07.111.1966 Niemiecka Republika Demokratyczna Opublikowano: 28.11.1970 59079 KI. 65 P, 3 MKP B 63 h $j«W UKD Twórca wynalazku: mgr inz. Klaus Gótzen Wlasciciel patentu: Institut fur Schiffbautechnik, Wolgast (Niemiecka Republika Demokratyczna) Uklad do równoleglej pracy trójfazowych pradnic z trójfazowa maszyna, napedzajaca wal statku Wynalazek dotyczy ukladu do równoleglej pracy trójfazowych pradnic, z trójfazowa maszyna nape¬ dzajaca wal statku, wyposazonego w przestawialna srube. W celu lepszego wykorzystania glównych maszyn i pokladowych generatorów z silnikami wysokopreznymi w róznych warunkach ruchu stat¬ ków z przestawialnymi srubami, laczy sie trójfa¬ zowe maszyny walu przez przekladnie zebate lub inne z przewodem walu, albo z glówna maszyna.Aby liczbe obrotów glównej maszyny, a tym sa¬ mym i czestotliwosc trójfazowej maszyny walu utrzymac w przyblizeniu stala w czasie manewro¬ wania statkiem, reguluje sie szybkosc i kierunek ruchu statku tylko przez przestawianie skoku prze¬ stawnej sruby.W znanych rozwiazaniach trójfazowa maszyna walu pracuje jako generator, ogólnie biorac, tylko na siec oddzielona od sieci innych generatorów trójfazowych. Praca równolegla jest mozliwa tylko wtedy, gdy nie ma zadnych manewrów maszyna.Przy przestawianiu sruby statku, obciazenie glów¬ nych maszyn, a odpowiednio do charakterystyki równiez i liczba obrotów glównych maszyn, podle¬ ga wiekszym wahaniom i przy równoleglej pracy pradnicy maszyny walu z innymi pradnicami trój¬ fazowymi, poszczególne pradnice sa wtedy nierów¬ nomiernie obciazone. W celu unikniecia przeciazen, jezeli spodziewane jest manewrowanie maszynami, wówczas rezygnuje sie z równoleglej pracy prad- 10 15 20 25 30 nic trójfazowych z trójfazowa maszyna walu jako generatorem.Jezeli trójfazowa maszyna walu ma pracowac ja¬ ko silnik, wówczas jedna pradnice trójfazowa od¬ lacza sie od sieci, synchronizuje z trójfazowa ma¬ szyna walu i wlacza równolegle. Dla przejecia ob¬ ciazenia trzeba za pomoca regulatora liczby obro¬ tów zwiekszac liczbe obrotów silnika pomocnicze¬ go napedzajacego pradnice trójfazowa tak dlugo, az trójfazowa maszyna walu pobierze konieczna moc elektryczna. Odlaczanie sieci pokladowej, ko¬ nieczne przy pracy trójfazowej maszyny walu jako generatora, powoduje koniecznosc przelaczania sze¬ regu odbiorników na te lub inna siec pokladowa, zaleznie ód obciazenia.Przy przechodzeniu z pracy trójfazowej maszyny walu jako generatora na prace jago silnika, trze¬ ba stosowac szereg przelaczen i nastawian. Przy wzrastajacym obciazeniu sieci pokladowej nie moz¬ na mocy uwalnianej przy zmniejszaniu poboru mo¬ cy maszyny walu pracujacej jako silnik, przeka¬ zywac do sieci pokladowej. Automatyzowanie urza¬ dzenia jest wyjatkowo trudne, gdyz z uwagi na przejscie z jednego rodzaju pracy na drugi trzeba stosowac wiele polaczen.Wynalazek ma na celu zmniejszenie obslugi i ilo¬ sci materialów oraz unikniecie omylkowych mani¬ pulacji laczeniowych i wykluczenie przeciazania w przypadku