Меню

Схема дау река 2

Пневматическое дау двигателя г70-5

Состав устройства. Как отмечалось, для предотвращения «опрокидывания» двигателя применяют торможение его посредством контрвоздуха или механическое торможение маховика. Завод «Двигатель революции» применяет для двигателей 6ЧРН 36/45 как тот, так и другой вид торможения, однако преимущественное распространение получило механическое, в частности для двигателей Г70-5. Особенностью ДАУ этих двигателей по сравнению с ДАУ конструкции ЦТКБ Минречфлота является включение тормозов маховика лишь при реверсе неостановленного двигателя и использование реле направления вращения. Схема ДАУ двигателя Г70-5 приведена на рис. 1.

Дистанционный пост включает в себя клапаны переднего и заднего хода, беспозиционный пневмозадатчик подачи топлива. Для воздействия на клапаны вал поста управления имеет кулачковые шайбы, а на пневмозадатчик — эксцентрик.

Исполнительными механизмами ДАУ являются: мембранные нормально закрытые сервоклапаны переднего и заднего хода, открывающие доступ сжатому воздуху в цепи реверса и пуска, беспозиционный сильфонный механизм, воздействующий на пружины всережимного регулятора непрямого действия, и мембранный сервомотор стоп-золот-ника регулятора. Если стоп-золотник сервомотором будет сдвинут вниз, то он откроет выход маслу из-под поршня сервомотора регулятора на слив, поршень под действием пружины опустится и выключит подачу топлива.

Пооперационное слежение и блокировки осуществляют клапаны и нормально открытые сервоклапаны.

Рис. 1. Схема пневматического ДАУ двигателя Г70-5

Клапаны служат для пропуска сжатого воздуха в баллоны реверса, и одновременно для закрытия на время реверса сервоклапана. Эти клапаны открываются воздействием на них кулачковых шайб, поворачивающихся при передвижении распределительного вала сервомотора реверса. При конечных положениях вала, («Вперед» или «Назад») один из клапанов открыт, другой закрыт, в промежуточных положениях открыты оба клапана.

Сервоклапан блокирует пуск двигателя до окончания реверса. Во время реверса сервоклапан закрыт, так как на его мембрану действует давление воздуха, поступающего от одного из клапанов. Когда по окончании реверса этот клапан закроется, стравив воздух, сервоклапан откроет путь подведенному к нему сжатому воздуху на главный пусковой клапан, и начнется пуск дизеля.

Сервоклапан управляет включением подачи топлива. Если он открыт, то сжатый воздух от системы питания может пройти к сервомотору стоп-золотника, т. е. подача топлива выключится. Так бывает только в положении «Стоп», в остальных положениях сервоклапан закрыт.

Слежение за скоростным режимом дизеля осуществляет реле скорости, остановки и направления вращения. На рис. 1 клапан реле скорости обозначен поз. 46, клапан «Вперед» реле направления вращения — поз. 28, клапан «Назад» — поз. 26. В варианте ДАУ с механическим торможением маховика клапан реле остановки не используется, в связи с чем на схеме он не показан.

Корректирующими устройствами ДАУ являются тормоза маховика и ускоритель пуска с пневматическим реле времени. Тормоза маховика включаются в действие сжатым воздухом, поступающим от сервоклапана 36 через клапан быстрой разгрузки, лишь в том случае, если под мембраной сервоклапана нет давления воздуха и он открыт. Ускоритель пуска может передвигать тягу механизма регулирования топливных насосов в.д., устанавливая пусковую подачу топлива помимо регулятора. Он работает на сжатом воздухе, поступающем от главного пускового клапана через обратный клапан, баллон и сервоклапан, если последний открыт. Когда ГПК закроется, воздух из баллона будет стравливаться через дроссель ускорителя пуска. Давление в баллоне и под поршнем ускорителя пуска исчезнет не сразу, и в течение некоторого времени, пока вступает в действие регулятор, пусковая подача останется включенной.

Для управления дизелем из машинного отделения служит маховичок. На его валу насажены кулачковые шайбы, и эксцентрик. Шайбы могут открывать клапаны, выполняющие при ручном управлении двигателем ту же функцию, что и клапаны при дистанционном. Эксцентрик прямой передачей связан с механизмом регулирования. Регулятор в данном случае превращается в предельный путем сжатия пружин рукояткой. Машинный пост снабжен кнопкой автономного пуска. Отключается ДАУ при переходе на управление двигателем из машинного отделения клапаном, работа которого рассматривается ниже.

Рабочая часть схемы питается сжатым воздухом от пускового баллона через фильтр-влагоотделитель и редукционный клапан, давление после которого составляет 1 МПа (10 кгс/см2). Цепь дистанционного управления питается от баллона ДАУ через стабилизатор давления, снижающий давление воздуха с 1 МПа (10 кгс/см2) до 0,3 МПа (3 кгс/см2). На входе воздуха в основную магистраль рабочей части схемы (кроме линии «Стоп») установлен клапан блокировки по аварийной остановке (аварийная защита), закрывающий питание схемы при сработке аварийной защиты.

