RU2109153C1 - Diesel-generator with three output power levels - Google Patents

Diesel-generator with three output power levels Download PDF

Info

Publication number
RU2109153C1
RU2109153C1 RU96107817A RU96107817A RU2109153C1 RU 2109153 C1 RU2109153 C1 RU 2109153C1 RU 96107817 A RU96107817 A RU 96107817A RU 96107817 A RU96107817 A RU 96107817A RU 2109153 C1 RU2109153 C1 RU 2109153C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
generator
diesel
lever
control
speed
Prior art date
Application number
RU96107817A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96107817A (en
Inventor
Б.Е. Поликер
В.А. Ильинский
В.Н. Светиков
Л.Л. Михальский
С.А. Аникин
Е.А. Сиротин
Ю.А. Полиенко
И.В. Леонов
Г.В. Еремин
А.М. Трепов
С.С. Будников
В.И. Корсунский
В.С. Сутормин
И.А. Емельянов
Е.И. Орлов
Н.И. Косяков
А.Б. Азбель
Original Assignee
Акционерное общество закрытого типа "Зил-КАР"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество закрытого типа "Зил-КАР" filed Critical Акционерное общество закрытого типа "Зил-КАР"
Priority to RU96107817A priority Critical patent/RU2109153C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2109153C1 publication Critical patent/RU2109153C1/en
Publication of RU96107817A publication Critical patent/RU96107817A/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

FIELD: mechanical engineering; engine shaft speed governors. SUBSTANCE: proposed diesel-generator is designed for use as ac source with provision of three nominal operating duties. Levers 8,10 of control mechanism are connected by tie-rods 11, 12, 21 and 23 with generator pole selector mechanism 14, articulated lever rotation mechanism 3 and control lever 15 of turbocompressor bypass valve 16. Bypass valve 16 is installed between intake and outlet branch pipes of turbocompressor. Control mechanism has three degrees of freedom. EFFECT: increased efficiency of overcoming peak loads, reduced materials usage and cost of power-generating plant. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области энергомашиностроения, в частности к двигателестроению, а именно к устройствам регуляторов частоты вращения вала дизель-генераторов. The invention relates to the field of power engineering, in particular to engine building, and in particular to devices for regulating the shaft speed of diesel generators.

Известен дизель-генератор, включающий электрический генератор, дизель, оснащенный регулятором частоты вращения, с механическим чувствительным элементом частоты вращения, главной пружиной и с шарнирно-рычажным механизмом регулятора, образованным органом управления, органом дозирования топливоподачи, главным рычагом и соединительными тягами, и трубокомпрессор с впускными и выпускными патрубками [1]. A diesel generator is known, including an electric generator, a diesel engine equipped with a speed controller, with a mechanical speed sensor, a main spring and with an articulated lever mechanism of the controller, formed by a control body, a fuel metering unit, a main lever and connecting rods, and a pipe compressor with inlet and outlet pipes [1].

Недостаток известного технического решения заключается в недостаточной экономичности работы дизель-генератора. A disadvantage of the known technical solution is the lack of efficiency of the diesel generator.

Задача изобретения заключается в обеспечении трех ступеней синхронных режимов работы и в повышении экономичности и моторесурса. The objective of the invention is to provide three stages of synchronous operation modes and to increase efficiency and motor resources.

