Система управления главными двигателями

Для пуска, контроля работы и остановки главного двигателя служит специальный пост управления, расположенный сбоку на двигателе или на его торцевой стенке.

К посту управления относится машинный телеграф (Рис. 8.1), системы пуска и обеспечения работы двигателя (рукоятка управления системой пускового сжатого воздуха и т.д.), а также ряд КИП – контрольно-измерительных приборов (манометры, термометры, указатель частоты вращения коленчатого вала и др.), с помощью которых необходимо контролировать работу СЭУ.

 

 

Рис. 8.1 Машинный телеграф:

86

1-рукоятка; 2-указатель; 3-подтверждение из машинного отделения на мостик; 4-сообщение с мостика в машину; 5-приемник (в машине); 6-указатель команд; 7-рычаг приемника; 8-датчик.

 

Машинный телеграф служит для передачи команд в машинное отделение – выбранная на ходовом мостике скорость судна передается в машинное отделение в виде команды телеграфом. При этом звучит звонок, перекрывающий шум работающих машин. Выполнение команды отражается на пульте ходового мостика, при этом происходит согласование назначенной и действительной скорости, и звуковой сигнал в машинном отделении прекращается.

С развитием судостроения и усовершенствованием судовых двигателей пост управления судном постоянно оснащался все большим количеством приборов. С целью улучшения условий работы в машинном отделении и защиты работающих в нем людей от высоких температур и шума стали устанавливать на судах отдельные звукотеплоизолированные посты управления механизмами с установками кондиционирования воздуха. На рисунке 8.2 показаны такие посты управления

 

Рисунок 8.2 Посты управления судном:

а - центральный пост управления;

в - пост управления механизмами.

 

Стремление к сокращению команды судна способствовало внедрению систем автоматического управления судовой энергетикой.

На современных судах главные двигатели, а часто и вспомогательные дизель-генераторы, оснащаются системами дистанционного автоматического управления (ДАУ).

Система ДАУ – это комплекс устройство, обеспечивающих работу всех механизмов, обслуживающих главный двигатель, пуск двигателя, его прогрев, вывод на эксплуатационную нагрузку, реверсирование, изменение оборотов и текущий контроль за работой дизеля, а также его установку.

По виду используемой энергии для исполнения операций системы ДАУ могут быть пневматическими (работающими под действием сжатого воздуха), гидравлическими, электрическими и комбинированными. В так называемых «интеллектуальных ГЭУ» применяются электронные системы управления и диагностики с внедрением компьютерной техники. Они находят все более широкое применение на современных судах.

Основные функции системы ДАУ:

- обеспечение заданной последовательности операций по управлению движением;

- предпусковое проворачивание двигателя;

- изменение рабочих режимов двигателя в зависимости от изменения условий плавания;

- обеспечение защиты двигателя путем снижения оборотов или остановки в аварийных ситуациях;

- контроль состояния систем, обслуживающих двигатели и самой системы ДАУ;

- аварийная остановка двигателя по команде с ходового мостика (с центрального поста управления), из рулевой рубки.

Дополнительные функции системы ДАУ:

- программированный выход главного двигателя на заданный режим;

- обеспечение трех попыток пуска;

- прохождение зоны критических оборотов;

- выполнение экстренных маневров по следующим программам: контрпуск при повышенном числе оборотов; пуск с повышенной подачей топлива; выход на режим по ускоренной программе; задание максимальной нагрузки с кратковременной перегрузкой; аварийная остановка при возникновении опасности для судна.

В учебной дисциплине «АСУ дизельными и турбинными установками» детально изучаются эти системы. Здесь рассмотрим лишь возможности таких систем.

Возможности систем управления главным двигателем:

1. Управление главным двигателем осуществляется одной рукояткой;

2. Ручное управление совмещается с рукояткой машинного телеграфа. При этом система питания машинного телеграфа является автономной (от системы питания ДАУ);

3. Обеспечивается резервное управление главным двигателем из машинного отделения, которое может быть ручным, дистанционным или автоматическим.

4. Переключение постов управления осуществляется из машинного отделения.

5. Помимо основного поста управления в рулевой рубке могут устанавливаться дублирующие посты управления на крыльях ходового мостика.

6. Система ДАУ в случае нарушения питания сохраняет заданный режим работы двигателей в течение не менее 5 минут.