maszyn pracujacych równolegle. Zada¬ niem wynalazku jest opracowanie takiego ukladu, 59079$9079 który przy równoleglej pracy pradnic trójfazowych z trójfazowa maszyna walu pracujaca zarówno ja¬ ko silnik jak i jako generator, umozliwialby utrzy¬ mywanie stalego, nastawionego rozkladu obciaze¬ nia, a przy zmianach obciazenia w sieci poklado¬ wej i w urzadzeniach do glównego napedu statku zapobiegal przeciazaniu poszczególnych, równolegle pracujacych maszyn.Wedlug wynalazku zadanie to rozwiazano w ten sposób, ze sume czynnej mocy elektrycznej, po¬ bielanej z sieci pokladowej przez odbiorniki, mie- ? rzy^ sie w urzadzeniu pomiarowym przewidzianym w sied pokladowej i przetworzone wielkosci zmie¬ rzone podaje do maszyny matematycznej z przy¬ rzadem sterujacym, przerabia w niej i jako wiel¬ kosci wyjsciowe doprowadza do czlonów napedo¬ wych, umieszczonych przy równolegle pracujacych silnikach pomocniczych. Czlony te steruja zasila¬ nie pomocniczych silników paliwem w zaleznosci od wielkosci wyjsciowych i tym samym ustalaja elektryczna moc czynna, dostarczana przez trójfa¬ zowe generatory.W ten sposób ustalany jest pobór lub oddawa¬ nie czynnej mocy elektrycznej trójfazowej maszyny walu, bedacy róznica miedzy suma czynnej mocy pobranej z sieci pokladowej przez odbiorniki i su¬ ma czynnej mocy dostarczonej do tej sieci przez równolegle pracujace generatory trójfazowe. Przez ustalenie charakterystyki maszyny matematycznej i przyrzadu sterujacego mozna w granicach okre¬ slonych przez maksymalnie dopuszczalne moce do¬ brac kazde przyporzadkowanie wartosci obciaze¬ nia maszyny walu i generatorów trójfazowych.Aby uproscic rozdzielanie obciazenia i umozli¬ wic przejscie w ruchu z pracy trójfazowej maszy¬ ny walu jako generatora na prace jako silnika i od¬ wrotnie, zastosowano czlon nastawczy, za pomoca którego mozna w znany sposób zmieniac w okreslo¬ nych granicach charakterystyke maszyny matema¬ tycznej i przyrzadu sterujacego.Aby przy dolaczaniu i odlaczaniu poszczególnych trójfazowych generatorów zachowac nastawione w maszynie matematycznej i przyrzadzie sterujacym przyporzadkowanie rozdzialu mocy wedlug wyna¬ lazku, liczbe równolegle pracujacych generatorów trójfazowych podaje sie do maszyny matematycznej i przyrzadu sterujacego w postaci nieciaglych sy¬ gnalów. W zaleznosci od nich za pomoca logicz-. nego laczenia oraz bramek, przez wlaczanie do¬ branych czlonów przenoszacych zmienia sie wspól¬ czynnik przenoszenia maszyny matematycznej i przyrzadu sterujacego tak, ze nastawione przypo¬ rzadkowanie rozdzialu obciazenia pozostaje nie¬ zmienne lub zostaje przesuniete w korzystny spo¬ sób.Jako czlony napedowe korzystnie jest stosowac elektrohydrauliczne serworegulatory o hydraulicz¬ nych cylindrach roboczych i suwaki sterujace, uru¬ chomiane za pomoca czlonów nastawczych. Ruch nastawiania czlonów napedowych jest przenoszo¬ ny na listwy sterujace pomp wtryskowych paliwa, przy czym w kierunku na male napelnienie listwy sterujace sa przestawiane