Кузнецов Е.В. Системы автоматизации главных судовых дизелей

Подождите немного. Документ загружается.

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

ИМЕНИ АДМИРАЛА Ф.Ф.УШАКОВА

Кафедра «Судовая электроавтоматика»

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ

СУДОВЫХ ГЛАВНЫХ МАЛООБОРОТНЫХ ДИЗЕЛЕЙ

Учебно-методическое пособие

Дисциплина: Системы управления судовыми энергетическими

процессами.

Специальность 2406 «Эксплуатация электрооборудования и

автоматики судов»

Новороссийск

2006

Учебно-методическое пособие «Электрические системы

автоматизациии 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@rambler.ru

Начальник кафедры СЭА,

д.т.н. А.Ю. Самойленко

О Г Л А В Л Е Н И Е

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.........................................................................................4

В В Е Д Е Н И Е..........................................................................................................5

1 ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМ

АВТОМАТИЗАЦИИ СУДОВЫХ ГЛАВНЫХ ДИЗЕЛЕЙ................................6

2 ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ СУДОВЫХ

ГЛАВНЫХ МАЛООБОРОТНЫХ ДИЗЕЛЕЙ...................................................13

3 СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ГЛАВНОГО ДИЗЕЛЯ...............................................21

4 УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ ГЛАВНЫМ ДИЗЕЛЕМ............................27

5 СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОГО АВТОМАТИЗИРОВАННОГО

УПРАВЛЕНИЯ МАЛООБОРОТНЫМ ДИЗЕЛЕМ........................................33

6 АЛГОРИТМЫ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ДАУ...................................................38

6.1 ПУСК ГЛАВНОГО ДИЗЕЛЯ................................................................40

6.2 МАНЕВРИРОВАНИЕ ГД НА ХОДОВЫХ РЕЖИМАХ...........................45

6.3 ОСТАНОВКА ГЛАВНОГО ДИЗЕЛЯ.....................................................46

6.4 РЕВЕРСИРОВАНИЕ ГЛАВНОГО ДИЗЕЛЯ............................................47

ПРИЛОЖЕНИЕ.......................................................................................................51

Л И Т Е Р А Т У Р А..................................................................................................61

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АПС - аварийно-предупредительная сигнализация

ВПУ - валоповоротное устройство;

ГД - главный двигатель;

ГПК - главный пусковой клапан;

ДАУ - дистанционное автоматизированное управление;

КМП - клапан медленного проворачивания;

МУМ - маневровое устройство мостика;

МУЦПУ - маневровое устройство центрального поста управления;

MCR - максимальная длительная частота вращения дизеля (maximum

continuous revolution);

МОД - малооборотный дизель;

ПРС - пуско-реверсивная система;

РПВ - распределитель пускового воздуха;

ТНВД - топливный насос высокого давления;

ЦПУ - центральный пост управления;

ЭМ - электромагнитный.

В В Е Д Е Н И Е

К настоящему времени системы дистанционного автоматизированного

управления главными дизелями морских судов, начиная с 1960-х г.г., прошли

большой путь развития, в начале которого они характеризовались большим

разнообразием по устройству и функциям.

К началу 3-го тысячелетия практически выработался общий подход к

разработке систем ДАУ.

Системы ДАУ главных дизелей на данном уровне их развития:

- являются распределенными микропроцессорными системами, когда каж-

дый основной модуль системы имеет отдельный микропроцессор, и линии

связи объединяют эти модули в единую систему ДАУ;

- являются полностью электрическими, взаимодействующими с пневматиче-

скими пуско-реверсивными системами ГД

Применение микропроцессоров дает широкие возможности настройки

параметров систем и изменения алгоритмов их работы для каждого

конкретного случая.

Системы предоставляют обслуживающему персоналу максимум

информации в удобной форме о состоянии ГД и самой системы ДАУ,

позволяющей персоналу принимать обоснованные решения по управлению

ГД при его нормальной работе и в аварийных ситуациях.

Это предъявляет к судовым механикам и электромеханикам (согласно

ПДМНВ 78/95) специальные требования по их компетентности в части

систем ДАУ:

- иметь достаточные знания об устройстве систем и принципе их действия,

- квалифицированно выполнять управление ГД посредством систем ДАУ,

- уметь выполнять эксплуатационную настройку систем,

- определять неисправности и отказы элементов систем и устранять их.

В то же время в технической и учебной литературе отсутствуют

достаточно подробные сведения по современным системам ДАУ.

В связи с этим, данное учебное пособие предназначено для подготовки

в учебных заведениях морского флота судовых электромехаников и

электромехаников на требуемом уровне их компетентности в области

современных систем ДАУ.

Пособие разрабатывалось на базе систем, разработанных ведущими

фирмами в этой области [17] - [21].

Пособие также может быть использоваться в курсах дополнительного

профессионального образования судовых специалистов.

Для работы с данным пособием обучаемые должны иметь знания:

- по устройству и эксплуатации главных судовых дизелей [1], [2], [9], [14];

- по автоматизации судовых энергетических установок и главных дизелей [4],

[8], [15], [16];

- по судовой электронике и микропроцессорным системам управления [6],

[13].