Поставленная задача решается тем, что дизель-генератор с тремя уровнями мощности содержит электрический генератор с механизмом переключения полюсов, дизель, оснащенный регулятором частоты вращения с механическим чувствительным элементом частоты вращения, главную пружину и шарнирно-рычажный механизм регулятора, образованный органом управления, органом дозирования топливоподачи, главным рычагом и соединительными тягами, перепускной клапан турбокомпрессора с управляющим рычагом, установленный между впускным и выпускным патрубками турбокомпрессора, причем дизель-генератор с тремя уровнями мощности дополнительно снабжен механизмом управления, соединенным дополнительными тягами с механизмом переключения полюсов генератора, шарнирно-рычажным механизмом трехступенчатого регулятора частоты вращения и управляющим рычагом перепускного клапана турбокомпрессора, а число степеней свободы механизма управления W=3. Для изменения наклона скоростной характеристики дизеля механизм управления может дополнительно содержать регулирующую тягу с резьбовой муфтой, соединенную параллельно с главной пружиной. The problem is solved in that the diesel generator with three power levels contains an electric generator with a pole switching mechanism, a diesel engine equipped with a speed controller with a mechanical speed sensor, a main spring and an articulated lever mechanism of the controller formed by the control body and the fuel metering unit , the main lever and connecting rods, a turbocharger bypass valve with a control lever mounted between the inlet and outlet nozzles t urbocompressor, and the diesel generator with three power levels is additionally equipped with a control mechanism connected by additional rods to the generator pole switching mechanism, a pivot-lever mechanism of a three-stage speed controller and a control lever of the turbocharger bypass valve, and the number of degrees of freedom of the control mechanism is W = 3. To change the slope of the diesel engine’s speed characteristic, the control mechanism may additionally contain a control rod with a threaded sleeve connected in parallel with the main spring.

На фиг.1 показаны характеристики дизеля; на фиг.2 - схематическое изображение дизель-генератора. Figure 1 shows the characteristics of a diesel engine; figure 2 is a schematic illustration of a diesel generator.

Топливный насос высокого давления (ТНВД) 1 содержит рейку 2, являющуюся органом дозирования подачи топлива регулятора частоты вращения 3 дизеля. Шарнирно-рычажный механизм регулятора содержит упор 4 максимальной подачи топлива и главную пружину 5, соединенную одним концом с главным рычагом 6, имеющим возможность контактировать с упором 4 максимальной топливоподачи и чувствительным элементом 7 дизеля. Другим концом главная пружина 5 соединена с механизмом управления дизеля, включающего рычаг 8 управления частотой вращения и дополнительный рычаг 10 управления, связанный тягой 11 с дополнительным рычагом 9 механизма регулятора, который тягой 12 соединен с рычагом 13 механизма 11 переключения полюсов генератора и рычагом 15 перепускного клапана 16, установленного между впускным и выпускным патрубками турбокомпрессора, т. е. между выпускным патрубком двигателя 17 и выпускным патрубком 18 турбокомпрессора 19. Механизм управления скоростным режимом и степенью неравномерности регулирования включает в себя рычаг 8 и рычаг 10, соединенные тягами 21, 23, соединенными с кольцом главной пружины 5. Причем тяга 21 выполнена разрезной из двух частей, соединенных резьбовой муфтой 22. The high pressure fuel pump (TNVD) 1 contains a rail 2, which is the body for dispensing the fuel supply of the diesel engine speed controller 3. The hinge-lever mechanism of the regulator comprises a stop 4 for maximum fuel supply and a main spring 5 connected at one end to a main lever 6, which is able to contact with the stop 4 of the maximum fuel supply and the sensitive element 7 of the diesel engine. At the other end, the main spring 5 is connected to a diesel control mechanism including a speed control lever 8 and an additional control lever 10 connected by a link 11 to an additional lever 9 of the regulator mechanism, which is connected by a link 12 to the lever 13 of the generator pole switching mechanism 11 and the bypass valve lever 15 16 mounted between the inlet and outlet nozzles of the turbocharger, i.e., between the exhaust nozzle of the engine 17 and the exhaust nozzle 18 of the turbocharger 19. The speed control mechanism and the degree of non-uniformity of regulation includes a lever 8 and a lever 10 connected by rods 21, 23 connected to the ring of the main spring 5. Moreover, the rod 21 is made split from two parts connected by a threaded sleeve 22.

Электрогенератор 20 включает в себя переключатель 14 полюсов 1, соединяющий обмотки возбуждения электрогенератора между собой. The generator 20 includes a switch 14 of the poles 1, connecting the excitation windings of the generator to each other.