dzialaniem czlona nape¬ dowego, a w kierunku na duze napelnienie przez docisk do czlonu napedowego za pomoca sprezy¬ ny. Dzieki temu regulator liczby obrotów silników pomocniczych, dzialajacy jako regulator granicznej liczby obrotów, moze reagowac crzy CraeKracza- niu nastawionej granicznej liczby obrotów i odpo- 5 wiednio sterowac dawkowaniem paliwa.Aby uniknac dluzszego przeciazania silników pomocniczych zamontowano odlaczne ograniczniki, które ograniczaja zakres nastawiania listwy steru¬ jacej pompy wtryskowej przy pracy urzadzenia z 10 ukladem wedlug wynalazku do wartosci nizszych od wartosci maksymalnej, a po ich odlaczeniu umo¬ zliwia sie pelny suw dzwigni napelniania.Uklad wedlug wynalazku umozliwia równolegla prace trójfazowej maszyny walu jako generatora 15 i jako silnika z siecia pokladowa we wszystkich warunkach ruchu. Nastawiony rozklad obciazenia zostaje utrzymany nawet przy naglych nawrotach.Wahania mocy w sieci pokladowej sa wyrówny¬ wane przez generatory trójfazowe, a po wykorzy- 20 staniu ich pelnej mocy — przez trójfazowa ma¬ szyne walu. Przeciazenia sa wyeliminowane, a au¬ tomatyzowanie ukladu zasilania statku w energie elektryczna jest stosunkowo latwe i unika sie zbed¬ nych polaczen. 25 Wynalazek przedstawiony jest na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat calego ukladu, fig. 2 wykres mocy, a fig. 3 schemat czlona nape¬ dowego. 30 Glówne maszyny 1, 2 poprzez sprzegla 3, 4 oraz przekladnie • 5 napedzaja przestawialna srube 6 i trójfazowa maszyne walowa 7. Jezeli trójfazowa maszyna 7 pracuje jako generator, to przez zam¬ kniety lacznik 8 zasila pokladowa siec 9. Siec te 35 zasilaja równiez trójfazowe generatory 10, 11, 12 przez laczniki 13, 14 i 15, przy czym liczbe tych generatorów dobiera sie w zaleznosci od poboru mocy przez odbiorniki. Generatory 10, 11 i 12 sa napedzane przez pomocnicze silniki 16, 17 i 18.M Czynna moc elektryczna, doprowadzana z sieci 9 do odbiorników, jest mierzona w urzadzeniu po¬ miarowym 19, korzystnie w generatorze Halla, a wielkosc mierzona jest po przetworzeniu doprowa¬ dzana do maszyny matematycznej z przyrzadem 45 sterujacym 20. W maszynie tej z przyrzadem ste¬ rujacym 20 doprowadzona wielkosc, za pomoca zna¬ nych polaczen i elementów skladowych, stosowa¬ nych w technice maszyn matematycznych i stero¬ wania, jest przerabiana, wzmacniana i kierowana M dalej do czlonów napedowych 21, 22, 23.Czlpny te steruja pompami wtryskowymi 24, 25, 26, a tym samym i reguluja ilosc paliwa dostarcza¬ nego do cylindrów silników, okreslajac w ten spo¬ sób wielkosc momentu obrotowego silników, moc 95 silników i czynna moc elektryczna, oddawana przez generatory trójfazowe 10, 11, 12 do sieci 9. Z dru¬ giej strony, calkowita czynna moc elektryczna sie¬ ci 9, oddawana przez wszystkie generatory% 10, 11 i 12 oraz przez trójfazowa maszyne walowa 7, mie- 50 rzona przez urzadzenie (pomiarowe 19, Jest równiez okreslana przez pobór mocy odbiorników, zasila¬ nych z tej sieci. Róznica miedzy czynna moca