СПОСОБ АДАПТИВНОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ НАДДУВОЧНОГО ВОЗДУХА ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРА

3
-1
1. Способ адаптивного автоматического регулирования давления наддувочного воздуха дизель-генератора, заключающегося в том, что при запуске синхронного дизель-генератора посредством его пусковоздушной системы по сигналам его подсистемы дистанционного автоматизированного управления разгоняют одновременно и его турбоэлектронаддувочный агрегат, содержащий утилизационную газовую турбину и турбокомпрессор наддува, посредством бустерной обратимой синхронной электрической машины, соединенной электрически с шинами главного распределительного щита посредством автоматического выключателя и статического полупроводникового преобразователя данной бустерной обратимой синхронной электрической машины, включаемой в режим приводного электродвигателя посредством ее статического полупроводникового преобразователя, при номинальном токе возбуждения, а после завершения процесса запуска синхронного дизель-гененратора нагружают его типовым способом статической активной мощностью; в рабочем режиме с увеличением статической нагрузки на включенном синхронном дизель-генераторе по мере ее приема и соответственно непрерывном возрастании вращающего момента, развиваемого утилизационной газовой турбиной турбокомпрессора наддува, электромагнитный двигательный момент бустерной обратимой синхронной электрической машины, работающей приводным электродвигателем, адекватно снижают путем уменьшения напряжения статического полупроводникового преобразователя по сигналу, формируемому трехимпульсным электронным пропорционально-интегрально-дифференциальным регулятором подачи топлива и наддувчного воздуха; при этом в период работы данного синхронного дизель-генератора в статических режимах и возрастании его нагрузки измеряют посредством данного трехимпульсного электронного пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора подачи топлива и давления наддувочного воздуха сигнал статического приращения этой мощности, воздействуют этим статическим сигналом приращения как на увеличение подачи топлива посредством серводвигателя одноимпульсного механогидравлического центробежного регулятора угловой скорости, так и давления наддувочного воздуха первичного двигателя синхронного генератора посредством бустерной обратимой синхронной электрической машины и системы управления ее статическим полупроводниковым преобразователем, снижая при этом напряжение на клеммах бустерной обратимой синхронной электрической машины, ее якорный ток и электромагнитный двигательный момент обратно пропорционально возрастающей статической нагрузке синхронного дизель-генератора; причем одновременно с возрастанием вращающего момента, развиваемого утилизационной турбиной турбокомпрессора наддува, контролируют посредством датчика холостого хода и направления мощности бустерной обратимой синхронной электрической машины момент ее перехода в режим холостого хода, соответствующий возросшей нагрузке синхронного дизель-генератора до значения, равного 35% номинальной, воздействуют нулевым сигналом данного датчика холостого хода и направления мощности на систему управления статическим полупроводниковым преобразователем, обращая бустерную обратимую синхронную электрическую машину в данный момент в генераторный режим холостого хода, которая, управляя данной машиной и ее режимами, осуществляет программные изменения знака электромагнитного момента на валу машины, затем в период работы синхронного дизель-генератора со статической активной нагрузкой более 35% номинальной увеличивают тормозной электромагнитный момент бустерной обратимой синхронной электрической машины турбоэлектронаддувочного агрегата, переведенной в генераторный режим, посредством системы управления полупроводниковым преобразователем-возбудителем, утилизируя все возрастающий избыток энергии теплоты отработавших газов синхронного дизель-генератора в электрическую энергию и направляя ее в электрическую сеть по цепи питания; при работе синхронного дизель-генератора в диапазоне статических активных нагрузок выше 35% номинальной и набросе мощности измеряют посредством трехимпульсного электронного пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора подачи топлива и давления наддувочного воздуха сигналы статического и динамического приращения этой мощности, согласованно и синхронно увеличивают этими сигналами подачу топлива и давление наддувочного воздуха путем того, что статическим сигналом приращения воздействуют на серводвигатель одноимпульсного механогидравлического центробежного регулятора угловой скорости и увеличивают подачу топлива, а динамическим - на систему управления статическим полупроводниковым преобразователем бустерной обратимой синхронной электрической машины, чем понижают на этом этапе переходного процесса якорный ток и тормозной электромагнитный момент обратимой синхронной электрической машины, работающей генератором, а при сбросе мощности в этом же диапазоне статических нагрузок синхронного дизель-генератора подачу топлива изложенным путем и теми же средствами понижают, а давление наддува синхронного дизель-генератора одновременно и согласованно теми же средствами дефорсируют путем увеличения на этом этапе переходного процесса якорного тока и электромагнитного тормозного момента бустерной обратимой синхронной электрической машины, отличающийся тем, что бустерную обратимую синхронную электрическую машину заявляемого высокооборотного - свыше 50⋅10 мин - турбоэлектронаддувочного агрегата, выполненного с воздушными подшипниками без жидкостной смазки, возбуждают постоянными магнитами, расположенными на полюсах ротора данной бустерной обратимой синхронной электрической машины, а магнитный поток в ее воздушном зазоре независимо от текущего генераторного или электродвигательного режимов поддерживают неизменным и равным номинальному значению; саму бустерную обратимую синхронную электрическую машину, которую выполняют встроенной в приемную полость турбокомпрессора наддува на его валу, охлаждают потоком всасываемого воздуха данного турбокомпрессора, а вышеназванным статическим полупроводниковым преобразователем, состоящим из двух одинаковых обратимых полупроводниковых преобразователей, а именно электромашинного и сетевого, и содержащим звено постоянного тока, управляют посредством его системы управления, состоящей из независимых подсистем управления указанными