7. При исчезновении питания автоматически включается резервное (аварийное) питание.

 

Объем автоматизации и требования, предъявляемые к ней. Автоматизация судовых энергетических установок предназначена для повышения уровня тех­нической эксплуатации судна и снижения аварийности, увеличения производительности и эффективности труда команды. На основе опыта постройки и эксплуатации автоматизирован­ных судов с сокращенным экипажем определен рациональный объем автоматизации. Регистр установил автоматизирован­ным судам два знака: А1 —уровень автоматизации судовых энергетических установок, обес­печивающий безвахтенное обслуживание; А2 — уровень авто­матизации судовых энергетических установок, обеспечивающий безвахтенное обслуживание машинном отделении и несение вахты одним механиком на центрального пульта управления. Требования, предъявляемые к автоматизации судовой дизельной установки по классу А1, следующие: — безвахтенное обслуживание без дистанционного контроля, а только по обобщенной сигнализации; — автоматизированное управление главного двигателя с мостика или из ру­левой рубки (наличие реверсографа обязательно); — автоматизированное или дистанционное управление из центрального пульта управления; — наличие необходимых устройств для экстренной остановки главного двигателя; — автоматизированное управление насосами, обслуживающими главного двигателя и дизель-генератора, воздушными компрессорами, ВК и УК; терморегули­рование систем охлаждения и смазки главного двигателя и дизель-генератора, топлива в расход­ных цистернах, жидкостей перед сепараторами; воздухоподготов­ка для пневмоавтоматики; регулирование вязкости тяжелого топлива и смазки цилиндров, измерение уровней в расходных и отстойных топливных цистернах; сигнализация по опасным значе­ниям в цистернах машинного отделения; программное управление разгрузкой се­параторов тяжелого топлива, а также сигнализация и защита по переливу сепарируемой жидкости; — дистанционный из центрального пульта управления пуск дизель-генератора с автоматической синхро­низацией, приемом и распределением нагрузки; — автоматический пуск находящегося в горячем резерве дизель-генератора при полном обесточивании судна; — автоматический пуск резервного дизель-генератора при перегрузке рабо­тающих дизель-генератора с автоматической синхронизацией и распределением нагрузки; — сигнализация с регистрацией отклонений параметров и вы­носом обобщенных сигналов в каюты механиков, рулевую рубку, кают-компанию и столовую; — вывод в машинное отделение обобщенных сигналов от АПС, тифонов и те­леграфов, предусмотренных вцентрального пульта управления; — разделение обобщенной сигнализации на «критическую» и «некритическую»; — сигнализация в рулевой рубке о наличии вахтенного вцентрального пульта управления; — контроль параметров работы главного двигателя: температуры газов по цилиндрам на выпускном коллекторе, температуры топлива в цистерне, масла на входе в дизель, на выходе из дизеля, перед сепаратором, в системе смазки ТК, продувочного воздуха в ресивере; — контроль параметров работы валопровода: температуры масла упорного, опорных и дейдвудных подшипников; расхода воды для смазки дейдвудного подшипника; — контроль параметров работы дизель-генератора: давления масла на входе, забортной воды в системе охлаждения; температуры выпускных газов в коллекторе, воды на выходе из дизеля, масла перед дизелем; уровня масла в сточной и циркуляционной цистернах, уровня топ­лива в расходной цистерне; — сигнализация о превышении температуры выпускных га­зов в коллекторе; защита от падения давления пресной воды в си­стеме охлаждения; — сигнализация о потере питания и контроль исправности цепей аварийной защиты и сигнализации, а также систем дистанционное автоматическое управление главными механизмами; — обеспечение быстрой локализации аварий в средствах авто­матизации; — обеспечение автоматического обнаружения неисправностей в устройствах управления, АПС, А3 главных механизмов, а так­же в системах сигнализации осушения машинного отделения; — резервирование отдельных блоков и элементов автоматики в необходимых случаях. В системе автоматизации судовой дизельной установки по классу А2 (в отличие от класса А1) предусматривается: вахтенное обслуживание из центрального пульта управления с дис­танционным контролем; ручной дистанционный запуск резервного дизель-генератора; обнаружение с помощью приборов индивидуального контроля неисправностей в средствах автоматизации, в устройствах управ­ления, АПС, А3 главных механизмов, а также в системах сиг­нализации осушения машинного отделения.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №21
Тема: Ознакомление с приборами контроля за работой дизеля.