za¬ potrzebowana przez odbiorniki i dostarczana przez trójfazowe generatory 10, 11, 12 daje moc elek- 55 tryczna trójfazowej maszyny walowej 7.5 53079 6 Jezeli czynna moc dostarczona przez generatory 10, 11, 12 jest mniejsza niz czynna moc pobierana przez odbiorniki, wówczas trójfazowa maszyna wa¬ lowa 7 pracuje jako generator i dostarcza róznice mocy do sieci pokladowej.Gdy zas czynna moc dostarczana przez genera¬ tory 10, 11, 12 jest wieksza od pobieranej przez od¬ biorniki, wtedy trójfazowa maszyna walowa 7 mu¬ si przyjac róznice mocy i pracowac jako silnik.Wielkosc czynnej mocy maszyny walowej 7 oraz przejscie z pracy jako generatora na prace jako silnika i odwrotnie, nastawia sie przez przestawia¬ nie charakterystyki sterowania maszyny matema¬ tycznej z przyrzadem sterujacym 20 za pomoca na- stawczego czlona 27 w granicach okreslonych przez dopuszczalne obciazenia pomocniczych silników 16, 17 i 18 maszyny walowej 7.Na wykresie przedstawionym na fig. 2 na osi odcietych podano sume czynnej mocy elektrycznej Pel] odbiorników, a na osi rzednych czynna moc elektryczna Pe^ dostarczana przez generatory trój¬ fazowe 10, 11, 12. Jezeli czlon nastawczy 27 jest tak nastawiony, ze pobierana czynna moc Peli jest do¬ starczana przez generatory 10, 11, 12, wówczas li¬ nia charakterystyki sterowania przechodzi pod ka¬ tem 45° przez poczatek ukladu.Jezeli zas wielkosci regulowane przez czlony na¬ pedowe 21, 22, 23 sa przez czlon nastawczy 27 pod¬ wyzszane o pewna stala wielkosc wówczas linia charakterystyki sterowania przesuwa sie równole¬ gle ku górze. Czynna moc dostarczana przez ge¬ neratory 10, 11, 12 staje sie wieksza niz moc po¬ bierana i trójfazowa maszyna walowa 7 pracuje jako silnik.Górna granice przesuwania linii charakterystyki sterowania osiaga sie wtedy, gdy czynna moc do¬ starczana przez generatory 10, 11, 12 jest wieksza od mocy czynnej pobieranej przez odbiorniki o po¬ bór znamionowej mocy Pznam2 trójfazowej ma¬ szyny walowej 7, pracujacej jako silnik. Jezeli wiel¬ kosci nastawiane, oddawane przez czlony napedo¬ we 21, 22, 23, zostaja zmniejszone o pewna stala wielkosc, wówczas linia charakterystyki zostaje przesunieta na dól i trójfazowe generatory 10, 11, 12 dostarczaja czynna moc mniejsza od pobieranej przez odbiorniki.Trójfazowa maszyna walowa 7 pracuje wtedy jako generator i dostarcza czynna moc elektryczna do sieci pokladowej 9. Dolna granice przesuwania linii charakterystyki Pznam1 sterowania osiaga sie wtedy, gdy maszyna walowa 7, pracujaca jako ge¬ nerator, pracuje z moca znamionowa. Suma mocy znamionowych 2Pel2 pracujacych równolegle gene¬ ratorów 10, 11, 12 stanowi górna granice pola cha¬ rakterystyki.Jezeli czynna moc pobierana z sieci pokladowej 9 przez odbiorniki jest stosunkowo niewielka, wów¬ czas uruchamia sie tylko czesc agregatów pokla¬ dowych, skladajacych sie z generatorów trójfazo¬ wych 10, 11, 12 i pomocniczych silników 16, 17, 18.Aby zapewnic rozklad obciazen nastawiony na czlo¬ nie nastawczym 27, nalezy