Главная Паровые машины Регулирование паровых машин Количественное регулирование паровых машин
Количественное регулирование паровых машин

Количественное регулирование характеризуется тем, что изме­нение мощности машины производится изменением количества пара, поступающего в цилиндр; при этом регулировании меняется степень наполнения е без значительного уменьшения давления пара.

Влияние элементов золотникового парораспределения на степень наполнения

Следовательно, при качественном регулировании необходимо воздействовать па те элементы парораспределения, которые способны вызвать изменение ?. Такими элементами для золотникового парораспределения являются эксцентрицитет эксцентрика r и угол опе­режения ?.

Уменьшение наполнения п у т е м умень­шения эксцентрицитета от r1 = Od до r2 = Оd1 (фиг. 27, а) сопровождается более или менее значительным мятием пара при впуске, что связано с уменьшением величины открытия окна (см. круговую диаграмму). Другим неудобством подобного способа регулирования является нулевое или даже отрицательное линейное предварение впуска при сколько-нибудь значительном уменьшении г; при этом ход машины становится неспокойным.

Уменьшение наполнения путем увеличения угла опережения от ?1 до ?2 сопровождается уве­личением степени сжатия, предварения впуска и выпуска (фиг. 27, б). Это отрицательно влияет на работу машины. Обычно паровые машины снабжаются автоматическим регулятором, каким является (помимо рассмотренного выше конического) плоский или осевой регулятор, устанавливаемый па коренном валу у машин с золотни­ковым парораспределением и на распре­делительном у машин с клапанным парораспределением.

Принципиальная схема эксцентрика с переменным эксцентрицитетом и углом опережения

На фиг. 28 показана весьма распро­страненная схема эксцентрика с пере­менным углом опережения ? и перемен­ным эксцентрицитетом r.

На валу машины жестко надет экс­центрик с центром О1. На этом эксцен­трике свободно сидит второй —внешний эксцентрик, который тягой соединен с парораспределительным органом. Экс­центрицитет первого эксцентрика — OO1, а второго по отношению к первому O1O2. Если же рассматривать оба эксцен­трика как одну систему, то эксцентри­цитет системы по отношению к валу будет OO2. Если кривошип машины находится в мертвом положении , то угол опережения в данном случае будет ?1. Когда внешний эксцентрик под воздействием какой-либо силы повернется относительно точки O1 и его эксцентри­цитет займет положение O{O'2 то результирующий эксцентрицитет системы будет OO'2. Из чертежа видно, что при этом угол опереже­ния ?2 возрос, а эксцентрицитет системы OO'2 уменьшился. Если внешний эксцентрик повернется в обратную сторону, то, наоборот, угол опережения уменьшится, а эксцентрицитет возрастет. Изме­нение угла опережения и эксцентрицитета влечет изменение коли­чества подаваемого в цилиндр машины пара, а следовательно, изме­нение мощности. При увеличении угла опережения и уменьшении эксцентрицитета наполнение цилиндра паром уменьшается, а следо­вательно, падает мощность машины. При уменьшении угла опере­жения и увеличении эксцентрицитета наполнение увеличивается — возрастает мощность машины.

Плоский регулятор и Двойной золотник

Конструктивно такой регулятор может быть выполнен, как пока­зано на фиг. 29.

На валу 1 машины закреплен эксцентрик 6, на котором свободно надет второй эксцентрик 7, соединенный с парораспределительным органом. Рядом с этими эксцентриками находится осевой регулятор. Корпус регулятора 8 закреплен па валу. К нему подвешены в точ­ках 3 грузы 2. Грузы находятся под действием центробежных сил и пружин 4, уравновешивающих эти силы. Посредством тяг 5 они связаны с эксцентриком 7. Каждой нагрузке машины соответствует определенное число оборотов, а следовательно, и определенное поло­жение грузов 2 и связанного с ними эксцентрика 7, который, переме­щаясь в соответствии с нагрузкой, изменяет угол опережения и эксцентрицитет, а следовательно, и величину наполнения цилиндра машины. Таким образом, изме­няется мощность машины.

Существенным недостатком рассмотренных выше методов коли­чественного регулирования при золотниковом парораспределении является то, что изменение наполнения всегда сопровождается изменением остальных элементов индикаторной диаграммы, т. е. сжатия, предварения впуска и выпуска. Хорошая же работа машины достигается при вполне определенных наиболее выгодных для данной машины величинах сжатия, предварения впуска и выпуска. Всякое отклонение от этих величин всегда сопровождается искажением индикаторной диаграммы, что плохо сказывается на работе машины.

Для того чтобы при изменении степени наполнения остальные элементы парораспределения не менялись, а также для возможности осуществления малых наполнений без затруднений и неудобств, возникающих при этом у обычных золотников, применяют двойные золотники.

Схема двойного золотника в его среднем положении представ­лена на фиг. 30, а. На золотниковом зеркале может передвигаться основной золотник, имеющий внешнюю и внутреннюю перекрыши. Он приводится от эксцентрика с эксцентрицитетом r1 и углом опережения ?1 и работает с постоянными: отсечкой впуска пара, предварением впуска и выпуска. Двойной золотник от простого отличается наличием дополнительной пластины или отсечного золотника. Последний приводится от самостоятельного эксцентрика с эксцентрицитетом r2 и углом опережения ?2; обычно ?2 > ?1. Наличие отсечного золотника сказывается только на момент отсечки, не влияя на остальные моменты парораспределения.