Пуск без реверса. На рис. 1 схема изображена в положении, когда двигатель остановлен среверсированным вперед. Предположим, что вал дистанционного поста управления снова повернут в направлении «Вперед», в связи с чем шайба открыла клапан. Одновременно эксцентрик открыл клапан пневмозадатчика и сжатый воздух из сети питания проходит через пневмозадатчик и клапан к мембране сервоклапана, открывая его. Одновременно воздух поступает под мембрану сервоклапана, чем гарантируется перекрытие цепи обратного хода.

При включенном ДАУ клапан переключения открыт. Сжатый воздух из сети питания через открытые клапаны и перекидной клапан направляется к клапану блокировки, к клапану реле направления вращения и к перекидному клапану. Так как дизель до остановки работал в том же направлении «Вперед», то клапаны закрыты. Сжатый воздух от перекидного клапана проходит под мембрану сервоклапана, закрывая его, и к клапану реле скорости. При неработающем дизеле клапан открыт, в связи с чем сжатый воздух устремляется к сильфону реле направления вращения, под мембрану сервоклапана, закрывая его, и к сервоклапану. Поскольку реверса не производится, сервоклапан открыт, следовательно, воздух перебрасывает клапан и проходит к нагрузочному поршню главного пускового клапана. Главный пусковой клапан открывается, начинается раскрутка вала дизеля на воздухе. Одновременно пусковой воздух поступает в баллон, а из него через открытый сервоклапан — в цилиндр ускорителя пуска, включающего подачу топлива.

Когда дизель разовьет 25—35 об/мин, клапан реле скорости закроется, стравливая воздух йз сервоклапана, а значит и от нагрузочного поршня ГПК . Главный пусковой клапан закрывается и стравливает воздух из трубопровода на двигателе. Спустя какое-то время через дроссель стравится воздух Нз ускорителя пуска, который снимет свое воздействие на механизм регулирования, а регулятор начнет устанавливать ту подачу топлива, которая обусловлена положением пневмозадатчика. Это объясняется тем, что эксцентрик сжал пружину пневмозадатчика и над его мембраной установилось определенное давление воздуха. Поскольку полость над мембраной через клапан, (или через клапан) и перекидной клапан сообщена с исполнительным механизмом, последний установит натяжение пружин регулятора, обусловленное углом поворота эксцентрика.

Остановка и пуск с реверсом. Изменение подачи топлива производится поворотом эксцентрика, в результате чего изменяется давление после пневмозадатчика, а значит, и затяжка пружин регулятора исполнительным механизмом. При положении «Стоп» клапан пневмозадатчика закрывается и воздух от клапанов стравливается. В связи с этим сервоклапан закроется, стравит воздух из-под мембраны сервоклапана, и он откроется.

Сжатый воздух из сети питания пройдет через сервоклапан и перекидной клапан к сервомотору стоп-золотника регулятора. Сервомотор сдвинет стоп-золотник, откроется слив масла из-под поршня сервомотора регулятора, который выключит подачу топлива. Так как серво-клапаны закрыты, то у перекидного клапана сжатого воздуха нет, а это значит, что несмотря на открытый сервоклапан, воздух на тормоза не поступит и маховик тормозиться не будет.

Теперь предположим, что двигатель пускается с реверсом, причем кулачковая шайба открывает клапан. Одновременно эксцентрик открывает клапан пневмозадатчика. Сжатый воздух из сети питания проходит через пневмозадатчик и клапан к мембране сервоклапана. Этот сервоклапан открывается, пропуская сжатый воздух к клапану блокировки, к клапану реле скорости (через перекидной клапан), под мембрану сервоклапана, закрывая его, и к клапану реле направления вращения.

Клапан блокировки открыт. Следовательно, сжатый воздух проходит через этот клапан, напраЁляется в баллон реверса и через перекидной клапан под мембрану сервоклапана, закрывая его. Начинается процесс реверсирования. По окончании его клапан закроется, стравит воздух из баллона реверса и из-под мембраны сервоклапана.

Клапан реле скорости при остановленном двигателе открыт. Сжатый воздух, подошедший к клапану, проходит через него к сильфону реле направления вращения, к сервоклапану, закрывая последний, и к закрытому сервоклапану. Под давлением воздуха сильфон сдвигает рычажок в рабочее положение.

Также открыт и клапан реле направления вращения. Сжатый воздух направляется через него и перекидной клапан к закрытому сервоклапану, под мембрану сервоклапана, а также через перекидной клапан к сервомотору стоп-золотника. Сервоклапан закрывается, временно блокируя включение пусковой подачи топлива, а стоп-золотник предотвращает включение подачи топлива регулятором.

