сигналу". В якості вхідного сигналу використана частота обертання колінчатого валу дизеля.
2. Запропонована методика експериментального дослідження пускового процесу, в рамках якої розроблено експериментальний стенд, що дозволяє швидко приймати та обробляти інформацію з датчиків в електронній базі даних. Обґрунтовано значення частоти дискретизації, при якій необхідно реєструвати параметри.
3. Розроблена деталізована математична модель "дизель - пускова система - РЧО", що дозволяє одночасно простежити вплив конструкційних та експлуатаційних факторів на перебіг пуску. В моделі взаємозвязані параметри робочих процесів в дизелі з конструктивними та настроювальними параметрами пускової системи, РЧО та системи ДАУ. Запропоновано залежності для опису роботи елементів пневматичної пускової системи дизеля. Також удосконалені методи розрахунку процесів в РЧО, а саме: руху центробіжного вимірювача швидкості, процесів в гідравлічному акумуляторі та мастильному насосі. Удосконалене математичне описання процесів дозволило виявити закономірності перебігу процесів та параметри, що дозволяють підвищити надійність пуску.
Для оцінки успішності перебігу пуску запропоновано коефіцієнт ефективності, який визначає відмінність реального пуску від ідеального процесу та характеризує розсіювання енергії.
Достовірність створеної математичної моделі визначена згідно отриманих експериментальних даних. Також перевірена можливість її спрощення у разі потреби без суттєвого погіршення точності піддослідних процесів.
4. Експериментально досліджено, що для покращення пуску експериментального двигуна необхідно правильно обирати величину пускової подачі палива та момент вимкнення подачі пускового повітря. Підвищене значення частоти обертів, при якій відбувається повний перехід на паливо приводить до вимкнення подачі палива під час пуску. При заниженій пусковій подачі палива пуск двигуна відбувається з затягнутим розгоном на повітрі.
5. Результати аналізу процесів пуску показали наступне: • у випадку, коли необхідно досягти закриття пускового клапану зі значеннями, досить близькими до геометричних значень по повітророзподільнику, доцільним є застосування пускових клапанів з нижньою управляючою порожниною;
• під час пуску двигуна кожне наступне відкриття пускового клапану відбувається при збільшенні кута відносно ВМТ, але відмінність дійсних фаз роботи пускових клапанів від геометричних не впливає значно на динаміку зміни частоти обертів ГД та на трату повітря;
• пускова подача палива має значення, при перевищенні якого не відбувається покращення розгону дизеля;
• підвищення надійності пуску головного суднового двотактного двигуна з прямою передачею на ГФК може досягатись підбором затримки часу вимкнення головного пускового клапану;
• прогнозувати успішність пуску доцільно за середнім кутовим прискоренням на проміжку, де паливо подається у циліндри одночасно з повітрям.
Для підвищення надійності пуску запропоновано алгоритм коригування затримки часу вимкнення головного пускового клапану та виконано його схемне рішення.
Список литературы
1. Ерыганов А.В. Адаптивный пуск главного малооборотного двигателя /А.В. Ерыганов // Судовые энергетические установки: науч. -техн. сб. - 2008. - Вып. 22. - Одесса: ОНМА. - С. 67-72.
2. Ерыганов А.В. Оценка факторов, влияющих на надежность пуска главного двигателя / А.В. Ерыганов // Автоматизация судовых технических средств: науч. -техн. сб. - 2008. - Вып. 14. - Одесса: ОНМА. - С. 56-63.
3. Ерыганов А.В. Повышение надежности пуска главного судового дизеля / А.В. Ерыганов // Доклады XV международной конференции по автоматическому управлению "Автоматика - 2008". - Одесса: ОНМА. - 2008. - С. 185-187.
4. Ерыганов А.В. Повышение надежности пуска главного судового дизеля / С.И. Горб, А.В. Ерыганов // Автоматизация судовых технических средств: нуч. -техн. сб. - 2009. - Вып. 15. - Одесса: ОНМА. - С. 21-28. (здобувачем виконано аналіз динаміки зміни частоти обертів двигуна).
5. Ерыганов А.В. Разработка математической модели пуска и разгона судового дизеля согласно полученных экспериментальных данных / А.В. Ерыганов // Міжнародна науково-технічна конференція "Сучасне судноплавство і морська освіта" присвячена 60-річчю Одеської національної морської академії. - Частина ІІ. - Одеса: ОНМА. - 2004. - С. 82-86.
6. Ерыганов А.В. Уравнения движения центробежного измерителя скорости в период пуска двигателя / А.В. Ерыганов // Судовые энергетические установки: науч. -техн. сб. - 2009. - Вып. 23. - Одесса: ОНМА. - С. 23-30.