1 ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ СУДОВЫХ ГЛАВНЫХ ДИЗЕЛЕЙ

Система автоматизации главного судового дизеля представляет собой

часть комплекса средств автоматизации судовой энергетической установки.

Назначением системы автоматизации судового главного дизеля

является:

- управление режимами работы ГД,

- защита ГД в аварийных ситуациях,

- представление оператору информации о состоянии ГД и самой системы ав-

томатизации.

От работоспособности автоматизации главного дизеля зависит

безотказность работы ГД и безопасность всего судна.

В связи с этим, основные принципы построения и функционирования

систем автоматизации ГД регламентируются нормативными документами

морских классификационных обществ и, в частности, Регистром РФ [10].

Общее описание, классификацию и характеристики систем

автоматизации ГД можно найти в литературе, например, в [4], [8], [15].

Приведенные далее сведения по системам автоматизации ГД

соответствуют упомянутым выше нормативным документам.

Для судовых главных дизелей основными функциями их систем

автоматизации являются:

- пуск, остановка, реверс, и изменение частоты вращения ГД,

- изменение частоты вращения ГД по временным программам, обеспечи-

вающим отсутствие тепловых перегрузок дизеля;

- ограничение частоты вращения и расхода топлива на ГД также для предот-

вращения его перегрузок;

- аварийное изменение частоты вращения ГД с максимально возможной ско-

ростью;

- аварийная остановка ГД с постов управления или по сигналам из системы

защиты;

- снижение частоты вращения ГД до безопасного уровня по сигналам из сис-

темы защиты;

- контроль состояния системы автоматизации ГД как при работающем, так и

при неработающем дизеле;

- исполнительная (световая), аварийная и аварийно-предупредительная (све-

товая и звуковая) сигнализации.

Устройство и алгоритмы работы системы автоматизации главного

дизеля должны обеспечивать выполнение приведенных выше функций

системы и работу ГД при выполнении рассмотренных далее требований и

условий.

Пуск ГД должен выполняться при соблюдении следующих условий:

- запрет пуска ГД в направлении, противоположном заданному;

- запрет пуска ГД при включенном валоповоротном устройстве;

- запрет перемещения распределительных органов при включенной подаче

топлива;

- запрет подачи пускового воздуха:

- до завершения установки распределительных органов в заданное

положение,

- при включенной подаче топлива,

- при давлении пускового воздуха ниже значения, гарантирующего пуск

холодного дизеля;

- запрет подачи топлива:

- до завершения установки распределительных органов в заданное положе-

ние,

- для дизелей с раздельным пуском до завершения раскручивания ГД на

воздухе, то есть до достижения минимальной частоты вращения, обеспе-

чивающей работу дизеля на топливе;

- прекращение подачи на ГД пускового воздуха при состоявшемся пуске ГД

(после достижения ГД минимальной частоты вращения при его устойчивой

работе на топливе);

- прекращение пуска ГД при автоматическом пуске:

- после трех неудачных попытках пуска,

- по превышении длительности пуска заданного предельного времени пуска,

- по превышении длительности медленного проворачивания заданного пре-

дельного времени;

- подача пускового воздуха при реверсе ГД после снижения частоты враще-

ния ГД до значения, обеспечивающего нормальный реверс, а в случае не-

обходимости до значения, допускающего экстренный (аварийный) реверс.

При работе ГД на ходовых режимах должно выполняться

следующее:

- задание режимов работы ГД производится с ходового мостика или из ЦПУ

машинного отделения с помощью одного органа (рукоятки управления);

- все промежуточные операции по выводу ГД на заданный режим выполня-

ются автоматически;

- рукоятка управления ГД может перемещаться с любой скоростью из на-

чального положения в любое конечное положение.

- сохранение с точностью до 10% заданного режима работы ГД в тече-

ние 5 мин при исчезновении электро- или пневмопитания;

- отмена любой команды до ее завершения и выполнение последней заданной

команды;

- быстрое прохождении зон критической частоты вращения и запрет работы

дизеля в этих зонах;

- прекращение подачи топлива в ГД, если:

- рукоятка управления ГД находится в положении Стоп или проходит через

это положение,

- вращение вала в процессе реверса не соответствует заданному направле-

нию,

- поступил сигнал аварийной остановки ГД из системы защиты.

После аварийной остановки главный дизель не должен

автоматически запускаться после исчезновения сигнала аварийной

остановки.

После аварийного снижения частоты вращения главный дизель не

должен самопроизвольно изменять режим работы после исчезновения

сигнала аварийного снижения частоты вращения.

Согласно классификации [15] системы ДАУ главных судовых дизелей

характеризуются следующими признаками:

- по способу соединения с ГД они являются системами навешенного (уни-

версального) типа, подключаемыми к штатным органам управления двига-

телем (к входным управляющим элементам пуско-реверсивной системы и

топливной рейке);

- по характеру взаимодействия со штатной пуско-реверсивной системой ГД

они считаются системами зависимого типа, поскольку включены последо-

вательно со штатной ПРС;

- по совмещению маневрового устройства с машинным телеграфом – совме-

щенными системами;

- по гибкости структуры и объему выполняемых функций – это гибкие сис-

темы, так как набор функций и алгоритмы их выполнения могут изменяться

в зависимости от конкретных требований (что обеспечивается применением