обратимыми соответственно электромашинным и сетевым полупроводниковыми преобразователями, при этом командные сигналы и напряжения управления в процессе регулирования параметров наддувочного воздуха на данные независимые подсистемы управления обратимыми соответственно электромашинным и сетевым полупроводниковыми преобразователями формируют посредством блока логического управления бустерной обратимой синхронной электрической машиной, в состав которого входят сумматор входных управляющих сигналов, субблоки соответственно пуска, задания режимов, управления двигательным, управления генераторным режимами и субблок торможения, причем синхронизирующие напряжения при работе всех данных подсистем управления подают на их синхронизирующие входы посредством соответствующих трансформаторов и датчика положения ротора бустерной обратимой синхронной электрической машины; при этом упомянутые выше программные изменения знака электромагнитного момента на валу бустерной обратимой синхронной электрической машины, управляющие ее режимами, и саму корректировку значения последнего по абсолютной величине в процессе осуществления регулирования давления наддувочного воздуха синхронного дизель-генератора, связанного с изменением его текущих статических и динамических нагрузочных режимов, производят по цепям данных подсистем управления обратимыми сетевым и электромашинным полупроводниковыми преобразователями статического полупроводникового преобразователя бустерной обратимой синхронной электрической машины путем воздействия на углы управления их полупроводниковых приборов по сигналам трехимпульсного электронного пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора подачи топлива и давления наддувочного воздуха, взаимодействующего согласованно и синхронно с указанным блоком логического управления бустерной обратимой синхронной электрической машиной турбоэлектронаддувочного агрегата; в период работы синхронного дизель-генератора в диапазоне статических активных нагрузок выше 35% номинальной и набросе мощности, наряду с воздействием на увеличение подачи топлива, посредством вышеназванного трехимпульсного электронного пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора, статическим сигналом приращения через серводвигатель одноимпульсного механогидравлического центробежного регулятора угловой скорости, динамическим сигналом соответствующего увеличения мощности от данного трехимпульсного электронного пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора воздействуют на блок логического управления бустерной обратимой синхронной электрической машиной турбоэлектронаддувочного агрегата, и, посредством реверсивных сигналов, посылаемых его субблоком задания режимов на субблоки управления соответственно двигательным и генераторным режимами, воздействуют последними на подсистемы управления обратимыми сетевым и электромашинным полупроводниковыми преобразователями статического полупроводникового преобразователя, переключая бустерную обратимую синхронную электрическую машину, работающую генератором, на первом этапе этого переходного процесса из генераторного в двигательный номинальный режим и, соответственно, с последующим ее возвратом в предшествующий генераторный режим и дальнейшим увеличением ее якорного тока и тормозного электромагнитного момента на втором этапе данного переходного процесса по сигналам обратной связи пропорционально возросшей статической нагрузке синхронного дизель-генератора; в период работы синхронного дизель-генератора в статическом режиме в этом же диапазоне нагрузок и сбросе части его нагрузки, наряду с воздействием, посредством трехимпульсного электронного пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора, статическим сигналом изменения на уменьшение подачи топлива синхронного дизель-генератора, динамическим сигналом соответствующего уменьшения мощности, формируемым этим же регулятором и посылаемым на блок логического управления бустерной обратимой синхронной электрической машиной, воздействуют на субблок задания режимов этого блока логического управления, блокируя переключение бустерной обратимой синхронной электрической машины из генераторного в двигательный режим, причем тем же динамическим сигналом, направляемым через сумматор блока логического управления на субблок управления генераторным режимом данной электрической машины, воздействуют на подсистемы управления соответственно электромашинным и сетевым обратимыми полупроводниковыми преобразователями бустерной обратимой синхронной электрической машины, увеличивая скачком ее генерирующую мощность для повышения на первом этапе переходного процесса эффективности притормаживания турбоэлектронаддувочного агрегата посредством данной бустерной обратимой синхронной электрической машины, работающей в генераторном режиме, с целью более быстрого снижения параметров наддувочного воздуха, при этом измеряют ток нагрузки в цепи постоянного тока статического полупроводникового преобразователя бустерной обратимой синхронной электрической машины посредством встроенного в нее шунта, сравнивают, посредством субблока торможения, сигнал измеренного значения тока с программно-заданным в нем номинальным значением, и, если измеренное значение сигнала окажется меньше заданного, включают по сигналу данного субблока торможения в цепь постоянного тока статического полупроводникового преобразователя, параллельно его обратимым сетевому и электромашинному полупроводниковым преобразователям, резистор динамического торможения, который отключают тем же субблоком торможения с началом второго этапа переходного процесса, при котором с его началом возвращают бустерную обратимую синхронную электрическую машину в предшествующий генераторный режим тем же субблоком торможения по сигналу обратной связи от датчика давления воздуха в воздушном коллекторе турбоэлектронаддувочного агрегата с последующим уменьшением в данном режиме тока и электромагнитного тормозного момента бустерной обратимой синхронной электрической машины на втором этапе таким же путем, как изложено выше при его повышщении; а в период нормальных и аварийных остановок синхронного дизель-генератора, не вызывающих помпажа его образованного турбоэлектрокомпрессора наддува, процедуру принудительной остановки последнего методом электрического торможения, посредством бустерной обратимой синхронной электрической машины, блокируют, сохраняя ее для случая защиты первичного двигателя от предельной частоты вращения - «разноса».
