§ 4.3. Системы управления гд

Объем автоматизации и требования, предъявляемые к ней.

Автоматизация СЭУ 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 СССР установил автоматизирован­ным судам два знака: А1 —уровень автоматизации СЭУ, обес­печивающий безвахтенное обслуживание; А2 — уровень авто­матизации СЭУ, обеспечивающий безвахтенное обслуживание МО и несение вахты одним механиком на ЦПУ.

Требования, предъявляемые к автоматизации СДУ по классу А1, следующие:

• безвахтенное обслуживание без дистанционного контроля, а только по обобщенной сигнализации;

• автоматизированное управление ГД с мостика или из ру­левой рубки (наличие реверсографа обязательно);

• автоматизированное или дистанционное управление из ЦПУ;

• наличие необходимых устройств для экстренной остановки ГД;

• автоматизированное управление насосами, обслуживающими ГД и ДГ, воздушными компрессорами, ВК и УК; терморегули­рование систем охлаждения и смазки ГД и ДГ, топлива в расход* ных цистернах, жидкостей перед сепараторами; воздухоподготов­ка для пневмоавтоматики; регулирование вязкости тяжелого

4. топлива и смазки цилиндров, измерение уровней в расходных и отстойных топливных цистернах; сигнализация по опасным значе­ниям в цистернах МО; программное управление разгрузкой се­параторов тяжелого топлива, а также сигнализация и защита по переливу сепарируемой жидкости;

• дистанционный из ЦПУ пуск ДГ с автоматической синхро­низацией, приемом и распределением нагрузки;

• автоматический пуск находящегося в горячем резерве ДГ при полном обесточивании судна;

• автоматический пуск резервного ДГ при перегрузке рабо­тающих ДГ 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 МО обобщенных сигналов от АПС, тифонов и те­леграфов, предусмотренных в ЦПУ;

• разделение обобщенной сигнализации на «критическую» и «некритическую»;

• сигнализация в рулевой рубке о наличии вахтенного в ЦПУ;

• контроль параметров работы ГД: 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 йараметров раббты ДГ: 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'си- стеме охлаждения;

• сигнализация о потере питания и контроль исправности цепей аварийной защиты и сигнализации, а также систем ДАУ главными механизмами;

• обеспечение быстрой локализации аварий в средствах авто­матизации;

• обеспечение автоматического обнаружения неисправностей в устройствах управления, АПС, АЗ главных механизмов, а так­же в системах сигнализации осушения МО;

• резервирование отдельных блоков и элементов автоматики в необходимых случаях.

В системе автоматизации СДУ по классу А2 (в отличие от класса А1) предусматривается: вахтенное обслуживание из ЦПУ с дис­танционным контролем; ручной дистанционный запуск резервного ДГ; обнаружение с помощью приборов индивидуального контроля неисправностей в средствах автоматизации, в устройствах управ­ления, АПС, АЗ главных механизмов, а также в системах сиг­нализации осушения МО.

В табл. 4.3. приведены типы САУ дизельных установок неко­торых морских судов.

Т а 6 л и ц а 4.3. Типы САУ дизельных установок некоторых автоматизированных судов

Судно	Марка дизеля, фирма	Тнп САУ
«Комсомолец Таджикистана»,	RD-76, «Зульцер»	ЭП
«Новгород», «Новомирго-
род» (с ВРШ)
«Великий Октябрь», «Светло­	ДКРН 74/160, «Бурмейстер и	п
горск», «50-летие Октября»	Вайн»
«Владимир Ильич»	K8Z 70/120Е, MAN \
«Красноборск»	50VTBF-110, «Валмет» !	О
«Прибой»	DM 760/1500VGS, «Гетавер- )	Cf
	кен» ;
«Котовский»	758S, «Фиат»	э
«Комсомольск»	18U50HU, «Бурмейстер и Вайн»	эп
«Анатолий Васильев»	14V 52/55А, MAN	эп
«Капитан Гаврилов»	ДКРН 80/160, «Бурмейстер и
	Вайн»
Примечание. ЭП — электропиевматическая;П — пневматическая; Э —
электрическая.

