Управление главным двигателем ДКРН 74/160-3 при изменениях внешней нагрузки гребного винта осуществляется с помощью всережимного автоматического регулятора PGA 116.
Он предназначен для поддержания заданного скоростного режима и обеспечения ДАУ судовым двигателем.
В процессе стабилизации скоростного режима регулятор может ограничивать подачу топлива в двигатель при увеличении нагрузки в зависимости от заданных частоты вращения и давления воздуха наддува.
Основными элементами регулятора являются: приводной масляный насос 1, аккумуляторы 2, центробежный ЧЭ (детали 35-37), управляющий золотник (26-28), сервомотор топливоподачи (49-53), изодромная обратная связь (26,30-34), сервомотор изменения задания частоты вращения (38, 39), управляющее устройство дистанционного изменения задания частоты вращения (12-14), устройство ручного изменения частоты вращения II, стоп устройство (16, 17), ограничитель топливоподачи по давлению воздуха наддува (3-9, 20), ограничитель топливоподачи по заданной частоте вращения (40-44, 46-48), бустерный сервомотор (55-57).
Принцип действия и настройка регулятора заключаются в следующем. При увеличении нагрузки на двигатель происходит уменьшение частоты вращения. Центробежные грузы 36 сходятся, муфта 35 и управляющий золотник 27 под действием пружины 37 опускаются вниз.
Поле золотника открывает окно во втулке 29 для прохода масла постоянного давления по каналу 31 в левую полость поршня 30, который смещается вправо, вытесняя масло по каналу 54 в нижнюю полость сервомотора 52. Поршень 51 перемещается вверх, сжимая пружину 50 и воздействуя через свой шток 53 на топливную рейку в направлении увеличения подачи топлива в двигатель.
Одновременно масло также поступает по каналу 33 в нижнюю полость компенсирующего пояска 26 (воспринимающий поршень ГОС) управляющего золотника. Под воздействием перепада давлений на компенсирующем пояске золотник перемещается вверх. В этом проявляется действие отрицательной обратной связи.
Когда золотник вернется в исходное положение, окно во втулке 29 будет перекрыто его полем 28, поршни 30 и 51 остановятся и увеличение топливоподачи прекратится. Под действием правой сжатой пружины поршня 30 масло будет перетекать из канала 33 в канал 34 через дроссельный клапан 32 до тех пор, пока поршень 30 не вернется в исходное среднее положение. Тогда перепад давлений в указанных выше каналах, а также на компенсирующем пояске 26 станет равным нулю: действие обратной связи будет ликвидировано.
Таким образом, обратная связь действует только в процессе регулирования. Такая обратная связь называется изодромной, или гибкой. Работа ее определяет ПИ закон регулирования.
Изменяя площадь проходного сечения дроссельного отверстия с помощью игольчатого клапана 32, можно устанавливать время изодрома, что позволяет регулировать качество переходного процесса. Если время изодрома установлено правильно, что к моменту возвращения поршня 30 в среднее положение частота вращения двигателя станет равной заданной, и переходный процесс будет происходить без колебаний.
При уменьшении нагрузки на двигатель и увеличении частоты вращения центробежные грузы 36 поднимут золотник 27 вверх. Откроется окно во втулке 29 для прохода масла на слив, и поршень 51 под действием пружины 50 переместится вниз, уменьшая подачу топлива в двигатель.
В результате действия обратной связи золотник 27 переместится вниз в исходное положение. Слив масла из подпоршневой полости сервомотора 52 прекратится, и поршень 51 остановится. К моменту восстановления заданной частоты вращения в результате уменьшения подачи топлива в двигатель происходит выравнивание давления на компенсирующем пояске 26 вследствие перетекания масла через дроссельный клапан 32.
Поршень 30 вернется в среднее положение, и действие обратной связи на управляющий золотник прекратится (аналогично рассмотренному выше случаю увеличения нагрузки на двигатель).
Дистанционное задание скоростного режима двигателя из РР осуществляется путем изменения давления управляющего воздуха в полости над сильфоном 12. При задании повышенной частоты вращения двигателя давление управляющего воздуха увеличивается, сильфон сжимается и опускает вниз серьгу 14 с золотником 13. Поле золотника 13 открывает окно во втулке 15 для прохода масла постоянного давления в верхнюю полость сервомотора 38 задания частоты вращения.
Поршень 39 перемещается вниз, сжимая пружину задания 37. В результате этого усилие пружины 37 становится больше центробежной силы грузов 36, и муфта 35 вместе с управляющим золотником 27 опускается вниз.
При движении поршня 39 вниз его шток оказывает воздействие на рычаг 19, который, поворачиваясь вокруг опоры 18, увеличивает усилие пружины, связывающей его с серьгой 14. Серьга возвращает золотник 13 в среднее положение, канал подвода масла в верхнюю полость сервомотора 38 перекрывается, и движение поршня 39 вниз прекращается.
В результате перемещения управляющего золотника 27 вниз происходит перемещение поршня 51 вверх на увеличение подачи топлива в двигатель. Под действием центробежных грузов и обратной связи управляющий золотник 27 возвращается в исходное положение, и поршень 51 останавливается.