Как говорилось, по окончании реверса стравливается воздух из-под мембраны сервоклапана и он открывается. Подведенный к нему сжатый воздух проходит через перекидной клапан к нагрузочному поршню главного пускового клапана и начинается пуск двигателя.

Читайте также:  Ты видишь девушку реку

Если вал дизеля начал вращаться на воздухе в заданном направлении, то стакан поворачивает за рычажок вал реле направления вращения вместе с насаженными на него кулачковыми шайбами. Клапан открывается, а клапан реле направления закрывается и стравливает воздух из сервомотора и из-под мембраны сервоклапана. Стоп-золотник позволяет регулятору начать воздействие на топливные насосы в. д. Сервоклапан открывается, в связи с чем включается в работу ускоритель пуска. Продолжается пуск с включением подачи топлива, причем пусковой режим закончится, когда закроется клапан реле скорости.

Экстренный реверс. Как отмечалось, тормоза маховика включаются лишь при реверсе неостановленного двигателя, т. е. при экстренном реверсе. Допустим, двигатель работает вперед при открытом клапане и при каком-то положении эксцентрика, т. е. при какой-то подаче топлива. Для экстренного реверса вал дистанционного поста управления поворачивается в направлении обратного хода. Клапан закрывается, клапан открывается, а клапан пневмозадатчика сначала закрывается, затем после прохождения положения «Стоп» снова открывается. Эксцентрик И установил затяжку пружины, соответствующую заданному режиму.

Через пневмозадатчик и клапан сжатый воздух направляется к мембране сервоклапана и открывает его. Через открывшийся сервоклапан воздух устремляется к клапану блокировки, и начинается процесс реверсирования. Одновременно через перекидной клапан воздух поступает к сервоклапану, закрывая его, и к пока закрытому сервоклапану реле скорости. Через открытый клапан реле направления воздух идет также к сервомотору стоп-золотника (выключается подача топлива), под мембрану сервоклапана, закрывая его, и через открытый сервоклапан и клапан быстрой разгрузки к тормозам.

После выключения стоп-золотником подачи топлива и включения тормозов маховика двигатель достаточно быстро остановится. При допустимом значении частоты вращения (около 25 об/мин) откроется клапан реле скорости. Сжатый воздух пройдет через него под мембрану сервоклапана 36 и закроет последний. Тормоза освободят маховик. Кроме того, воздух от клапана реле скорости поступит к сервоклапану. Так как реверс уже закончен и сервоклапан открыт, воздух направляется к главному пусковому клапану, открывает его, и начинается пуск ил воздухе. С началом вращения вала в заданном направлении срабатывает реле направления, и дальше процесс пуска протекает подобно рассмотренному.

Управление из машинного отделения. Для перехода на ручное управление двигателем из машинного отделения маховичок 58 вместе с его валом передвигается вдоль оси в направлении «от себя» до тех пор, пока канавка шайбы переключения не встанет над толкателем клапана. Этот клапан закроется и прекратит питание ДАУ .

При осевом сдвиге маховичка кулачковые шайбы встали под клапаны ручного реверса, к которым подведен сжатый воздух из сети питания. Если теперь поворачивать маховичок в том или другом направлении, то будут открываться клапаны. Они включены в цепи управления через перекидные клапаны параллельно сервоклапанам. Следовательно, с открытием клапанов или реверс и пуск будут протекать так же, как было описано. Однако при ручном управлении сжатый воздух не поступает к исполнительному механизму регулятора и он подачу топлива не включит. Поэтому для воздействия на механизм регулирования и предусмотрен эксцентрик, который на рис. 163 был обозначен поз. 3.

Кнопка автономного пуска используется для пуска дизеля в случае его реверсирования вручную, без помощи сжатого воздуха.

Категория Судовые дизели

Источник

Общие сведения о назначении элементов, узлов системы дау

Системой ДАУ принято называть такую систему, которая обеспечивает автоматизированное управление пусками, реверсами и изменение скоростного режима двигателя с мостика. В этой системе необходимые команды задаются одним органом (рукояткой) управления, который можно перемещать с любой скоростью и без выдержки времени. Все промежуточные операции по выводу двигателя на заданный режим работы выполняются автоматически. После подготовки и ввода в действие главной силовой установки никаких дополнительных вмешательств технического персонала в управление силовой установки не должно быть.

Система ДАУ главных двигателей обеспечивает автоматизацию процессов управления пуском, реверсом, изменением режима работы главных двигателей при дистанционном задании команд. Они включают логическую часть реализующую программы управления, исполнительные механизмы, воздействующие на органы управления ДАУ, установленные на ходовом мостике и в ЦПУ. В качестве логических средств в системах ДАУ применяются электронные, полупроводниковые, электромеханические и пневматические элементы. В качестве исполнительных механизмов служат электрические и пневматические сервомоторы. Современные системы ДАУ построены на различных элементах и являются таким образом комбинированными.