Дизель-генератор с тремя уровнями мощности, оснащенный трехступенчатым регулятором, работает следующим образом. Изменение скоростного режима дизеля воспринимается механическим чувствительным элементом 7 таким образом, что увеличение частоты вращения коленчатого вала дизеля вызывает возрастание центробежных сил грузов и приводит к росту деформации главной пружины 5 и передачи движения от главного рычага 6 шарнирно-рычажного механизма рейке 2 дозирования топливоподачи в сторону снижения цикловой подачи топлива. При снижении скорости вращения дизеля движения передаются в обратную сторону. Рычаг 8 управления позволяет изменять предварительную деформацию главной пружины 5 и настраиваться на любой скоростной режим от минимального холостого хода ωxx3 до синхронного номинального режима и соответствующего ему режима холостого хода ωxx1 (фиг.1).A diesel generator with three power levels, equipped with a three-stage regulator, operates as follows. The change in the diesel engine speed mode is perceived by the mechanical sensor 7 in such a way that an increase in the diesel engine crankshaft causes an increase in the centrifugal forces of the cargo and leads to an increase in the deformation of the main spring 5 and transmission of movement from the main lever 6 of the articulated link mechanism to the fuel supply metering rail 2 in a downward direction cyclic fuel supply. With a decrease in the diesel engine rotation speed, the movements are transmitted in the opposite direction. The control lever 8 allows you to change the preliminary deformation of the main spring 5 and adjust to any speed mode from the minimum idle speed ω xx3 to the synchronous rated mode and the corresponding idle speed ω xx1 (Fig. 1).

Дополнительный рычаг 10 управления имеет два положения и позволяет ступенчато переводить дизель-генератор со скоростного режима ωxx1 , соответствующего номинальной частоте вращения, на скоростные режимы ωmax и ωmin с двое ( четыре) меньшей частотой вращения по сравнению с максимальным скоростным режимом ωmax. При этом происходит одновременное изменение числа пар полюсов генератора с помощью изменения положения тяги 12, связанной тягой 11 с рычагом 10. При этом тяга 11 одновременно переводит рычаг 9, связанный с основным рычагом 6, в новое положение, что приводит к корректировке степени неравномерности регулирования. Известно, что у всережимных регуляторов скорости дизелей с постоянной предварительной затяжкой главной пружины происходит заметное изменение степени неравномерности регулирования. Для дизель-генераторов это явление необходимо исключить. Поэтому переходом рычагов 9 и 10 добиваются одновременного изменения скоростного режима с ωxx1 и ωxx2 и изменение степени неравномерности регулирования. Последнее достигается изменением приведенной жесткости главной пружины регулятора путем изменения ее наклона за счет перемещения точки ее прикрепления к механизму управления с помощью изменения положения рычагов 8 и 10. Такая настройка возможна, только если механизм управления дизеля имеет число степеней свободы W=3 и управление скоростным режимом дизеля производится двумя рычагами 8 и 10. Причем с помощью рычага 10 производится ступенчатая настройка режима работы на скорость ωном или ωmin и ωmax, а с помощью независимого рычага 8 можно переводить дизель в режим холостого хода минимальной частоты, остановки дизеля или запуска. Для регулировки местной степени неравномерности регулирования предусмотрена резьбовая муфта 22, расположенная на разрезной тяге 21. Вращение резьбовой муфты 22 изменяет наклон главной пружины 5. Связь тягами 11 и 12 рычагов 9 и 10 позволяет при ступенчатом изменении желаемой частоты вращения дизеля одновременно производить изменение частоты рабочих полюсов генератора, т.е. позволяет сохранять при этом стандартное напряжение и вырабатываемую частоту переменного электрического тока в сети.The additional control lever 10 has two positions and allows you to step-by-step transfer the diesel generator from the high-speed mode ω xx1 corresponding to the nominal speed to the high-speed modes ω max and ω min with two (four) lower speed compared to the maximum speed mode ω max . In this case, the number of pairs of generator poles is simultaneously changed by changing the position of the rod 12 connected by the rod 11 with the lever 10. In this case, the rod 11 simultaneously transfers the lever 9 connected to the main lever 6 to a new position, which leads to the correction of the degree of regulation unevenness. It is known that for all-mode diesel speed regulators with constant preliminary tightening of the main spring, a noticeable change in the degree of regulation unevenness occurs. For diesel generators, this phenomenon must be eliminated. Therefore, the transition of levers 9 and 10 achieve a simultaneous change in the speed mode with ω xx1 and ω xx2 and a change in the degree of regulation unevenness. The latter is achieved by changing the reduced stiffness of the main regulator spring by changing its inclination by moving its attachment point to the control mechanism by changing the position of the levers 8 and 10. Such a setting is possible only if the diesel control mechanism has a number of degrees of freedom W = 3 and speed control diesel produced by two levers 8 and 10. Moreover, with the lever 10 is made speed setting mode for rated speed ω or ω min and ω max, and using independent arm 8 can be re odit diesel engine to idle minimum frequency, stop or start the diesel engine. To adjust the local degree of regulation unevenness, a threaded sleeve 22 is located on the split rod 21. Rotating the threaded sleeve 22 changes the slope of the main spring 5. The connection of the levers 9 and 10 by the rods 11 and 12 allows for a step change in the desired diesel speed to simultaneously change the frequency of the working poles generator, i.e. it allows you to save the standard voltage and the generated frequency of the alternating electric current in the network.