Цель: Познакомиться с порядком

Задание: Ознакомиться с содержанием

Запись в отчете:
1. Описать особенности

2. Описать последовательность операций

                                                     91

Теоретическое описание методики проведения работы:

Судовые контрольно-измерительные приборы (КИП) служат для контроля за параметрами судовых энергетических установок (СЭУ), источников электрического тока и общесудовых систем.

По назначению, КИП подразделяются на приборы для измерения следующих параметров: давления и разрежения, температуры, частоты вращения, крутящего момента и мощности, уровня жидкости, расхода (пара, газа, жидкости, электроэнергии), а также для анализа газа, воды, топлива, масла.

По способу отсчета, KИП разделяются на приборы:

• показывающие: цифровые и аналоговые;
• регистрирующие, автоматически записывающие на движущейся бумажной ленте или вращающемся бумажном диске в реальном времени значение контролируемого параметра (в соответствующем масштабе);
• суммирующие (счетчики или интеграторы), служащие для определения суммарного количества проходящего через них вещества (водомер, газовый счетчик, счетчик электрической энергии, оборотов и т. п.);
• комбинированные, в которых имеется шкала и стрелка, указывающая в каждый момент времени значение контролируемого параметра и соединенная с записывающим пером регистрирующей части прибора;
• сигнализирующие, имеющие подвижный контакт на стрелке прибора и контактный ключ на шкале и служащие для включения световой или звуковой сигнализации при отклонении контрольного параметра за пределы уставки.

По точности измерений КИП подразделяются на:

• технические (стационарные и переносные);
• контрольно-эталонные;
• образцовые.

Классификация систем и средств автоматики и их применение.

 По назначению системы и средства автоматики подразделяются:

 1. 1 система измерения и контроля состоит из чувствительных элементов и датчиков, отградуированных по шкале измеряемого параметра и предназначенных для измерения и контроля параметров, характеризующих ход технологического процесса, работу СЕУ;

 1.2 система сигнализации и защиты (система активного контроля параметров) состоит из системы контроля и средств звуковой, световой сигнализации и средств защиты, обеспечивающие частичное или полное прекращение технологического процесса, работы СЭУ при нарушении оптимального режима;

 1.3 система автоматического управления, обеспечивает выполнение операций в технологическом процессе согласно заданному алгоритму. Например: ДАУ дизеля при переходе режима работы с «Вперед» на «назад» в следующем порядке: - остановка дизеля - изменение порядка работы цилиндров - запуск - переход на топливо - отключение системы сжатого воздуха;

1.4 система автоматического регулирования, которая обеспечивает длительное время с определенной точностью, постоянное значение регулируемой величины в технологическом процессе (регулятор оборотов дизеля.

 Для нормальной эксплуатации судовых машин, механизмов и устройств устанавливаются системы измерения и контроля.

В зависимости от снятия показаний параметров характеризующих работу машин, механизмов и устройств системы измерения и контроля подразделяются на: - указывающие - такие которые указывают значение данного параметра в данный момент времени. - регистрирующие - такие, которые регистрируют значение параметра в течении определенного времени (указывающие приборы оборудуются самописцами). - суммирующие - такие, которые суммируют значения параметров за определенное время (расходомеры топлива, воды, газа; счетчики) - дифференциальные измерители – такие, которые указывают не на абсолютное значение параметров, а их разность (дифманометры установленные на масляные фильтры).

В соответствии с требованиями Регистра для контроля работы СЭУ на постах управления устанавливаются следующие системы, измеряющие:

1. угловую скорость вращения и направление вращения коленвала дизеля;

2. давление системы смазки на входе в дизель;

3. температуру охлаждающей воды на выходе из дизеля;

4. давление масла в редукторе;

5. давление воздуха в пусковых баллонах;

 6. температуру в системе смазки на выходе из дизеля

 Все контрольно - измерительные приборы, необходимые для эксплуатации дизельной установки, должны подвергаться поверке органами государственного и ведомственного метрологического надзора в соответствии с требованиями ГОСТ 8.002-86 "Организация и порядок проведения поверки, ревизии и экспертизы средств измерений".

