Кузнецов Е.В. Системы автоматизации главных судовых дизелей
Подождите немного. Документ загружается.
Изменение режима работы ГД с мостика производится установкой
(поворотом) рукоятки маневрового устройства ГД в положение,
соответствующее заданному режиму.
Рис. 4.2 Схема маневрового устройства на ходовом мостике.
Система ДАУ после этого автоматически выполняет все операции
вывода ГД на заданный режим.
Если в исходном состоянии ГД был в остановленном состоянии,
система ДАУ производит автоматический пуск дизеля.
Маневровое устройство содержит два микровыключателя 1 и 2, один из
которых выдает сигнал при установке рукоятки управления на заданный
режим переднего хода, а второй – заднего хода.
Поворот рукоятки управления ГД вызывает перемещение ползунка
переменного резистора 3. Изменение сопротивления резистора затем
преобразуется в системе ДАУ в сигнал заданной частоты вращения ГД.
31
В ЦПУ может быть установлено аналогичное маневровое устройство
(рис. 4.2), и в этом случае из ЦПУ также будет выполняться полностью
автоматическое управление режимами работы ГД.
Во многих случаях является предпочтительным, чтобы при управлении
из ЦПУ судомеханик имел большую возможность воздействия на ГД при его
пуске.
Для этих целей предусматривается ручной дистанционный пуск ГД,
при котором судомеханик устанавливает:
- продолжительность пуска ГД на воздухе,
- величину и продолжительность пусковой подачи топлива.
Схема маневрового устройства с функцией ручного дистанционного
пуска приведена на рис. 4.3.
Рис. 4.3 Схема реверсирующего маневрового устройства в ЦПУ.
32
Данное маневровое устройство также совмещено с машинным
телеграфом.
Рукоятка управления ГД имеет два дополнительных фиксированных
положения для пуска ГД на передний или задний ход.
Пуск ГД производится судовым механиком следующим образом:
- рукоятка устанавливается в положение пуска на заданный ход,
- на ГД начинает подаваться пусковой воздух,
- когда механик решит, что частота вращения ГД достигла значения, при ко-
тором возможен перевод дизеля на работу на топливе, он устанавливает ру-
коятку управления в положение пусковой подачи топлива,
- когда механик оценит, что ГД начал устойчиво работать на топливе, он ус-
танавливает рукоятку в положение заданного режима.
Маневровое устройство содержит следующие элементы:
- микровыключатели переднего и заднего хода 1 и 2,
- переменный резистор 7 задания частоты вращения ГД,
- микровыключатель 3, выдающий сигнал при нахождении рукоятки в поло-
жениях Стоп или Пуск,
- микровыключатель 4, выдающий сигнал при нахождении рукоятки в поло-
жении Пуск,
- микровыключатель 5, выдающий сигнал в систему управления частотой
вращения при нахождении рукоятки в положении Стоп,
- микровыключатель 6, выдающий сигнал снятия блокировки открытия пере-
пускного клапана ТНВД при нахождении рукоятки в положении Стоп.
Иногда в ЦПУ используются маневровые устройства, посредством
которых ГД не реверсируется (см. рис. 4.4).
В этом случае маневровое устройство и машинный телеграф в ЦПУ
разделены.
33
Рис. 4.4 Схема нереверсирующего маневрового устройства в ЦПУ.
Сигналы реверса ГД при этом формируются рукояткой машинного
телеграфа с помощью микровыключателей 1 и 2.
Остальные элементы маневрового устройства аналогичны элементам,
маневрового устройства на рис. 4.3.
34
5 СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОГО АВТОМАТИЗИРОВАННОГО
УПРАВЛЕНИЯ
МАЛООБОРОТНЫМ ДИЗЕЛЕМ
Система дистанционного автоматизированного управления (система
ДАУ) судовым главным малооборотным дизелем предназначена:
- для пуска, остановки и реверса ГД ,
- для управления частотой вращения ГД на ходовых режимах.
Общая функциональная схема системы ДАУ (как части системы
автоматизации ГД) показана на рис. 1.1.
Система ДАУ состоит из следующих частей:
- маневровые устройства управления ГД на постах ходового мостика и ЦПУ
машинного отделения,
- система формирования команд управления ГД,
- система управления частотой вращения ГД.
Задание режима работы ГД производится поворотом рукоятки
управления на маневровом устройстве так, как это рассмотрено в разделе 3.
Сигналы положения рукоятки и состояния микровыключателей
маневрового устройства поступают в систему формирования команд.
Система формирования команд конструктивно является частью
главного модуля управления ГД (рис. 2.1.), в микропроцессоре которого
вырабатываются:
- сигналы управления пуско-реверсивной системой,
- сигнал заданной частоты вращения ГД для системы управления частотой
вращения.
Электрические выходные сигналы системы формирования команд из
главного модуля поступают на 4 электромагнитных клапана, пневматические
сигналы на выходе которых управляют работой ПРС [7].
35
В зависимости от состояния электромагнитных клапанов ПРС
выполняет пуск или остановку ГД.
Реверс заключается в остановке ГД и пуске его в направлении,
противоположном первоначальному.
Система команд формирует управляющие сигналы таким образом,
чтобы выполнялись все рассмотренные выше требования и условия по работе
системы ДАУ.