При переключении полюсов генератора одновременно происходит изменение настройки турбокомпрессора, заключающееся в изменении количества выпускных газов, перепускаемых мимо турбины из выпускного патрубка 17 дизеля в выпускной патрубок 18 турбокомпрессора 19. When switching the poles of the generator, the turbocharger setting changes simultaneously, consisting in changing the amount of exhaust gases bypassed by the turbine from the exhaust pipe 17 of the diesel engine into the exhaust pipe 18 of the turbocharger 19.

Изменение количества перепускаемых мимо турбин выпускных газов производится клапаном 16 и вызывает изменение количества и давления поступающего в цилиндр дизеля воздуха, осуществляя тем самым согласование скоростного режима работы дизеля и турбокомпрессора. Такое согласование необходимо для ограничения максимальной скорости вращения вала турбокомпрессора, оно способствует повышению экономичности и моторесурса дизеля. The change in the number of exhaust gases passed by the turbines is made by the valve 16 and causes a change in the quantity and pressure of the air entering the cylinder of the diesel engine, thereby coordinating the high-speed mode of operation of the diesel engine and the turbocharger. Such coordination is necessary to limit the maximum rotational speed of the turbocharger shaft; it helps to increase the efficiency and diesel engine life.

Наличие трех уровней рабочих скоростных режимов дизеля позволяет использовать его полную номинальную мощность при максимальной электрической нагрузке. Снижение последней более чем в два раза позволяет перейти на вдвое меньшую частоту вращения вала дизеля при сохранении практически номинального крутящего момента и не допустить увеличения расхода топлива на единицу электрической энергии. Снижение вдвое скоростного режима при снижении мощности одновременно вызывает двойное сокращение расхода выпускных газов, что обеспечивает уменьшение токсичных выбросов с выпускными газами. Ожидаемая экономичность предлагаемой конструкции регулятора зависит от вида циклической характеристики нагружения дизель-генератора, но не следует забывать, что полная мощность генератора используется чрезвычайно редко и основными режимами его работы являются режимы частичной мощности. The presence of three levels of operating speed modes of a diesel engine allows its full rated power to be used at maximum electric load. Reducing the latter by more than two times allows you to switch to half the rotational speed of the diesel shaft while maintaining almost nominal torque and to prevent an increase in fuel consumption per unit of electrical energy. A halving of the speed mode while reducing power simultaneously causes a double reduction in the flow rate of exhaust gases, which ensures a reduction in toxic emissions with exhaust gases. The expected efficiency of the proposed design of the controller depends on the type of cyclic characteristics of the loading of the diesel generator, but we should not forget that the full power of the generator is used extremely rarely and the main modes of its operation are partial power modes.

