Державний вищий навчальний заклад

ДЕРЖАВНИЙ КОМІТЕТ РИБНОГО ГОСПОДАРСТВА УКРАЇНИ

ОДЕСЬКЕ МОРЕХІДНЕ УЧИЛИЩЕ РИБНОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ ім. О.СОЛЯНИКА

КЕРЧЕНСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО МОРСЬКОГО ТЕХНОЛОГІЧНОГО УНІВЕРСІТЕТУ

ОСНОВИ СУДНОВОЇ ЕЛЕКТРОАВТОМАТИКИ

Методичні рекомендації та вказівки

Щодо організації і проведення самостійних робіт

З вивчення навчального матеріалу курсантами

Спеціальності 5.07010407

«Експлуатація електрообладнання та автоматики суден»

Кваліфікації «Судновий електромеханік»

Навчально-методичний посібник

ОМУ РП

__.___.__

Одеса

 

Методичні рекомендації і вказівки

Розробив викладач

________________ М.Є.Михайлов.

 

 

Розглянуто і схвалено на засіданні

циклової комісії електромеханічних

дисциплін ___ _________ 2013 н.р.

Протокол № ____

Голова комісії ____________ М.Є.Михайлов.

 

 

Затверджую

Заступник начальника училища

З навчальної роботи

_____________ Н.О.Мельник

____ _____________2013 р.

 

Вступ. Зміст дисципліни та її місце в навчальному процесі. Суднова електроавтоматика та автоматизація суден. Сучасний стан автоматизації морських суден та її перспектива розвітку.

Автоматизация судов — это процесс, при котором функции управления судном и его оборудованием, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и техническим устройствам. Автоматизация судовождения обеспечивает безопасность рейсов судов. При автоматизации судовых энергетических установок повышается надежность и экономичность работы оборудования, увеличивается производительность и улучшаются условия труда плавсостава, сокращается его численность.

Различают частичную и комплексную автоматизацию. В 40—50-х гг. началась автоматизация отдельных механизмов на судах.

Работы в области комплексной автоматизации отечественных судов были начаты в 60-х годах. На судах типа «Новгород» было реализовано шесть различных программ автоматизации, что дало возможность накопить значительный опыт эксплуатации автоматизированных судов. Полученные результаты отражены в Правилах Регистра.

Надзору на судне подлежат системы автоматизации главных двигателей, котельной установки, судовой электростанции, системы компрессоров сжатого воздуха, осушительной системы, вспомогательных механизмов и др.

Межремонтный ресурс автоматизированного оборудования должен быть не менее 25 тыс. ч, ежегодная наработка оборудования без подрегулировок и наладок должна составлять не менее 5 тыс. ч.

Элементы и устройства автоматизации должны безотказно работать при длительном крене судна до 22,5 ° и длительном дифференте до 10°, а также при бортовой качке до 45 ° с периодами 5—17 сек.

Все оборудование автоматизации конструируют, или выбирают по принципу «выход из строя в безопасную сторону».

На современных автоматизированных судах общее число средств так называемой «периферийной автоматики» достигает 500—700 ед. Практика эксплуатации показывает, что именно эта аппаратура наименее надежна. Многочисленные датчики и сигнализаторы имеют ресурсные характеристики в 2—2,5 раза ниже, чем гарантированный ресурс самих комплексных систем автоматизации. Характеристики надежности комплексных систем автоматизации, поставляемых на флот, гарантируются разработчиками без учета входящих в системы датчиков. При гарантированном техническом ресурсе автоматизированного комплекса, равном 25 тыс. ч, и суммарной наработке на отказ не менее 5 тыс. ч до 75 % входящих в него датчиков имеют технический ресурс 5—10 тыс. ч и фактическую наработку не более 2—3 тыс.

Первостепенными задачами на современном этапе развития автоматизации являются: повышение надежности элементной базы; организация технического обслуживания систем автоматизации в судовых условиях и в порту; подготовка кадров, способных технически грамотно эксплуатировать системы автоматизации и выполнять необходимые профилактические мероприятия.