Система ДАУ содержит сеть самоконтроля. В случае появления неисправностей выходит аварийно-предупредительный сигнал на панель мостика и в систему аварийно-предупредительной сигнализации (АПС) ЦПУ.

Для управления силовой установкой и ввода управляющих команд в систему на пульте мостика предусмотрена панель управления с рычагом управления. Рычаг управления на пульте мостика объединен с рычагом машинного телеграфа.

Предусмотрены следующие виды управления:

  • — автоматическое управление с мостика. Главный двигатель можно запустить и остановить с помощью органов управления, расположенных на пульте мостика. Частота вращения главного двигателя и шаг BPШ устанавливаются машинным телеграфом;
  • — автоматическое управление из ЦПУ. Главный двигатель можно запустить и остановить с помощью органов управления ЦПУ;
  • — местное управление с поста на главном двигателе.

Применение систем ДАУ позволяет повысить надежность и оперативность выполнения процессов управления главным двигателем, так как исключается возможность неправильной или недостаточно быстрой реакции вахтенного механика на заданную команду.

На пультах управления системы ДАУ располагаются рукоятки управления, вторичные приборы, табло световой сигнализации функционирования ДАУ и регистрирующие устройства. Системы ДАУ главных двигателей реализуют оптимальные алгоритмы управления по изменению режимов работы судовых двигателей и обеспечивают высокую точность исполнения команд и повышение маневренных качеств судна.

Каждое судно, которое оборудовано системой ДАУ управления главными двигателями, снабжается технической документацией, в которую входят инструкции по эксплуатации, описание схем чертежей и схемы системы.

Грамотная техническая эксплуатация, техническое обслуживание немыслимы без надлежащей технической документации, в которую кроме описаний и инструкций входят основной ее частью: чертежи, принципиальные и функциональные схемы.

Необходимым условием для проведения анализа работы отдельных узлов централизованного контроля и проверки исправности их функционирования является основательное знание специалистами эксплуатационной технической документации.

Основной трудностью, с которой приходится сталкиваться судовым специалистам при анализе схемы является неполнота технической информации в отношении условных обозначений и названий элементов и узлов, что усложняет, а зачастую делает невозможным чтение схем.

Прочитать схему системы ДАУ — это значит осмыслить принцип работы ее элементов и узлов, определить последовательность протекания физических процессов и выяснить таким образом принцип действия узла, механизма или всей системы в целом.

С целью пояснения условных обозначений элементов схем ДАУ в таблице 1.1 приведены условные обозначения элементов автоматических систем ДАУ, которые помогут в чтении схем ДАУ.

1.1.Условные обозначения элементов дистанционной автоматической системы (дау)

Условные обозначения элементов дистанционной автоматической системы (дау)

Условные обозначения элементов дистанционной автоматической системы (дау)

Условные обозначения элементов дистанционной автоматической системы (дау)

Условные обозначения элементов дистанционной автоматической системы (дау)

Технической основой современной судовой электронной автоматики являются логические и линейные интегральные микросхемы.

Основой логических схем технических построений устройств автоматики является функциональный узел — инвентор, выполняющий логические функции.

Наиболее употребительными функционально полными системами (набором логических элементов) являются: набор из элементарных переключательных функций (логических элементов) «И», «ИЛИ», «НЕ», элемент Шеффера «И-НЕ», элемент Пирса «ИЛИ-НЕ» и «И-ИЛИ-НЕ» и различные комбинации с расширение логики на входе путем подключения логических диодных расширителей по «И», «ИЛИ»

Элемент инверсии. Функцией элемента инверсии является инвертирование сигнала, т.е. изменение его значения на противоположное. Если на вход элемента инверсии подается сигнал «1», то на его выходе имеет место сигнал «О»; если на вход подан сигнал «О», то на выходе элемент имеет место сигнал «1».

Элемент «И». Логический элемент «И» выполняет функцию, которую можно выразить так: сигнал на выходе Х=1 тогда и только тогда когда на всех входных элементах А, В, С равны «1». Эту функцию называют конъюкцией.

Элемент «ИЛИ». Логический элемент «ИЛИ» выполняет следующую функцию: сигнал на выходе Х=1 при условии, если хотя бы один из входов А, В, С подается сигнал «1». Выходной сигнал имеет значение Х=0 только в том случае, когда на все входы подается сигнал «О». Эту логическую функцию называют дизъюнкцией.

ЭЛЕМЕНТ «И-НЕ». Выходной сигнал имеет значение Х=0 тогда и только тогда, когда на все входы элемента подаются сигналы «1». Если хотя бы один сигнал на входе подан «О», выходной сигнал принимает значение «1».

