Кузнецов Е.В. Электро-пневматические пуско-реверсивные системы судовых главных дизелей
Подождите немного. Документ загружается.
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МОРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
ИМЕНИ АДМИРАЛА Ф.Ф.УШАКОВА
Кафедра «Судовая электроавтоматика»
ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКИЕ
ПУСКО-РЕВЕРСИВНЫЕ СИСТЕМЫ
СУДОВЫХ ГЛАВНЫХ ДИЗЕЛЕЙ
Учебно-методическое пособие
Дисциплина: Системы управления судовыми энергетическими
процессами.
Специальность 2406 «Эксплуатация электрооборудования и
автоматики судов»
Новороссийск
2006
Методическое пособие «Пуско-реверсивные системы главных судовых
дизелей» разработано профессором кафедры «Судовая электроавтоматика» Е.В.
Кузнецовым.
Пособие рассмотрено и одобрено на заседании кафедры СЭА «____»
__________ 2006 г.
Профессор Е.В. Кузнецов
kuzn@rabler.ru
Начальник кафедры СЭА,
д.т.н. А.Ю. Самойленко
2
О Г Л А В Л Е Н И Е
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.........................................................................................4
В В Е Д Е Н И Е..........................................................................................................5
1 НАЗНАЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ ПУСКО-РЕВЕРСИВНЫХ
СИСТЕМ.....................................................................................................................6
2 УСТРОЙСТВО ПУСКО-РЕВЕРСИВНОЙ СИСТЕМЫ...............................9
3 ТИПОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПУСКО-РЕВЕРСИВНОЙ СИСТЕМЫ............16
4 ФОРМИРОВАНИЕ КОМАНДНЫХ СИГНАЛОВ........................................24
5 УПРАВЛЕНИЕ ТОПЛИВНЫМ НАСОСОМ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ30
6 УПРАВЛЕНИЕ ПОДАЧЕЙ ПУСКОВОГО ВОЗДУХА................................34
7 АЛГОРИТМЫ РАБОТЫ ПУСКО-РЕВЕРСИВНОЙ СИСТЕМЫ............40
7.1 УПРАВЛЕНИЕ ГД С МЕСТНОГО ПОСТА………………………………….44
7.2 ДИСТАНЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ГД ИЗ ЦПУ…………………………..58
7.3 ДИСТАНЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ГД С ХОДОВОГО МОСТИКА………….69
7.4 АВАРИЙНАЯ ОСТАНОВКА ГЛАВНОГО ДИЗЕЛЯ…………………………..70
8 НЕИСПРАВНОСТИ ПУСКО-РЕВЕРСИВНОЙ СИСТЕМЫ....................72
Л И Т Е Р А Т У Р А................................................................................................75
П Р И Л О Ж Е Н И Е.....................................................................................76
3
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ПРС - пуско-реверсивная система;
ВПУ - валоповоротное устройство;
ГД - главный двигатель;
ГПК - главный пусковой клапан;
ДАУ - дистанционное автоматизированное управление;
КМП - клапан медленного проворачивания;
РПВ - распределитель пускового воздуха;
ТНВД - топливный насос высокого давления;
ЦПУ - центральный пост управления;
MCR - максимальная длительная частота вращения дизеля (maximum
continuous revolution)
4
В В Е Д Е Н И Е
Пуско-реверсивная система является составной частью общей системы
управления главным дизелем.
Управление дизелем производится посредством системы дистанционного
автоматизированного управления, которая, в свою очередь, воздействует на дизель
через пуско-реверсивную систему и систему управления топливной рейкой.
Основным типом главных дизелей морских транспортных судов являются
малооборотные дизели, на которых используются электропневматические пуско-
реверсивные системы.
В то же время, учебная и техническая литература содержит недостаточно
материалов по пуско-реверсивным системам данного типа для того, чтобы в
процессе своего обучения будущий судовой специалист мог получить необходимые
знания по данной системе.
В связи с этим, настоящее пособие посвящено содержит:
- рассмотрение назначения и основных функций ПРС;
- перечень требований, которым должны удовлетворять ПРС главных судовых
дизелей;
- описание устройства электропневматических ПРС;
- алгоритмы работы электропневматических ПРС;
- перечень основных неисправностей электропневматических ПРС.
Работа над пособием базировалась на технической документации главных
судовых малооборотных дизелей [10]-[14].
Пособие предназначено для использования в учебном процессе подготовки
судовых электромехаников при изучении дисциплины «Системы управления
судовыми энергетическими процессами».
Пособие может быть полезным и при подготовке судовых механиков.
5
1 НАЗНАЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ ПУСКО-РЕВЕРСИВНЫХ
СИСТЕМ
Пуско-реверсивная система судового главного дизеля является частью общей
системы управления ГД, общая блок-схема которой показана на рис. 1.1.
ПРС производит непосредственное управляющее воздействие на элементы
дизеля.
Рис. 1.1 Укрупненная блок-схема системы управления
главным судовым дизелем.
Пуско-реверсивные системы предназначены для пуска, реверса и остановки
главного дизеля.
ПРС выполняет следующие функции:
- пуск ГД;
- остановку ГД, путем прекращения подачи топлива в цилиндры дизеля
(нормальную и аварийную);
- реверс ГД – то есть изменение направления его вращения.
Пуск ГД может осуществляться раздельным или смешанным способом [10].