В качестве основных понятий приняты следующие:

- система автоматизации — это совокупность элементов и устройств для создания конструктивного и функционального целого, предназначенного для выполнения определенных функций в области управления, контроля и защиты;

- элемент системы автоматизации — это самостоятельный в конструктивном отношении прибор (или устройство), используемый в системе автоматизации (например, реле, измерительное устройство, сервопривод, датчик, исполнительный механизм, усилитель). Автоматизированными объектами могут быть: двигатель, котельная установка, судовые системы или другие устройства, оборудованные системами и устройствами автоматического регулирования, управления, контроля и защиты;

- управление — это процесс задания, поддержания режима работы объекта на основе анализа информации о его состоянии. Все виды управления могут быть непосредственными (местными) или дистанционными. В системах дистанционного автоматизированного управления (ДАУ) должна быть обеспечена возможность дистанционного задания одним органом управления требуемых режимов работы при автоматическом выполнении промежуточных операций по заданной программе и исключена возможность одновременного управления с разных постов;

- регулирование — такой процесс управления непрерывными режимами, при котором параметр, характеризующий режим, поддерживается в заданных пределах постоянным или изменяющимся по определенной программе, реализуемой регулятором;

- регулятор — автоматическое устройство, воспринимающее отклонение некоторого значения от заданного и воздействующее на процесс в сторону восстановления регулируемого параметра. Существует множество регуляторов, которые можно классифицировать по разным признакам (например, регулятор уровня гидравлический с изодромной обратной связью, регулятор уровня электрический без обратной связи).

Регуляторы могут быть: по виду используемой энергии — прямого действия, гидравлическими, пневматическими, электрическими, комбинированными; по типу обратной связи — без обратной связи, с жесткой обратной связью, с изодромной обратной связью, комбинированными. Кроме того, по параметрам регулирования могут быть регуляторы давления, температуры, уровня, частоты вращения и д.р.;

- регулируемая величина — физический показатель, характеризующий состояние происходящего в объекте регулирования процесса. Регулируемыми величинами применительно к судовым установкам являются частота вращения двигателя, температура воды, масла и пара, уровень воды в котле, топлива и масла в емкости, давление пара, воды, масла и т. д.

На судах широкое распространение получают вычислительная техника, микропроцессоры и микроЭВМ. В перспективе с помощью судовой системы обработки данных могут быть решены вопросы:

- фиксирования части оперативной информации, связанной с эксплуатацией технических средств (ТС) и используемой до очередного заводского ремонта (отклонение параметров от допустимых пределов, срабатывание средств защиты, переключение механизмов и т. п.);

- регистрации отчетно-статистической информации, используемой после завершения эксплуатационного цикла для последующего анализа состояния ТС и уровня их технического обслуживания с целью определения и планирования мероприятий по улучшению эксплуатационных характеристик оборудования и судна в целом;

- возможности восстановления последовательности событий при анализе аварийных ситуаций;

- сокращения до минимума трудозатрат экипажа на ведение судовой отчетности и переход к автоматическому заполнению машинного журнала;

- создания предпосылок к автоматизированной обработке документов судовой отчетности на разных уровнях.

 

Основні визначення: автоматизація, автоматичне управління, автоматичне регулювання, пристрої автоматизації, автоматичний захист. Автоматизована система управління, комплексні системи управління та групові системи управління, інформаційні системи, системи диагностування та прогнозування технічних засобів, дистанційне автоматизоване управління.

Слова «автоматизация» и «автоматика» происходят от греческого слова «автоматос», что означает «самодействующий».

Автоматика — это наука об общих принципах и методах по­строения автоматических систем, т. е. систем, выполняющих поста­вленные перед ними цели без непосредственного участия человека.

Автоматизация — использование принципов автоматики, а также технических средств, реализующих эти принципы в различных отраслях народного хозяйства, в том числе и на морском флоте.

Системы автоматического регулирования (САР) отличаются от систем автоматического управления тем, что в последних проис­ходит как формирование поведения объекта на основании цели управ­ления в виде задающих (управляющих) воздействий, так и их испол­нение.

В САР происходит лишь их отработка, а сами управляющие воздействия, поступающие на элемент сравнения, считаются заданны­ми. Проблема автоматического управления является более общей и выходящей за рамки автоматического регулирования.