ЭЛЕМЕНТ «ИЛИ-НЕ». Выходной сигнал равен Х=1 только в том случае, если на все входы элемента поданы сигналы «О». Если хотя бы на один вход подан сигнал «1», то выходной сигнал принимает значение Х=0.

Читайте также:  Физическая карта по географии с реками

Электрические логические элементы выполняются в виде электромагнитных и герконовых реле, условное обозначение которых приведено в таблице 1.3.

1.2. Пневматические элементы фирмы «вестингауз» для реализации логических функций

Пневматические элементы фирмы «вестингауз» для реализации логических Функций

Пневматические элементы фирмы «вестингауз» для реализации логических Функций

1.3. Обозначение электрических элементов, реализующих логические функции

Обозначение электрических элементов, реализующих логические функции

Пневматические логические элементы изготавливаются в виде пневматических реле (например фирмой «Вестингауз»). Выходными сигналами является давление воздуха, при этом логическому нулю соответствует давление 0-0,2 бар, логической единице — давление 6,5-7,0 бар. В зависимости от назначения и конструкции элементов в качестве входных могут использоваться пневматические, электрические и механические управляющие сигналы с управлением самовозвратом после отключения управляющего сигнала, а элементы с ручным управлением снабжаются фиксатором, который удерживает рукоятку в заданном положении.

Таким образом, пневматические логические элементы обеспечивают функциональный набор элементарных переключателей функций «И», «ИЛИ», «НЕ», с помощью которых можно реализовывать любую логическую переключательную функцию этих переменных. Условное обозначение пневматических элементов фирмы «Вестингауз» приведены в таблице 1.2.

Источник



Характеристика системы ДАУ и ее техническое обслуживание.

Устройства, обеспечивающие реверсирование, пуск, изменение частоты вращения коленчатого вала и остановку дизеля, образуют систему управления. Органы управления, приводящие в действие систему, а также основные приборы текущего контроля работы дизелей, средства связи и сигнализации, объединяют в одном конструктивном узле, называемом постом управления. Их подразделяют на местные, дистанционные и центральные. Местные посты управления (МПУ) монтируют непосредственно на двигателе. Дистанционные посты (ДПУ) размещают в рубке совместно с постом управления судном. С центральных постов (ЦПУ) управляют работой всех главных и вспомогательных дизелей. Монтируют ЦПУ в машинном помещении на некотором расстоянии от двигателей, поэтому их относят также и к дистанционным.

Системы управления в соответствии с типами постов также подразделяют на местные и дистанционные. В настоящее время на судах речного флота получили широкое распространение дистанционные системы неавтоматизированного (ДУ) и автоматизированного (ДАУ) управления.

Все операции по выводу дизеля на заданный режим работы в неавтоматизированных системах ДУ выполняет обслуживающий персонал в определенной последовательности. Перестановка органов управления для производства последующей операции возможна в этом случае только после завершения предыдущей, что представляет значительные трудности для судоводителя, обязанного к тому же еще и управлять судном. Поэтому в последние годы системой ДУ оборудуют только суда мощностью менее 220 кВт. На судах большей мощности устанавливают систему ДАУ, которая в отличие от системы ДУ обеспечивает изменение режимов работы дизеля в соответствии с заданной командой независимо от последовательности и скорости перемещения органов управления. Так, например, для изменения режима работы дизеля с «Полного вперед» на «Полный назад» достаточно переместить орган управления (маховик или рукоятку) в положение «Полный назад», и дизель автоматически остановится, произойдет реверсирование и пуск его сжатым воздухом, а ТНВД подаст такое количество топлива в цилиндры, при сгорании которого коленчатый вал дизеля будет иметь заданную частоту вращения.

Таким образом, при ДУ обслуживающий персонал производит все операции по управлению раздельно и сам контролирует их выполнение, при ДАУ одним движением рукоятки (маховика) персонал задает программу операций, выполняемую автоматически в нужной последовательности и в заданном объеме. Для удобства управления судами шириной более 10 м системы ДАУ оборудуют бортовыми постами на крыльях мостика, работающими синхронно с основным постом в рулевой рубке. В соответствии с требованиями Речного Регистра РСФСР надежность систем ДУ и ДАУ должна обеспечивать их работу без настройки и регулирования не менее 3000 ч (одной навигации), а ресурс между ремонтами должен быть не менее 15 000 ч (пяти навигаций).

Схемы систем ДУ. На судах речного флота установлено большое число различных систем ДУ и ДАУ, различающихся объемом автоматизации и используемыми в них элементами. В общем виде система ДУ состоит из поста управления в рулевой рубке, дистанционной связи с местным постом и «встроенных» в дизель главного пускового клапана, распределительного вала, воздухораспределителя, пусковых клапанов, средств включения (выключения) реверс — редукторов (реверсивно-разобщительных муфт), контролирующих, сигнализирующих и других устройств.