Устройства для измерения давления. Давление – сила действующая на единицу площади. Давление измеряется: 1атм.=1 =760 мм рт. ст.= 10,33 м в. ст.=0,1 МПа1 бар =0,1

Измерители давлений разделяются на:

а)барометры (для измерения атмосферного давления) манометры (для измерения избыточного давления, выше атмосферного) вакуумметры (для измерения давлений ниже атмосферного). В зависимости от принципа действия и устройства бывают измерители давления: а) жидкостные - представляющие собой U-образную трубку, заполненную подкрашенной водой и имеющую шкалу. При измерении давления, при входе жидкости в U- образный измеритель (рис.1а) будет образовываться разница уровней. Такие приборы обладают высокой точностью измерений,;

б) механические измерители давления (деформационные) применяются для измерения избыточных давлений и бывают: мембранные измеряющие давление до 3МПа. В качестве чувствительного элемента используют резиновые, металлические, резинометаллические мембраны трубчатые пружины (плоские трубки Бурдона изготавливаются из латуни или стали) предел измерений до 25МПа сильфонные представляют собой устройство, состоящее из цилиндра с гофрированными стенками.

 

1. Устройство и принцип действия измерителей температуры. Температура измеряется в градусах Цельсия (отсчет от температуры замерзания воды), Кельвина, 0°К= - 273°С. В зависимости от принципа действия измерители температур применяются в системах смазки, охлаждения, упорных подшипников, выхлопных газов ДВС, температуры в холодильных камерах, воды в котлах. Чувствительные элементы измерителей температур используются как первичные элементы в системах сигнализации, защиты и регулирования. Измерители температур состоят из чувствительных элементов и датчиков отградуированных по шкале температур. Дистанционные измерители температур, как правило, имеют усилители.

 В зависимости от физических свойств тел термометры различаются на: а) термометры расширения жидкостные (спиртовые или ртутные) б)парожидкостные (манометрические – в качестве рабочего тела применяется спирт, эфир, ацетон)

в) дилатометрические (изменяющие форму, длину от нагрева) биметаллические – состоят из спая двух пластин, разнородных металлов имеющих разные коэффициенты линейного расширения.

 

 

 

2. Измерители скорости вращения. Для измерения угловой скорости ДВС, электродвигателей применяют тахометры и работомеры - счетчики работы. В зависимости от конструктивного исполнения, тахометры бывают: стационарные – установленные на двигателе, на местном или дистанционном посту управления переносные – предназначенные для измерения оборотов электродвигателя и периодического контроля стационарных тахометров. В зависимости от принципа действия тахометры разделяются: механические – работающие на принципе изменения центробежной силы от скорости вращения вала. Такой чувствительный тахометр применяется во всех регуляторах оборотов, а также служит в качестве контрольного прибора.

Магнитоиндукционные тахометры  – при вращении постоянного магнита в дисках из немагнитного материала (Al), будут возникать вихревые токи. Магнитное поле вихревых токов будет взаимодействовать с вращающимся магнитным полем постоянных магнитов и закручивает диск на угол, пропорциональный скорости вращения постоянного магнита, благодаря спиральной пружине, стрелочный указатель будет поворачиваться, но не вращаться.

Электрические тахометры – при вращении ротора будет индуцироваться электродвижущая сила пропорционально электродвижущей силе, дальше выпрямитель и милливольтметр, отградуированный по шкале оборотов. В электрическом измерительном устройстве оборотов является тахогенератор, представляющий собой электрическую машину малой мощности постоянного или переменного тока. При вращении ротора в постоянном магнитном поле в обмотках будет индуцироваться ЭДС, пропорциональная частоте вращения, являющаяся выходным сигналом тахогенератора. Напряжение тахогенератора измеряют вольтметром, отградуированным по частоте вращения. а) в) Рис.4.

3. Измерители уровня и расхода. Измерители уровня по применению делятся на две основные группы: - измерители уровня в открытых сосудах - измерители уровня в закрытых сосудах. В зависимости от принципа действия измерители уровня разделяются: поплавковые – применяются для непосредственного измерения, а также для дистанционного реле уровня ДРУ; электрические (УУЖЭК-3) – используются для дистанционного измерения уровня, а также используются в системах сигнализации и регулирования в качестве реле. Чувствительным элементом могут быть резисторы (сопротивления) емкостные или индуктивные.