Система управления частотой вращения перемещает топливную рейку
так, чтобы частота вращения ГД соответствовала ее заданному значению.
При этом данная система обеспечивает выполнение рассмотренных
ранее ограничений на изменение заданной частоты вращения и расход
топлива.
Схема формирования и прохождения сигналов управления ГД
приведена на рис. 5.1.
При дистанционном управлении (через систему ДАУ) режим работы
ГД задается маневровыми устройствами мостика МУМ или центрального
поста управления МУЦПУ.
С мостика задаются следующие командные сигналы:
- заданная частота вращения дизеля ЗЧВД,
- работа ГД на переднем ходу ПХ,
- работа ГД на заднем ходу ЗХ.
Из ЦПУ дополнительно задаются командные сигналы:
- пуска дизеля Пуск,
- Стоп-Пуск, который действует, когда рукоятка управления находится в
положениях Стоп или Пуск.
При аварийном управлении команды задаются с местного поста в
машинном отделении в виде пневматических сигналов.
Командные сигналы МУМ поступают в систему формирования команд,
где в программном модуле управления с мостика микропроцессора системы
36
ДАУ вырабатываются сигналы автоматического управления ГД с учетом
всех необходимых запретов и блокировок, рассмотренных в разделе 1.
Рис. 5.1 Схема формирования и прохождения сигналов управления
главным дизелем.
Дополнительно к рассмотренным выше сигналам программный модуль
выдает сигналы:
- пусковой подачи топлива ППТ,
- тяжелого пуска дизеля ТПД (при неудачной первой попытке пуска).
Рассматриваемая схема (рис. 5.1) соответствует случаю, когда из ЦПУ
пуск и остановка ГД производится вручную дистанционно (см. раздел 4).
37
Поэтому МУЦПУ (рис. 4.3) само формирует все командные сигналы.
Программный модуль управления из ЦПУ в данном варианте только
проверяет выполнение запретов и блокировок и формирует сигналы ППТ и
ТПД.
Выбор поста управления ГД, с которого командные сигналы будут
поступать на дизель производится переключателем постов системы ДАУ.
После данного переключателя командные сигналы с выбранного поста
поступают на блок из 4-х электромагнитных клапанов, в которых
электрические сигналы преобразуются в пневматические.
Выходные сигналы блока клапанов и пневматические командные
сигналы с поста местного управления поступают на переключатель между
местным и дистанционным управлением.
Пневматические сигналы выбранного типа управления после этого
переключателя поступают в пуско-реверсивную систему и по алгоритму
работы ПРС управляют:
- сигналы ПХ и ЗХ механизмами реверса топливных насосов высокого дав-
ления и распределителем пускового воздуха ГД;
- сигнал Стоп-Пуск открытием/закрытием перепускных клапанов ТНВД, то
есть подключением/отключением подачи топлива на ГД;
- сигнал Пуск открытием главного пускового клапана и клапана медленного
проворачивания ГД, то есть подачей пускового воздуха на ГД.
На систему управления частотой вращения ГД от переключателя
постов управления поступают сигналы:
- заданная частота вращения ЗЧВД,
- положение Стоп рукоятки управления ГД,
- пусковая подача топлива ППТ,
- тяжелый пуск дизеля ТПД,
- аварийная остановка дизеля АОД,
- аварийное снижение частоты вращения дизеля АСЧ.
38
Исполнительный механизм системы перемещает топливную рейку
дизеля ТР, которая устанавливает расход топлива на дизель на уровне,
обеспечивающем работу ГД с заданной частотой вращения.
Если ГД снабжен системой управления углом подачи топлива в
цилиндры дизеля (VIT – variable timing injection), то система управления
частотой вращения управляет также механизмами изменения угла подачи
топлива в цилиндры PVIT.
Система защиты ГД получает сигналы от параметров дизеля, по
которым вырабатываются сигналы:
- аварийной остановки дизеля АОД,
- аварийного снижения частоты вращения АСЧ.
Кроме того, через систему защиты выполняется ручная аварийная
остановка ГД кнопками КнАМ, КнАЦПУ, КнАМО, расположенными на
постах управления ГД.
Сигнал аварийной остановки АОД поступает в ПРС и открывает
перепускные клапаны ТНВД, тем самым отсекая подачу топлива на дизель.
39
6 АЛГОРИТМЫ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ДАУ
В данном разделе рассматривается управление судовым главным
малооборотным реверсивным дизелем посредством системы ДАУ, когда
режимы работы ГД задаются с маневрового устройства ходового мостика.
Работа системы ДАУ поясняется с помощью блок-схем алгоритмов
работы системы, а также с помощью графиков переходных процессов
изменения параметров системы ДАУ и движительного комплекса судна.
Переходные процессы соответствуют следующим техническим данным
судна:
- водоизмещение 50000 м куб.,
- номинальная скорость судна 14 узлов,
- номинальная эффективная мощность ГД 10200 кВт,
- номинальная частота вращения ГД 100 об/мин.
Графики переходных процессов приведены в приложении.
Процессы получены на компьютерном тренажере, разработанном
автором.
Тренажер содержит математические модели:
- движительного комплекса судна (ГД, корпус судна, гребной винт),
- пуско-реверсивной системы ГД,
- системы ДАУ,
- системы управления частотой вращения ГД.
Общее представление о тренажере дает рис. 6.1, на котором показана
главная панель тренажера.
40