Автоматизация СЭУ о использованием ЭЦВМ решает задачи не только автоматизации обслуживания технических средств, но и оптимизации эксплуатационных режимов работы СЭУ. Ос­новным итогом использования систем автоматизации с примене­нием ЭЦВМ является возможность уменьшения численности эки­пажа до 10—15 чел. и экономия ГСМ. Судовая микро-ЭВМ опре­деляет действительную скорость судна и расход топлива, а также оптимальную скорость судна и экономию топлива. Для этого в ЭЦВМ через дисплей вводятся: расстояние между портами рейса, требуемое время прибытия в порт назначения, удельный расход топлива при различных скоростях судна. Зная расход топлива и скорость судна, можно определять - периодичность очистки кор­пуса судна или замены винта и потерю мощности ГД. Эта система позволяет регулярно корректировать оставшееся расстояние вследствие воздействия ветров, течений и т. п.

Типы систем управления ГД. Система управления «3 а л и в-М» (второе поколение) внедряется в оте­чественное судостроение с 1981 г., по своим характеристикам она отвечает лучшим мировым стандартам. «Залив-М» решает следующие задачи:

• контроль и сигнализация всех объектов СЭУ — система «Шипка-М» с регистратором «выбега» параметров;

• управление механизмами СЭУ, обеспечивающими работу ГД, — «Прибой-М»;

• управление электростанцией и распределением электро­энергии — «Ижора-М»;

• управление общесудовыми системами — «Нарочь-М»;

• централизованный контроль и управление питанием комп­лекса — «Тангенс-М»;

• управление грузовой и балластной системами (для танке­ров) — «Ильмень-М»;

• управление системой инертных газов (для танкеров) — «Виктория-М»;

• управление приводными двигателями ДГ — «Роса-М».

Основой судовой автоматизации в ближайшем будущем станут

мультипроцессорные системы, основывающиеся на использовании единой для всего комплекса аппаратурной базы — однотипных микро-ЭВМ. Эти комплексы, особенно на базе контролеров специ­ализированных микро-ЭВМ с постоянной программой, имеют де­централизованную распространенную структуру и общие шины передачи (на базе коаксиального кабеля). Например, система «Даматик» финской фирмы «Валмет атомейшн», в которой в за­висимости от выбранной структуры программируется в основном только «диспетчер», все остальные микро-ЭВМ специализированы и имеют постоянные программы, т. е. одни ЭВМ управляют цвет­ными видеодисплеями, другие — наборными полями, третьи — регистрацией и т. п. Рабюты в этом направлении ведутся по проб­леме «Прогноз-3».

Система управления главными СОД 14V 52/55А фирмы MAN с ВРШ типа FAMP-2-12 (рис. 4.11— 4.13) обеспечивает управление дистанционным пуском и дистан­ционной остановкой ГД. Она включает в себя системы безопас­ности, аварийно-предупредительной сигнализации и контроля температуры: выпускных газов, наддувочного воздуха, смазочного масла, охлаждающих жидкостей, рамовых подшипников; указа­тели частоты вращения коленчатого вала ГД; детектор масляного тумана и пост управления. Система управления является электро- пневматической.

В систему также входят следующие измерительные и испол­нительные устройства и элементы: термопары типа NiCr—Ni (никель—нихром с площадью поперечного сечения проволоки 1 мм² в жаропрочной стальной рубашке диаметром 3 мм, защитная трубка из жаростойкой стали диаметром 14 мм, глубина погруже­ния термопар изменяется в пределах 50—150 мм, сопротивление термопары 0,7—2,5 Ом, свободная длина рубашки термопары 0,65; 1; 1,5; 2 м); индикатор частоты вращения ТК с точностью показаний ±1—1,5 %; датчик частоты вращения ТК; реле дав­ления 0,02; 0,015; 0,1; 1,3; 2,6;, 7, 5 МПа (потребляемый ток при напряжении 24 В равен 2 А, при 110 В — 0,5 А, при 250 В — 0,25 А, при 450 В —0,1 А, точность ± 2 %); термометр сопро­тивления для измерения температуры опорных подшипников; регулятор и указатель частоты вращения ГД; редуктор давления и различные клапаны управления (рис. 4.14); гидравлические рас­пределители (например, 3/2 — характеристика распределителя, где числитель означает число внешних линий распределителя, знаменатель — число рабочих характерных позиций; число по­зиций изображают соответствующим числом квадратов или прямо­угольников, проходы — прямыми линиями со стрелками, пока­зывающими направление потоков рабочей жидкости в каждой позиции, места соединений проходов выделяют точками; за­крытый ток изображают тупиковой линией с поперечным от­резком, внешние линии связи всегда подводят к исходной позиции).