Claims (2)

1. Дизель-генератор с тремя уровнями мощности, включающий электрический генератор, дизель, оснащенный регулятором частоты вращения, с механическим чувствительным элементом частоты вращения, главной пружиной и шарнирно-рычажным механизмом регулятора, образованным органом управления, органом дозирования топливоподачи, главным рычагом и соединительными тягами, и турбокомпрессор с впускным и выпускным патрубками, отличающийся тем, что генератор снабжен механизмом переключения полюсов, дизель-генератор с тремя уровнями мощности снабжен механизмом управления, соединенным дополнительными тягами с механизмом переключения полюсов, шарнирно-рычажным механизмом трехступенчатого регулятора частоты вращения и управляющим рычагом перепускного клапана, установленного между впускным и выпускным патрубками турбокомпрессора, причем число степеней свободы механизма управления W = 3. 1. A diesel generator with three power levels, including an electric generator, a diesel engine equipped with a speed controller, with a mechanical speed sensor, a main spring and a linkage mechanism formed by a control body, a fuel metering unit, a main lever and connecting rods and a turbocharger with inlet and outlet nozzles, characterized in that the generator is equipped with a pole switching mechanism, a diesel generator with three power levels is equipped with The mechanisms control, additional rods coupled to the switching mechanism pole hinged-lever mechanism three stage speed controller and bypass valve control lever, installed between inlet and outlet port of the turbocharger, wherein the number of degrees of freedom W = 3 control mechanism. 2. Дизель-генератор по п.1, отличающийся тем, что механизм управления дополнительно содержит регулирующую тягу с резьбовой муфтой, соединенной параллельно с главной пружиной. 2. The diesel generator according to claim 1, characterized in that the control mechanism further comprises a control rod with a threaded sleeve connected in parallel with the main spring.
RU96107817A 1996-04-16 1996-04-16 Diesel-generator with three output power levels RU2109153C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96107817A RU2109153C1 (en) 1996-04-16 1996-04-16 Diesel-generator with three output power levels

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96107817A RU2109153C1 (en) 1996-04-16 1996-04-16 Diesel-generator with three output power levels

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2109153C1 true RU2109153C1 (en) 1998-04-20
RU96107817A RU96107817A (en) 1998-06-27

Family

ID=20179615

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96107817A RU2109153C1 (en) 1996-04-16 1996-04-16 Diesel-generator with three output power levels

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2109153C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2473818C2 (en) * 2010-11-15 2013-01-27 Александр Андреевич Грабовский Method of ice output discrete variation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2473818C2 (en) * 2010-11-15 2013-01-27 Александр Андреевич Грабовский Method of ice output discrete variation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU1382408A3 (en) Control device for internal combustion engine with turbo-compressor
RU2344304C2 (en) System and method of electric power generation
US20140015257A1 (en) Generator
US8584459B2 (en) Engine induction system
US7105938B2 (en) Electronically controlled engine generator set
US5799484A (en) Dual turbogenerator auxiliary power system
US8247919B2 (en) Power station with grid frequency linked turbine and method for operating
CN1074085C (en) Exhaust recirculation type combined plant
US9605556B2 (en) Power station and method for its operation
Chen et al. A hybrid generation system using variable speed wind turbines and diesel units
US20050022525A1 (en) Method for controlling an electrically driven compressor
US10822994B2 (en) Turbine of a turbocompound engine with variable load and a controller thereof
TW255005B (en) Gas turbine control method and apparatus
US5816047A (en) Electronically controlled wastegate valve for a turbo charger
JP3140783B2 (en) Gas turbine control
JP3686646B2 (en) Control system for internal combustion engine supercharged by electronically controlled supercharger
RU2714894C1 (en) Direct-current electric generator of turbine driven by compressed air
RU2109153C1 (en) Diesel-generator with three output power levels
JPH03164526A (en) Compound internal combustion engine
RU2386839C2 (en) Method to control engine rpm
RU2272937C1 (en) Method of operating compression station for main gas pipeline
RU2132483C1 (en) Automatic windmill electric generating plant
RU2740726C1 (en) Universal power module
AU2009100156A4 (en) Thermo-chemical solid fuel gasification plant with integrated internal combustion engine and integrated energy storage device
SU681204A1 (en) Power plant