По типу дистанционных связей (цепей) неавтоматизированные системы управления подразделяют на механические, электрические, пневматические, гидравлические и комбинированные. Наибольшее распространение на речных судах получили механические и гидравлические системы ДУ. В качестве механических дистанционных связей чаще всего используют канатные (тросиковые), рычажно — валиковые и смешанные механические цепи. При канатной связи валики постов управления соединяют со звездочками (шкивами). При повороте рукоятки поста управления (их может быть в рулевой рубке и несколько) через шарнирные цепи (канаты) заданную команду воспринимает валик МПУ. Силу натяжения канатов регулируют с помощью талрепов, представляющих собой стержни с правой и левой внутренней резьбой. При повороте таких стержней в разные стороны происходит подтягивание или ослабление канатов.

В рычажно — валиковых системах ДУ связь постов управления осуществляется с помощью рычагов и валиков, а в смешанных системах — с помощью рычагов, валиков и канатов (цепей).

Источник

Назначение и функции систем ДАУ судовыми силовыми установками

Р а з д е л III. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СУДОВЫЕ УСТАНОВКИ

Г л а в а 9. ДИСТАНЦИОННОЕ АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ СУДОВЫМИ СИЛОВЫМИ УСТАНОВКАМИ (ССУ)

Процессы управления судовыми техническими средствами

Главная задача автоматизации судов – увеличение производительности труда судового экипажа при одновременном повышении безопасности эксплуатации. Системы автоматизированного управления СЭУ построены по принципу 3-х ступенчатой иерархической структуры ( рис. 9.1): ходовая рубка – ЦПУ — местные посты управления (МПУ). Для контроля функционирования СТС используются системы централизованного контроля. Управление на дистанции главными и вспомогательными двигателями, а также вспомогательными механизмами и судовыми системами обеспечивается соответствующими системами ДАУ.

Рисунок 9.1. Структурная схема управления судовой энергетической установкой

Система управления позволяет вести дистанционное автоматизированное управление (ДАУ) из рулевой рубки или из ЦПУ следующими технологическими процессами:

· ДАУ главными двигателями;

· ДАУ судовой электростанцией;

· ДАУ насосами охлаждения и смазки, вспомогательными и утилизационными котлами, сепараторами масла и топлива, воздушными компрессорами;

· ДАУ судовыми системами;

· ДАУ швартовными и буксирными лебедками, насосами и клинкетами грузовых систем танкеров, системами пожаротушения;

· Централизованный контроль параметров МКО и СТС;

· Автоматизированную сигнализацию и регистрацию контролируемых параметров и диагностирование основных механизмов.

Минимальный уровень функционирования согласно требований Регистра РФ и других классификационных обществ должен обеспечиваться с местного поста управления.

Управление СЭУ состоит из определенных операций по изменению режимов работы систем и механизмов.

Назначение и функции систем ДАУ судовыми силовыми установками

Система ДАУ – это совокупность устройств, поз­воляющих осуществлять автоматизированное управление глав­ными судовыми двигателями посредством одного органа управ­ления (например, рукоятки), с помощью которого производятся пуск, реверс, остановка и изменение скоростного режима дви­гателя.

По требованию Морского Регистра все современные промысловые и транспортные суда со знаком автоматизации А2 снабжены сис­темами ДАУ главным двигателем, при этом все операции по выводу двигателя на заданный режим ра­боты выполняются автоматически в соответствии с программой, заложенной в системе.

Системы ДАУ, исходя из назначения, должны обеспечивать следующие функции управления дизельными силовыми уста­новками:

· дистанционный автоматический пуск подготовленного к ра­боте главного двигателя;

· дистанционный ввод в действие муфт сцепления дизель-редукторного агрегата (ДРА), оснащенного ВРШ;

· постепенный прогрев и разгон главного двигателя после его запуска путем выполнения фиксированной во времени программы замедленного подъема частоты вращения до заданного для сило­вых установок с ВФШ;

· ускоренный разгон ГД до заданного режима, выполнение, кроме нормальной (замедленной) ходовой программы, разгона ускоренных программ, маневровой и аварийной;

· при выполнении программы разгона ГД быстрое прохождение зоны критической частоты вращения;

· изменение частоты вращения ГД с ВФШ или изменение шага ВРШ в соответствии с заданием соответствующей команды на аварийную остановку двигателя при подаче соответствующей команды с пульта управления или от системы защиты;

· выполнение необходимых блокировок;

· консервативность заданного режима работы двигателя при прекращении питания системы ДАУ рабочей средой или энер­гией;

· самоконтроль исправности с помощью сигнальных табло, отражающих состояние и фактическое исполнение команд основ­ными устройствами системы;

· автоматическая регистрация маневров;

· исполнительная (световая), аварийная и аварийно-предупре­дительная (звуковая) сигнализации.