Чтобы понять принцип работы распределителя в рабочей по­зиции, нужно мысленно на схеме передвинуть соответствующий квадрат обозначения на место исходной позиции, оставляя линии связи в прежнем положении. Тогда проходы рабочей позиции ука­жут истинное направление потока рабочей жидкости. Гидравличес­кие распределители показаны с управлением: ручным 7, гидрав­лическим 3, электромагнитным 6, гидравлическим и электромаг­нитным 21.

В системе управления FAMP-2-12 предусмотрена защита ГД в случае превышения частоты вращения, температуры подшипни­ков и пресной воды ГД; снижения давления смазочного масла ГД, ТК, редуктора и пресной воды ГД; высокой концентрации масля­ного тумана.

	111	5 1
I 1		1 - | 1

FAMP-2-12

’7Я> |
Редуктор

Рис. 4.11. Структурная схема упра­вления ДЭУ с двумя главными СОД 14V 52/55А фирмы MAN (теплоход «Смо­ленск»): а — схема системы управле­ния:

6)

J

<3-

Система управления СОД 14V 52/55А фирмы MAN (рис. 4.15) выполняет регулирование частоты вращения КВ установленным со стороны маховика регулятором «Вудвард», который изменяет количество подаваемого топлива ТНВД через серводвигатель и регулировочный механизм.

Холодное обозначение клапанов

Рис. 4.12. Блок управления пуском и остановкой ГД ПБ.

I — соленоидный клапан остановки (возбужден при остановке и при нулевом шаге ВРШ для блокировки пуска); 2 — соленоидный пусковой клапан (возбужден при пуске); 3 — электрический сигнал от пульта управления; 4 — клапан 3/2, управляющий пуском; 5 — пневматические клапаны 3/2 (управляют пуском); 6, 9 — бал­лоны управляющего воздуха; 7,8— дроссельные клапаны; 10 — редукционный кла­пан; II — электромагнитный клапан пуска 3/2; 12 — электрический сигнал с пульта управления; 13 — сигнал с блока И (см. рис. 4.11, а); 14 — трубопровод подвода

воздуха.

Серводвигатель управляется регулятором «Вудвард» через ры­чаги, штанги, пружину и вал. Винт 7 служит остановочным упо­ром. Действующая на механизм управления пружина 15 стремится поставить его в положение «Стоп», как только связь между регу­

лятором «Вудвард» и серводвигателем по каким-либо причинам прервана. Рычаг наполнения предусмотрен для аварийной работы при отказе ДУ и АПС.

При нормальном режиме работы рычаг наполнения должен обеспечивать полное наполнение ТНВД. В аварийном режиме он ограничивает максимальное наполнение, не нарушая при этом подвижность регулирующего механизма в направлении «Стоп». Для сообщения определенных положений (например, соответству-

Рис. 4.13. Панель переключения ПУ и блок уменьшения частоты вращения.

1 — рукояти» переключения ПУ (ручное, дистанционное); 2, 3 — манометры давления управляющего воздуха; 4 — панель переключения; 5 — блок уменьшения частоты вра­щения; 6, 10 — электромагнитные клапаны, управляются по низкому давлению масла управления муфт и большому количеству масляного тумана в картере ГД; 1—9 — ре­дукционные клапаны уменьшения частоты вращения (одновременно обоих ГД); II, 12 — электрораспределительные шкафы системы смазки ГД ЛБ и ПБ соответственно; А — магистральные трубопроводы связи с другими блоками.

ющих нулевому наполнению, полной нагрузке, перегрузке) регулирующим рейкам в автоматической системе управления установлены три конечных выключателя.

К установленному около регулятора бустерному серводвига­телю при пуске подается сжатый воздух. К регулятору подается масло под давлением, чем обеспечиваются немедленная работо­способность регулятора и быстрое передвижение регулировочного механизма в позицию наполнения. При пуске поршень наполне­ния ограничивает подачу топлива примерно до 50 %. Во время эксплуатации с его помощью можно ограничить наполнение ТНВД в любом количестве.