Автоматические системы делятся на два основных класса: цикли­ческие (разомкнутые), действующие по жесткой программе, и ацикли­ческие (замкнутые), действующие на основе принципа обратной связи.

Принцип обратной связи заключается в том, что оптимальное по­ведение объекта (двигателя, судна и т. д.) сравнивается с его действи­тельным поведением и получающаяся при этом ошибка используется для того, чтобы свести ее к нулю или сохранить в заданных пределах.

Автоматическим регулированием называется поддержание постоянными или изменение по заданному закону пара­метров, влияющих на работу объекта регулирования, осуществляемое без участия человека. На изменение параметров может воздействовать внешняя среда (внешнее воздействие) или одна часть системы на дру­гую (внутреннее воздействие).

Каждый объект управления (регулирования) имеет управляемый параметр и исполнительный орган. В общем случае и тех и других может быть несколько. Управляемый (регулируемый) пара­метр — физическая величина, характеризующая работу системы ν подлежащая регулированию, например курс судна, частота вращения напряжение генератора и т. п. Исполнительный орган — элемент или техническое устройство, осуществляющее непосредствен­ное воздействие на объект управления по сигналам управления. Ими могут быть: для судна — перо руля, для дизеля — рейка топливного насоса, для электродвигателя или генератора — обмотки возбуждения, пары полюсов н т. п.

Автоматизация управления объектом — ос­нащение объекта средствами автоматизации для полного или частич­ного освобождения человека от выполнения операций по сбору и обработке информации, определения управляющих параметров и исполне­ния воздействия.

Средства автоматизации — системы управления и информационные системы, вычислительные машины и комплексы, при­боры vi устройства, осуществляющие управление объектом. Система ₍ управления объектом — функционально и конструктивно законченное изделие, обеспечивающее управление объектом.

Автоматическое управление — совокупность опе­раций, необходимых для пуска, автоматической защиты автоматических устройств и остановки процесса. Если же требуется только поддержа­ние заданного значения или изменение регулируемых параметров, то говорят об автоматическом регулировании. Например, автоматический пуск резервного дизель-генератора относится к автоматическому уп­равлению, а стабилизация напряжения генератора — к автоматическо­му регулированию.

Автоматическая защита — автоматическое управле­ние техническими средствами, обеспечивающее предотвращение ава­рийной ситуации.'

Ручное управление осуществляется воздействием человека непо­средственно на исполнительные органы объекта путем местного или дистанционного управления. Местное управление выполняется опе­ратором из того же помещения, где расположен управляемый объект или в непосредственной близости от него. При дистанционном управле­нии задаваемые команды исполняются после воздействия человека на органы управления, расположенные на расстоянии от объекта регу­лирования.

Автоматизированной системой управле­ния (АСУ) называется совокупность управляемого объекта и техни­ческих средств, осуществляющих автоматизированное управление с участием человека.

Под дистанционным автоматизированным управлением (ДАУ) по­нимается управление с автоматическим выполнением по команде чело­века функционально связанных совокупностей операций сбора и обра­ботки информации о состоянии объекта и внешней среды, выработки решений о воздействии на исполнительные органы и их исполнения. Комплексные системы управления (КСУ) тех- ническими средствами — это единые системы, управляющие всеми Техническими средствами судна. Составными частями КСУ, в частности, являются информационная судовая система, групповая система управления и система технического диагностирования.

Информационная судовая система обеспечивает выдачу информа­ции о состоянии технических средств в систему управления (СУ) и (или) операторам.

Групповая система управления (ГСУ) техниче­скими средствами — составная часть КСУ, выделенная как самостоя­тельное изделие в соответствии с принятыми принципами комплек­тования.

Система технического диагностирования — комплекс средств, осу­ществляющих определение технического состояния системы по прави­лам, установленным соответствующей документацией с выдачей инфор­мации о месте и причинах дефектов. Наряду с диагностированием мо­жет выполняться прогнозирование состояния технических средств, под которым понимается определение технического состояния объекта на предстоящий интервал времени.