вых
1вых
2вых
2. Способ адаптивного автоматического регулирования давления наддувочного воздуха дизель-генератора по п. 1, отличающийся тем, что при обесточенной электрической сети разгон бустерной обратимой синхронной электрической машины его турбоэлектронаддувочного агрегата, синхронизированный с запуском первичного двигателя и гарантирующий переход последнего на топливо с первой попытки его впрыска, осуществляют в ее режиме приводного синхронного электродвигателя с частотным управлением посредством резервного пуско-зарядного устройства, состоящего из независимой стартерной аккумуляторной батареи, автономного независимого обратимого полупроводникового инвертора, независимого согласующего трансформатора, подсистемы управления данным инвертором, трансформатора синхронизации, вспомогаптельного контактора и датчика напряжения данной аккумуляторной батареи, при котором посылают пусковой сигнал с выхода подсистемы дистанционного автоматизированного управления резервным синхронным дизель-генератором на вход субблока пуска блока логического управления, на другом входе которого наличествует нулевой сигнал датчика напряжения электросети об отсутствии напряжения на ее шинах, а с выхода данного субблока пуска, дублируя команду на пуск бустерной обратимой синхронной электрической машины турбоэлектронаддувочного агрегата, направляют этот пусковой сигнал на вход подсистемы управления названным автономным независимым обратимым полупроводниковым инвертором, по команде которой, посредством этого инвертора, производят программное преобразование напряжения постоянного тока на клеммах данной аккумуляторной батареи в напряжение переменного тока нарастающей частоты с программно заданной в указанной подсистеме управления автономным независимым обратимым полупроводниковым инвертором скоростью, повышают это напряжение посредством упомянутого независимого согласующего трансформатора и подают его на клеммы бустерной обратимой синхронной электрической машины, запуская и разгоняя ее по мере нарастания частоты ƒ выходного напряжения ~U независимого обратимого полупроводникового инвертора, чем повышают и его действующее значение напряжение ~U на клеммах бустерной обратимой синхронной электрической машины, согласно закону частотного регулирования для механизма с вентиляторной нагрузкой, по соотношению:
2вых
где U и ƒ - переменное выходное напряжение и его частота на клеммах бустерной обратимой синхронной электрической машины; тем самым производят частотный разгон бустерной обратимой электрической машины турбоэлектронаддувочного агрегата в режиме приводного синхронного электродвигателя, а заодно и его турбоэлектрокомпрессора, которые конструктивно исполнены на одном валу; при этом одновременно разгоняют и первичный двигатель резервного синхронного дизель-генератора, посредством его пуско-воздушной системы, по сигналу, приходящему в данный момент на ее вход с выхода подсистемы дистанционного автоматизированного управления (не показано) с контролем при этом разгона первичного двигателя и его турбоэлектронаддувочного агрегата соответствующими датчиками частоты вращения, по сигналам которых осуществляют подачу с выхода блока впрыска топлива сигнал «Впрыск топлива» на вход пуско-воздушной системы первичного двигателя резервного синхронного дизель-генератора, запуская его в данном частном случае. Причем по завершении данного запуска резервного синхронного дизель-генератора и после его подключения к электрической сети, по сигналу о восстановлении напряжения, формируемому датчиком напряжения электрической сети, осуществляют дальнейшую работу бустерной обратимой синхронной электрической машины в режиме приводного вентильного электродвигателя посредством ввода в действие субблоком пуска блока логического управления и статическим полупроводниковым преобразователем данной машины, а синхронно с включением данного статического полупроводникового преобразователя бустерной обратимой синхронной электрической машины переводят автономный независимый обратимый полупроводниковый инвертор резервного пуско-зарядного устройства, посредством его подсистемы управления и контактов вспомогательного контактора, по сигналу датчика напряжения независимой стартерной аккумуляторной батареи в выпрямительный режим для автоматической подзарядки этой батареи.
3. Способ адаптивного автоматического регулирования давления по п. 1, отличающийся тем, что электромашинный и сетевой обратимые полупроводниковые преобразователи выполняют на силовых транзисторах типа IGBT.
4. Способ адаптивного автоматического регулирования давления по п. 2, отличающийся тем, что автономный независимый обратимый полупроводниковый инвертор резервного пуско-зарядного устройства бустерной обратимой синхронной электрической машины выполняют на силовых транзисторах типа IGBT.