Работа двойного золотника сводится к следующему: когда основ­ной золотник движется вправо и держит впускной канал открытым (окно в золотнике совпадает с окном в зеркале), пластина, двигаясь влево, может в определенный момент перекрыть окно, хотя основной золотник еще мог бы пропускать пар в цилиндр. Следовательно, впуск пара в цилиндр прекратится раньше, чем в случае отсутствия отсечного (расширительного) золотника.

Чем длиннее пластина, тем раньше произойдет закрытие окна и тем меньше будет степень наполнения.

Часто расширительный золотник состоит из двух пластин 1 (фиг. 30, б), соединенных стержнем 2, имеющим правую и левую вин­товые нарезки. Поворачивая этот стержень, можно изменять длину расширительного золотника и этим на ходу машины изменять вели­чину степени наполнения ?.

Рассматривая выше клапанное парораспределение, мы не касались привода клапанов. Существует два типа исполнительных механизмов при клапанном парораспределении: с принудительным закрытием клапанов и свободным закрытием (расцепной механизм).

При принудительном парораспределении клапаны всегда соеди­нены с приводным механизмом. Простейшим из них является меха­низм с кулачковой шайбой (фиг. 31). Кулачковая шайба 2 жестко сидит на распределительном валу 1, при его враще­нии выступ кулачковой шайбы периодически нажимает на ролик 3 тяги 5, которая при помощи двуплечего рычага 7 передает движение клапану 6, который и приподымается. Когда выступ шайбы отойдет от ролика, пружина 8 своим натяжением опускает клапан и прижи­мает его к седлу. Рукоятка 4 используется для подъема клапана от руки.

Так как этот тип парораспределения не дает возможности менять степень наполнения, то он в основном используется для выпускных клапанов. Однако иногда кулачковая шайба находит применение и для впускных клапанов, в этом случае выступ шайбы имеет пере­менный профиль и сама шайба связана с центробежным регулятором, который сообщает ей движение вдоль вала, это позволяет изменять степень наполнения в соответствии с изменением нагрузки машины.

На фиг. 32 показан другой тип принудительного парораспреде­ления с качающимися рычагами.

На распределительном валу 2 сидит эксцентрик 1, который через тягу 3 воздействует на рычаг 4, открывая и закрывая выпускной клапан 5. Эксцентрик / приводит в движение и впускной клапан следующим образом. На эксцентрике подвешена серьга 14, шарнирно связанная с рычагом 11, опирающимся на рычаг 12, который закреп­лен па оси 13, поворачивающейся под действием регулятора 10. Рычаг 11 шарнирно связан с тягой 8, приводящей в движение клапан 6 при помощи рычага 7

Схема клапанного парораспределения с кулачковой шайбой

При вращении распределительного вала, а следовательно, и эксцентрика серьга 14 качается но дуге, передавая качание рычагу 11, а этот, в свою очередь, тяге 8, причем при подъеме серьги клапан для впуска поднимается, а при опускании ее опускается. При уменьшении нагрузки число оборотов машины возрастет, грузы разойдутся, муфта регулятора потянет вверх тягу 9, вследствие чего валик 13 повернется, а вместе с ним отклонится вправо рычаг 12, что вызовет перестановку тяги 8. Если число оборотов машины вслед­ствие увеличения нагрузки уменьшится, то все сказанное происхо­дит в обратном порядке. Таким образом, при изменении нагрузки, под влиянием регулятора точка О перемещается, что оказывает влия­ние на величину наполнения, а следовательно, и на мощность, раз­виваемую машиной. Так, при крайнем левом положении точки О, которое будет соответствовать максимальной нагрузке, должно полу­читься наибольшее наполнение, а при крайнем правом положении точки О, которое соответствует наименьшей нагрузке, должно полу­читься минимальное наполнение.

Исполнительный механизм парораспределения с качающимися рычагами

Парораспределение со свободной посадкой клапана в настоящее время употребляется редко вследствие быстрого износа клапанов, особенно у машин с оборотами более 150 в минуту.

Расцепной парораспределительный механизм

На фиг. 33 показана схема такого парораспределения. На распре­делительном валу 2 жестко сидит эксцентрик 1. передающий тягой 3 движение валику 6, с которым шарнир но соединен качающийся вокруг шарнира 8 рычаг 7. К этому же валику 6 подвешена активная зацепка 4, которая пружиной 5 прижимается к пассивной зацепке 11, шарнир но связанной со штоком 10 клапана. В определенный момент по­ворота качающегося рычага 7 вниз нижняя часть активной зацепки 4 набегает на рычаг 16 и за счет придан­ной зацепке кривизны отклоняется влево, что приводит к соскакиванию выступа зацепки 4 с зацепки 11. Это приводит к тому, что пружина 9 бы­стро закрывает клапан 13. При об­ратном повороте рычага 7 связь за­цепок 4 и 11 восстанавливается.

При изменении числа оборотов муфта 14 регулятора рычагом 15 из­меняет положение рычага 16, что дает изменение момента расцепления. На­чало впуска при таком приводе всегда происходит в один и тот же момент независимо от положения рычага 16, а период впуска определяется момен­том расцепления.

В рассмотренных различных методах количественного регулиро­вания расход пара на единицу мощности остается приблизительно постоянным в сравнительно широких пределах изменения мощности. Поэтому такой способ регулирования является достаточно совершенным и имеет широкое рас­пространение.