Увеличение топливоподачи приводит к повышению частоты вращения двигателя в соответствии с новым заданием. При уменьшении задания частоты вращения регулятор уменьшит топливоподачу и переведет двигатель на пониженный скоростной режим аналогичным образом.
В регуляторе имеется устройство температурной компенсации изменения геометрических размеров пружины 37 задания в результате изменения температуры окружающей среды, которое представляет собой биметаллическую планку 23 рычага 19.
С помощью болта 41 ограничивают задание минимальной скорости регулятора. Положение его нижней части должно быть на 1,2 мм выше положения верхнего торца поршня 39 при задании минимальной частоты вращения, при которой обеспечивается устойчивая работа двигателя.
Посредством болта 24, воздействующего на шариковый клапан 25, устанавливается максимально возможный уровень задания частоты вращения. Положение болта 45 определяет минимальную частоту вращения, при которой происходит остановка двигателя.
При отсутствии пневмосигнала дистанционного управления осуществляют переход на ручное изменение задания скоростного режима с помощью кнопки 10, вращение которой по часовой стрелке приводит к увеличению заданного значения частоты вращения.
Регулятор оборудован устройством аварийной остановки, которое срабатывает от электрического сигнала системы защиты. Оно состоит из невозвратного клапана 16 и соленоида 17.
Бустерный сервомотор 55 обеспечивает включение в действие регулятора в период пуска двигателя. При этом пусковой воздух воздействует на поршень 56, который создает давление масла, поступающего к сервомоторам подачи топлива 52 и задания скоростного режима 38.
Пусковая подача топлива устанавливается с помощью регулировочного болта 57, который ограничивает ход поршня 56 при поступлении воздуха от пускового клапана 58 и объем масла, поступающего в регулятор в течение одного пуска двигателя. Бустерный сервомотор необходимо устанавливать ниже регулятора, чтобы в бустер и масляные трубопроводы не попадал воздух.
Ограничение подачи топлива при перегрузке двигателя происходит в зависимости от заданной частоты вращения посредством воз¬действия штока поршня 39 через передачу 43-44 и штока 49 через рычаги 46-48 на шток 21 управляющего золотника 27. При увеличении нагрузки и снижении частоты вращения регулятор начнет увеличивать подачу топлива, и поршень 51, его шток 49, правый конец рычага 48 будут двигаться вверх. Когда ось рычага 48 выберет зазор в пазу штанги 44, рычаг 48 начнет поворачиваться против часовой стрелки, опуская правый конец и поднимая левый конец рычага 46, который переместит вверх шток 21 и связанный с ним золотник 27.
Поле 28 управляющего золотника перекроет окно во втулке 29 для прохода масла постоянного давления, и поршень 51 остановится, хотя частота вращения не достигает заданного значения, и увеличение топливоподачи не будет соответствовать изменению нагрузки на двигатель. Прекращение увеличения подачи топлива в двигатель зависит от настройки положений болта 42, опоры 40 рычага 43, а также положения оси О на рычаге 48 и длины тяги 47.
Характеристика ограничения подачи топлива по частоте вращения состоит из двух участков: постоянного MN и пропорционального NP ограничения. При изменении длины тяги 47 происходит смещение всей характеристики MNP по вертикали, перемещение опоры 40 вдоль рычага 43 и оси О вдоль рычага 48 приводит к изменению угла наклона линии NP, воздействие на болт 42 смещает линию NP по оси абсцисс, а воздействие на опору 40 в вертикальном направлении линию MN по оси ординат.
Ограничение топливоподачи по давлению воздуха наддува обеспечивает качественное сгорание топлива и бездымный выхлоп двигателя как на установившихся, так и переходных режимах. Уровень подачи топлива в двигатель ограничивается действием кулака поршня 8 на рычаг 20, который через болт 22 поднимает шток 21 и управляющий золотник 27 вверх. На малых режимах, соответствующих пониженному давлению воздуха наддува, конический клапан 5 слива масла из поршневой полости прижат к седлу пружиной 6, и поскольку эффективная площадь поршня 8 снизу больше, он под действием давления масла находится в верхнем положении, соответствующем меньшей подаче топлива. По мере повышения давления наддува усилие сильфона 4 увеличивается и конический клапан 5 увеличивает слив масла из подпоршневой полости. Поршень 8 смещается вниз, давая возможность регулятору увеличить подачу топлива, т. е. уменьшает ограничение.
Характеристика ограничения подачи топлива по давлению наддува состоит из двух участков: постоянного RS и пропорционального ST ограничения. Регулируя положение кулака поршня 8 с помощью болта 9, обеспечивают изменение угла наклона участка ST характеристики.
С помощью болта 3 ограничивается уровень подачи топлива при пуске и на других режимах работы двигателя, т. е. смещается участок ST характеристики вдоль оси абсцисс. При воздействии на болт 22 можно сместить всю характеристику RST по оси ординат.
Оба ограничителя работают независимо один от другого, и подача топлива в двигатель устанавливается по наименьшему уровню, определяемому одним из них. В области номинальных нагрузок регулятор обеспечивает работу двигателя по регуляторной характеристике, а при смещении винтовой характеристики выше номинального положения должны вступать в действие ограничители подачи топлива, обеспечивая работу двигателя по характеристикам эффективной мощности, расположенным ниже заградительной характеристики ЗД режимы работы.