tak wyregulowac uklad, aby bedace w ruchu agregaty przejely taki udzial obciazenia, jaki mialy agregaty zatrzymane. Uzy¬ skuje sie to przez zwiekszanie wielkosci nastawie¬ nia przekazywanych przez napedowe czlony 21, 22, 23.Zmiany tych wielkosci sa dokonywane w zalez- s nosci od sygnalów podawanych przez pomocnicze styki laczników 13, 14, 15 do maszyny matematycz¬ nej z przyrzadem sterujacym 20. Za pomoca zna¬ nych, cyfrowo polaczonych, logicznych elementów skladowych bramek, sygnaly te powoduja wlacza¬ nie lub wylaczanie czlonów mnozacych, zmieniajac w ten sposób wspólczynnik przenoszenia maszyny matematycznej z przyrzadem sterujacym 20. Jezeli wszystkie agregaty pokladowe sa wylaczone, wów¬ czas tylko trójfazowa maszyna walowa zasila siec 9.Przy równoleglej pracy agregatów pokladowych i maszyny walowej 7 liczba obrotów tej maszyny okresla czestotliwosc sieci pokladowej 9, a tym sa¬ mym i liczbe obrotów pomocniczych 16, 17, 18. Re¬ gulatory 28, 29, 30 liczby obrotów pomocniczych sil¬ ników 16, 17 i 18 nastawia sie na liczbe obrotów wyzsza od odpowiadajacej zakresowi pracy dla cze¬ stotliwosci sieci, które dzialaja jako regulatory granicznej liczby obrotów. W normalnych okolicz¬ nosciach nie dzialaja one i napelnianie za pomoca pomp wtryskowych 24, 25, 26 jest regulowane cal¬ kowicie przez napedowe czlony 21, 22, 23.Jezeli przez otwarcie lacznika 8 przerwane zo¬ stanie polaczenie miedzy siecia pokladowa 9, trój¬ fazowa maszyna walowa 7 i glównymi maszynami 1, 2, wówczas utrzymywanie stalej czestotliwosci sieci nie moze sie odbywac przez maszyne walowa 7 od regulatorów glównych maszyn 1, 2. Cyfrowe sterowanie w maszynie matematycznej z przyrza¬ dem sterujacym 20, po wyzwoleniu przez otwarcie pomocniczego styku lacznika 8, nastawia napedowe czlony 21, 22, 23 na najwieksze napelnienie. Dzieki temu liczba obrotów pomocniczych silników 16, 17, 18 ulega zwiekszeniu i regulatory 28, 29, 30 liczby obrotów, przez zmienianie napelniania na pom¬ pach wtryskowych 24, 25, 26, przejmuja regulowa¬ nie liczby obrotów.W celu zapewnienia krótkich czasów nastawia¬ nia i uzyskania niskich stalych czasowych stero¬ wania, do napedowych czlonów 21, 22, 28 zastoso¬ wano w ukladzie wedlug wynalazku serwostero- wanie elektrohydrauliczne, jak to uwidoczniono na fig. 3 w odniesieniu do czlona 21. Serwosterowanie to sklada sie z hydraulicznego cylindra roboczego 31, suwaka sterujacego 32, elektrycznego czlona na- stawczego 33, elektrycznego wzmacniacza 34, kwi- townika 35 napedzanego przez roboczy cylinder 31 oraz zestawu pompowego 36, niezbednego do wy¬ twarzania koniecznego przeplywu oleju pod zwiek¬ szonym cisnieniem.Zawór 37 sluzy do utrzymywania stalego cisnie¬ nia w przewodzie olejowym i do przelewania nad¬ wyzki oleju w celu uruchamiania cylindra robocze¬ go 31 przez zawór przeciwprezny 38 do zbiorni¬ ka 39.W wzmacniaczu 34 wielkosc nadchodzaca z ma¬ szyny matematycznej z przyrzadem sterujacym 20 jest jako wartosc zadana porównywana z wielko¬ scia elektryczna