Раздельный пуск (главные дизели MAN B&W) производится следующим
образом:
6
- сначала дизель запускается на воздухе;
- после окончания подачи воздуха дизель начинает работать на топливе, расход
которого устанавливается на уровне, специально предназначенном для пуска
дизеля (пусковая подача топлива);
- после начала устойчивой работы дизеля на топливе управление ГД передается
в систему управления его частотой вращения, которая устанавливает расход
топлива на дизель, обеспечивающий его работу с заданной частотой вращения.
При смешанном пуске (дизель Зульцер) пусковой воздух и топливо (на уровне
пусковой подачи) подаются на дизель одновременно.
ПРС должна обеспечивать три способа пуска ГД:
- автоматический пуск с ходового мостика судна;
- дистанционный (ручной) пуск из центрального поста управления в машинном
отделении;
- ручной пуск с местного (аварийного) поста управления, расположенном рядом с
ГД.
К пуско-реверсивным системам судовых главных малооборотных дизелей
предъявляются следующие требования [6, 7, 8]:
- не допускается пуск ГД при:
- включенном валоповоротном устройстве;
- незавершенном реверсе ТНВД и распределителя пускового воздуха;
- ГД не должен запускаться в направлении противоположном заданному;
- не допускается реверсирование ТНВД при включенной подаче топлива;
- в дизелях с раздельным пуском должна быть предусмотрена блокировка,
исключающая работу дизеля на воздухе и топливе одновременно;
- ГД должен останавливаться по сигналу из системы защиты.
Алгоритм пуска ГД должен предусматривать:
- открытие главного пускового клапана и клапана медленного проворачивания ГД;
- поступление управляющего воздуха к распределителю пускового воздуха;
- блокировку заданной с поста управления на мостике или в ЦПУ частоты
вращения ГД или положения топливной рейки;
7
- установку пусковой подачи топлива на уровне 25-40% при нормальном пуске и
60-70% при повторных попытках пуска;
- отключение подачи пускового воздуха и подачу пускового топлива при
достижении на воздухе частоты вращения ГД, обеспечивающей надежную
работу дизеля на топливе (Raf=10-12%)? или по истечении установленного
промежутка времени раскрутки дизеля на воздухе (~2c);
- автоматическое повторение попыток пуска (до двух повторов) в случае неудачи
первых попыток пуска;
- прекращение пуска по истечении заданного промежутка времени или по числу
попыток пуска (не более трех);
- переключение управления топливной рейкой на маневровое устройство ЦПУ
или мостика после начала устойчивой работы ГД на топливе.
Алгоритм реверса ГД должен дополнительно предусматривать:
- отключение подачи топлива при установке рукоятки маневрового устройства в
положение СТОП или при переводе рукоятки через это положение;
- отсечку подачи топлива и блокировку подачи пускового воздуха до завершения
реверса ТНВД и распределителя пускового воздуха;
- блокировку подачи топлива при несоответствии положения распределительных
органов направлению вращения ГД, заданного от маневрового устройства;
- начало контрпуска (подачи пускового воздуха на вращение дизеля в
направлении, противоположном первоначальному) только после снижения
частоты вращения ГД до значения (Rac=25-40%), обеспечивающего надежное и
безопасное торможение ГД воздухом.
8
2 УСТРОЙСТВО ПУСКО-РЕВЕРСИВНОЙ СИСТЕМЫ
Пуско-реверсивная система управляет элементами дизеля и системы
пускового воздуха, обеспечивающими пуск, остановку и реверс дизеля.
К этим элементам относятся [2], [10]:
- главный пусковой клапан,
- клапан медленного проворачивания дизеля,
- распределитель пускового воздуха,
- механизм реверса распределителя,
- пусковые клапаны цилиндров,
- перепускные клапаны топливных насосов высокого давления,
- механизмы реверса ТНВД.
Главный пусковой клапан и клапан медленного проворачивания
предназначаются для подачи воздуха от баллонов пускового воздуха к РПВ и через
него к пусковым клапанам цилиндров в момент начала пуска и для прекращения
подачи воздуха в момент окончания пуска на воздухе.
Распределители пускового воздуха предназначаются для управления
открытием и закрытием пусковых клапанов в зависимости от угла поворота
коленчатого вала дизеля. РПВ могут быть золотникового или дискового типа.
Пусковые клапаны устанавливаются на каждом цилиндре и управляются
пусковым воздухом. Эти клапаны открываются для подачи сжатого воздуха в
цилиндры дизеля при его пуске.
Схема подвода и распределения пускового воздуха приведена на рис. 2.1. На
схеме показано, что пусковой воздух к РПВ подводится параллельно через главный
пусковой клапан (Main starting valve) и клапан медленного проворачивания (Slow
turning).
Механизмы реверса РПВ и ТНВД предназначаются для установки РПВ и
ТНВД в положение для работы ГД на переднем иди заднем ходу.
9
Рис. 2.1 Схема пускового воздуха.
В современных моделях главных дизелей MAN B&W распределительный вал
не реверсируется. При реверсе ГД соответственно переставляются толкатели ТНВД
с помощью пневматического сервомотора для каждого насоса.
Описание устройства перечисленных выше элементов дизеля можно найти в
[2] и [3].
Остановка ГД производится путем открытия перепускного клапана ТНВД [3],
который соединяет напорную полость насоса со сливным трубопроводом.
ТНВД в этом случае не поднимает давление топлива и оно не поступает через
форсунки в цилиндры дизеля.
Современные судовые главные малооборотные дизели [15] имеют
пневматические пуско-реверсивные системы.
Поскольку ПРС должны удовлетворять стандартным требованиям,
рассмотренным выше, и работать практически по одинаковым алгоритмам, то
устройство таких систем имеет много общего.
10