Системы ДАУ поднадзорны Морскому Регистру РФ и подлежат осви­детельствованию и должны удовлетворять его требованиям. Применение ДАУ позволило сконцентрировать у одного поста органы управления и приборы контроля за механизмами машин­ного отделения в ЦПУ. ДАУ становится необходимым при комп­лексной автоматизации машинного отделения, исключающей необходимость в ручном обслуживании механизмов. Для обес­печения необходимой надежности функционирования безаварий­ной работы силовой установки, живучести управления системы ДАУ должны удовлетворять определенной совокупности требо­ваний, выработанных практикой разработки и эксплуатации сис­тем.

Читайте также:  Река пра виды рыб

Система ДАУ должна отвечать следующим требованиям:

· отвечать максимальной для данного уровня техники степени надежности;

· структурно быть максимально простой;

· использовать всережимный регулятор частоты вращения в качестве элемента управления и задания режима;

· все процессы управления и изменения режима осуществлять путем воздействия на одну рукоятку без временных задержек ее;

· обладать высокой точностью при задании частоты вращения (с погрешностью не более ± 1,5 %);

· иметь программное ограничение максимальной подачи топ­лива и минимальной (на режимах малых ходов);

· иметь не менее трех программ управления ходовыми режи­мами двигателя (нормальную, аварийную и плавного разгона);

· обеспечивать три автоматических попытки пуска, причем последняя попытка должна быть с увеличенной пусковой подачей топлива;

· иметь ограничение по времени общей продолжительности пуска для трех попыток;

· не ухудшать пускореверсивные характеристики двигателя и обеспечивать число пусков, соизмеримое квалифицированным ручным управлением;

· иметь командно-исполнительную сигнализацию и функцио­нальный контроль;

· не менять заданный режим работы в случае прекращения питания;

· иметь контуры автоматической защиты двигателя по важней­шим параметрам (давление масла в системе смазки, давление воды в системе охлаждения, проход зоны критических оборотов и др.);

· обеспечивать переход на ручное управление за время не бо­лее 10 с;

· иметь на мостике пост управления, совмещенный с машинным телеграфом;

· обладать независимым питанием цепей ДАУ и телеграфа;

· подключаться к двигателю параллельно системами дистан­ционного управления.

Первое поколение систем ДАУ, вступивших в эксплуатацию на автоматизированных судах флота рыбной промышленности (ФРП) в 70-е годы еще прошлого века, представляет собой поколение пневматиче­ских и пневмоэлектрических систем. К их числу относятся сис­темы, аналогичные базовым типам ZSP, ZSPN, польского произ­водства, выполненные на наборе пневматических элементов фир­мы “Вестингауз” и установленные на судах постройки Польши. Отечественная система ДАУ “Гром” применена для управления главным двигателем судов типа “50 лет СССР”. Эти системы в целом удовлетворяют Морскому Регистру, но имеют ряд сущест­венных эксплуатационных недостатков. Эти недостатки обуслов­лены тем, что пневматические системы чувствительны к появ­лению эксплуатационных утечек воздуха, а также люфтов и за­зоров в сочленениях валиков и рычагов, что приводит к неточной работе пневмоэлементов, а в ряде случаев к нарушению функ­ционирования систем управления.

Режимы работы судовой дизельной установки регулируют путем изменения подачи топлива в цилиндры двигателя или шагового отношения ВРШ. Количество подаваемого топлива зависит от положения рейки топливных насосов высокого дав­ления. Управление рейкой топливных насосов осуществляется через автоматический регулятор или вручную непосредственно с пульта управления. Энергия вырабатывается дизелем циклично через определенные промежутки времени в зависимости от тактности двигателя, числа цилиндров и угловой скорости вала. Однако при оценке двигателя как объекта регулирования цик­личностью пренебрегают, так как время между вспышками в ци­линдрах мало.

Главный судовой двигатель, работающий на винт фиксиро­ванного шага (ВФШ), обладает саморегулированием. При управлении двигателем не требуется точное поддержание часто­ты вращения вала, поэтому двигатель может управляться и быть устойчивым на режиме без регулятора частоты вращения. Однако, чтобы предохранить двигатель от инерционных динами­ческих нагрузок, возможных при работе на волнении, поломке вала или винта, потере лопасти винта, требуется применение ограничительного регулятора, который в нормальных эксплуата­ционных условиях не влияет на режим работы двигателя и всту­пает в работу только тогда, когда частота вращения вала превы­шает допустимое значение. Ограничительный регулятор умень­шает подачу топлива и возвращает частоту вращения на уро­вень, установленный при задании ходового режима с поста управления.

Если главный двигатель работает на ВРШ, необходим непре­рывно действующий регулятор, потому что требуется, поддер­живая заданную частоту вращения, изменять топливоподачу в соответствии с нагрузкой, определяемой установкой лопастей винта. Управление ходовым режимом работы судна при совмест­ном изменении шага винта и частоты вращения невозможно без непрерывного регулирования. Таким образом, несмотря на раз­личные варианты работы главного двигателя — на ВФШ или ВРШ, имелись предпосылки автоматизации дизеля как объекта управления.