przekazywana przez kwitownik 85, 15 20 25 30 35 40 45 50 55 607 59079 8 tQ jest z wartoscia rzeczywista. Jezeli te dwie war¬ tosci nie sa zgodne, wówczas czlon nastawczy 33 zostaje wychylony, co powoduje przesuniecie su¬ waka sterujacego 32 z polozenia srodkowego w le¬ wo lub w prawo, a to z kolei powoduje skiero¬ wanie oleju pod cisnieniem na lewa lub prawa strone tloka roboczego cylindra 31.Spowodowany w ten sposób suw tloka w cylin¬ drze 31 za pomoca kwitownika 35 powoduje uzgod¬ nienie wartosci zadanej z wartoscia rzeczywista we wzmacniaczu 34. Elektryczny czlon nastawczy 33 i suwak sterujacy 32 zostaja wprowadzone w po¬ lozenie srodkowe, doplyw i odplyw sprezonego ole¬ ju do i od cylindra roboczego 31 zostaje przerwa¬ ny, a tlok w tym cylindrze unieruchomiony.W celu oddzialywania na napelnienie pomocni¬ czego silnika 16 tlok w roboczym cylindrze 31 jest polaczony mechanicznie z zabierakiem 40, który dzieki swemu ksztaltowi przez talerz 41 przesuwa listwe sterujaca 42 pompy wtryskowej 24 w kie¬ runku malego napelnienia. W kierunku duzego na¬ pelnienia listwa sterujaca 42 cofana jest przez spre¬ zyne 43.Przy zbyt wysokich obrotach napelnienie zmniej¬ sza sie za pomoca dzwigni nastawczej 44 regulato¬ ra 28 i liczba obrotów zostaje doprowadzona do tej liczby granicznej, jaka jest nastawiona na regula¬ torze 28. Aby w czasie ciaglej pracy silnik pomoc¬ niczy 16 mógl byc w pelni obciazony i aby jed¬ noczesnie uniknac przeciazenia przy pracy urzadze¬ nia z ukladem wedlug wynalazku, w pokrywie 45 roboczego cylindra 31 jest umieszczony regulowa¬ ny tlok oporowy 46.Gdy na tlok oporowy 46 dziala po lewej stronie, pelne cisnienie pompy, wówczas przesuwa sie on w prawo i ogranicza suw tloka w cylindrze robo¬ czym 31 do polozenia odpowiadajacemu dawkowa¬ niu paliwa dla mocy znamionowej, nizszej od mo¬ cy maksymalnej silnika. Zawór magnetyczny 47, znajdujacy sie w ukladzie hydraulicznym sluzy do wlaczania i wylaczania hydraulicznego czlona na¬ pedowego 21.Zawór 47 uruchamiany jest za pomoca przewo¬ du elektrycznego 48, laczacego go z maszyna mate¬ matyczna z przyrzadem sterujacym 20. Uruchomie¬ nie zaworu 47 powoduje polaczenie przewodów ole¬ jowych prowadzacych do suwaka sterujacego 32 oraz do przestrzeni pod pokrywa 45 z przewodem prowadzacym do zbiornika oleju 39, co powoduje zlew oleju z tych przewodów do zbiornika 39 i spa¬ dek cisnienia oleju w polaczonych z nimi mecha¬ nizmach.W takim przypadku sprezyna powrotna 49, umie¬ szczona w cylindrze roboczym 31 powoduje prze¬ suniecie tloka tego cylindra do tloka oporowego 46 i nastepnie, wobec braku cisnienia oleju w prze¬ strzeni miedzy pokrywa 45 a tlokiem 46, przesuwa tlok cylindra 31 wraz z tlokiem oporowym 46 w skrajne lewe polozenie. W tym polozeniu tloka opo¬ rowego 46 i tloka cylindra 31 listwa sterujaca 42 pompy wtryskowej moze byc przez regulator 28 liczby obrotów przesuwana poza dawkowanie mo- 5 cy znamionowej, az do uzyskania mocy na gra¬ nicy dymienia lub mocy maksymalnej. PL