Расходомеры - для оценки работы СЭУ необходимо знать расход топлива, воды, смазки, пара, жидкости за единицу времени. Расход измеряется: м3/час; л/час; кг/сек; л/сек. Различают: - Мгновенный - Суммарный расход - Средний расход вещества Суммарный - определяется вертушечными расходомерами или мерными бачками путем протекания количества вещества за единицу времени.

Дроссельные расходомеры Для дистанционного измерения расхода применяются логометры (уравнительные мосты). Рис.9. Логометр Ротометрические расходометры Рис.10а работают по принципу изменения проходного сечения между конической трубой 1 и ротором 2. При увеличении расхода вещества ротор будет подыматься, увеличивая проходное сечение; расход определяется визуально.

Вертушечные расходомеры работают как суммирующие. Количество пройденной среды (вещества) будет соответствовать частоте вращения и фиксироваться счетчиком.

4 .Измерители мощности Для определения (мощности) - степени распределения мощности по цилиндрам применяются: индикаторы для снятия гребенок и определения Рс и Рz; пиметры для определения среднеиндикаторного давления Ре; максиметры для определения максимального давления в цилиндрах Рz

Индикатор Пиметр. Индикаторы предназначены для определения индикаторной мощности дизеля по снятой индикаторной диаграмме, представляющей собой запись быстроизменяющегося давления, в зависимости от хода поршня.

Порядок снятия гребенок. Каждая пружина имеет свой масштаб. Выбор пружины осуществляется в зависимости от марки дизеля, ожидаемого максимального давления. 1.Перед началом индиционирования, отбиваем атмосферную линию, открыв при этом кран 3. 2.После этого открывают и продувают индикаторный кран на дизеле и устанавливают индикатор на индикаторный кран. 3.Открываем индикаторный кран, вследствие изменяемого давления газов в цилиндре, поршень 3 будет осуществлять поступательные движения и действовать на пружину 4 и действуя на систему тяг и рычагов будет действовать на карандаш (самописец), который будет рисовать вертикальные линии, пропорционально изменяемому давлению. При отключенной подаче топлива получим Рс, а с топливом Рz. Пиметр предназначен для определения среднеиндикаторного давления за цикл. Работает он следующим образом: после продувки индикаторного крана пиметр, посредством унифицированной гайки, присоединяют к индикаторному крану. Давление газов в цилиндре будет действовать через поршень 7 на систему рычагов 5, пружину 2, успокоитель 3 (обод массивный), на стрелочный указатель 4 по которому можно определить равномерность распределения нагрузки.

Максиметр предназначен для измерения максимального давления в цилиндре дизеля и таким образом можно судить о распределении нагрузки. Он состоит из унифицированной гайки 5, невозвратного клапана 4, крана 3 (стравливающий), охладителя 2, и манометра 1. Такие приборы как индикаторы, пиметры и максиметры удобны для оперативного контроля распределения мощности по цилиндрам, но обладают значительной погрешностью. Торсиометры - наиболее точным методом определения эффективной мощности является торсиометрирование дизелей, при котором, независимо от метеорологических условий и других факторов, можно определить эффективную мощность дизеля. В зависимости от принципа действия торсиометры бывают: - индуктивные - акустические - тензометрические - оптические На схеме показано принципиальное устройство индуктивного торсиометра. Работает он следующим образом: при вращении вала дизеля 1 произойдет закручивание (скручивание) вала между закрепленным барабаном 2 и гребнем втулки 5, вследствие этого изменится индуктивное сопротивление катушек 3, что приведет к нарушению равновесия уравнительного моста 7 т.к. эффективная мощность пропорциональна углу скручивания вала, то милливольтметр 8 покажет (разность потенциалов т. АВ) эффективную мощность.

 Система централизованного контроля Устанавливается на судах со знаком автоматизации А1 и А2 и размещается в ЦПУ

Контрольные вопросы:

1.​Назвать основные системы классификации контрольно-измерительных судовых приборов.

2.​ Пояснить общую констрструкцию приборов для измерения температуры.

3. Обьяснить конструктивные особенности и назначение отдельных составных частей судовых при боров для измерения довления.

4..Дать понятие принципа работы судовых приборов для измерения скорости вращения..

5.Пояснит назначение и работу судовыхприборов для измерения уровня и расхода жидкости.

99