Многорежимный характер работы главной энергетической установки промысловых судов, связанный с необходимостью выполнения специфических операций при подъеме, спуске, бук­сировке трала, обусловил широкое внедрение систем ДАУ глав­ным двигателем (ГД).

Современный этап развития судовой автоматики связан с пе­реходом от средств автоматизации механического типа к элект­ронным средствам. ДАУ, реализованные на электронных эле­ментах, лишены недостатков пневматических и электропневмати­ческих систем, реализуют более широкое функциональные воз­можности по выполнению сложных алгоритмов управления и блокировок. Эти системы обладают более высокой надежностью, улучшенными контролепригодностью и ремонтоспособностыо.

Управляющие блоки этих ДАУ выполнены на базе интегральных схем малой и сред­ней степени интеграции: аналоговые узлы контуров управления построены на интегральных операционных усилителях, логиче­ские схемы и цифровые — на микросхемах транзисторно-тран­зисторной логики.

Появление новых требований к автоматизации судов особенно остро поставило перед разработчиками систем управления непрерывными процессами проблему создания наряду с традиционными алгоритмами управления новых алгоритмов, позволяющих расширить круг и повысить качество решаемых системами управления задач. Благодаря научному потенциалу предприятия, тесной связи НПО «АМТ» с российскими научными организациями, конструкторскими бюро и судостроительными предприятиями были разработаны уникальные алгоритмы многоцелевого управления, позволяющие существенно расширить круг задач, возлагаемых на системы. В настоящее время проходят испытания системы управления с оптимальными и адаптивными алгоритмами, идет работа по созданию алгоритмов, основанных на принципах самоорганизации, объединяющих возможности большинства существующих алгоритмов. Системы управления непрерывными процессами с этими алгоритмами должны прийти на смену традиционным системам управления. Таким образом, на основе разработанных алгоритмов нового поколения предприятие имеет возможность создавать современные системы управления значительно более совершенные по сравнению с традиционными, обеспечивающие значительное повышение эффективности их использования.

Сложность разработанных алгоритмов нового поколения, необходимость обработки информации в больших объемах и повышение требований к обеспечению высокой надежности систем управления требует при их отладке перехода на новые информационные технологии. В связи с этим разработана и широко применяется технология математического и логического моделирования поведения автоматизируемых объектов в соответствии с действиями оператора и различного рода внешними и внутренними дестабилизирующими воздействиями – технология компьютерного моделирования. С ее помощью выполняется ряд предпроектных исследований, имитационное моделирование, автономная отладка алгоритмов и комплексная отладка сложных динамических систем дискретного и непрерывного действия. Компьютерное проектирование и комплексная отладка функционирования сложных систем дает возможность минимизировать или полностью отказаться от имитационных стендовых испытаний, для которых требуется применение дорогостоящих натурных имитаторов, характеризующих объекты управления.

В настоящее время флот пополня­ется судами, системы ДАУ которых реализованы на базе средствами микропроцессорной техники, которые обладают следующими преимуществами по сравнению с системами, выполненными на электронной элементной базе:

· возможность аппаратурной унификации систем ДАУ приме­нительно к различным типам двигателей;

· возможность быстрого изменения алгоритмов управления системы по результатам эксплуатации;

· простота расширения объема функций системы с возможно­стью включения в него операций по контролю общего техниче­ского состояния двигателя;

· возможность быстрого восстановления работоспособности системы за счет наличия глубокого встроенного контроля;

· возможность реализации алгоритмов управления главным двигателем высокой сложности, в том числе задач оптимального управления.

Но существует на современном этапе одна проблема. Системы управления судовым оборудованием (главными двигателями, вспомогательными механизмами и системами, электростанцией, грузовыми операциями), как правило, поставляются разнопрофильными специализированными предприятиями, которые принципиально не могут учитывать специфику межсистемного взаимодействия оборудования. Это связано, прежде всего, с многообразием и значительной сложностью технических средств, целей и задач их автоматизации. Отсутствие межсистемного взаимодействия поставляемого оборудования в конечном итоге приводит к его удорожанию, снижению надежности функционирования и, как результат, снижению эффективности эксплуатации судов. В то же время выбор поставляемых изделий, выполняемый с учетом межсистемной совместимости, решает обозначенные проблемы. При этом, как подтверждает практика, максимальный эффект, как с технической, так и экономической точек зрения, достигается в случае выполнения поставок разработчиком оборудования. Очевидно, что именно разработчик способен комплексно оценить весь круг проблем, связанных с оптимальной организацией технологических процессов и обеспечить требуемую интеграцию средств автоматизации и их аппаратурную унификацию с учетом специфики функционирования взаимодействующего технологического оборудования.

Источник