Система управления дизелями типа 16ZV 40/48 «3 г о д а-3 у л ь ц е р» включает всережимные регу­ляторы частоты вращения PGA-58, систему управления ГД

а

W\

'■4В

Ф_

10 11 ^п_ |_

нлтти

19

/7

■V

t

23

22

20 21 _ -^у¹— Eftt т1т\Р

>С “J- V^й

25 _ /W

J L

ГТ

XX

1<1

I- гт

Рис. 4.14. Условные обозначения элементов электропневматических систем управления главными СОД типа 14V 52/55А фирмы MAN.

; — реле давления; 2 — конечный выключатель (линейное перемещение для включения 8 мм, сила тока 10 А при 24 В; 1,3 А при 110 В; 0,4 А при 22 В); 3, 4,6—12, 21 — гидрав­лические распределители 3/2 (с пневматическим управлением, горизонтальный; с пру­жинным возвратом, горизонтальный; с электромагнитным управлением, вэртикальный; с ручным управлением, вертикальный; с электропневматическим управлением, верти­кальный; с электромагнитным управлением, вертикальный; с пневматическим и ручным управлением, горизонтальный; с ручным управлением, горизонтальный; с пневматиче­ским управлением, вертикальный; с электропневматическим управлением, горизонталь­ный); 5 — дроссельный невозвратный клапан; 13 — трехходовой кран; 14, 15 — двойной и простой обратные клапаны (устанавливаются в горизонтальном положении); 16, 23 — редукторы давления; 17 — воздушный сосуд; 18 — напорный фильтр; 19 — предохра­нительный клапан; 20 — водоотводной клапан (осушения); 22 — баллон сжатого воз­духа; 24 — регулировочный цилиндр: 25 — регулятор давления; 26 — четырехходовой регулирующий клапан, двухступенчатый с электрическим исполнительным механизмом (работающим по принципу усилителя системы сопло—заслонка).

типа USSG-11.1 (производство ПНР) и систему управления поло­жением лопастей ВРШ типа Е190/4-Р600 фирмы «Замех-Лиаен» (рис. 4.16). Основные управляющие элементы созданы фирмой «Вестннгауз».

Система обеспечивается сжатым воздухом давлением 0,6 МПа и 0,15 МПа от своей редукционной станции. В ЦПУ и рулевой руб­ке имеются два идентичных клапана установки шага, в каждый

33

Рис. 4.15. Схема регулирования частоты вращения главных СОД 14V 52/55А

фирмы MAN.

/ — регулирующая топливная рейка; 2 — подсоединение устройства аварийной оста­новки; 3 — ТНВД; 4, 8, 14, 17, 23, 26, 31 — соединительные штанги; 5 — поршень ограничения наполнения и остановки; 6 — пружина; 7 — остановочный упор; 9 — упор­ный винт; 10 — стягивающая пружина; 11, 13, 35, 36 — валы; 12 — штифтовая руко­ятка; 15 — пружина возврата механизма в нулевое положение; 16 — серводвигатель; 18 — бустерный серводвигатель; 19 — регуляторы «Вудвард» PGA; 20 — указатель; 21 — указатель наполнения; 22 — шкала; 24 — поворотный рычаг; 25 — аварийная пусковая кнопка; 27 — упор ограничения полной нагрузки; 28 — постель подшипников; 29 — плоская пружина; 30 — зажимной рычаг; 32 — пневматический клапан; 33 — конечный выключатель; 34 — кулачок.

из которых входят два реЛ с механическим приводом для уста­новки направления разворота лопастей и пневмозадатчик с выход­ным сигналом, пропорциональным задаваемому шагу винта.

На рис. 4.17 показана принципиальная электропневматическая схема управления одним из дизелей. В нее не включены станция подготовки ркатого воздуха и воздушные колпаки с пневмодрос­селями, предназначенными для передачи сигналов давления сма­зочного масла, охлаждающей воды и топлива у форсунок дизеля. Питание схемы управления осуществляется сжатым воздухом пу­сковых баллонов и воздухом давлением 0,7 МПа, прошедшим через станцию подготовки.

Пульты управления ЭУ. В ЦПУ теплоходов размещены при­боры контроля примерно для 550 дискретных характеристик тех­нических средств и 100 аналоговых параметров, а также до 250 органов управления. Эти количества постоянно увеличиваются. В связи с этим конструкционное исполнение пультов, их располо­жение и алгоритм работы оператора должны в максимальной степени соответствовать физиологическим возможностям человека,

0,15 МПа <-

клапану Включения струйного у сипи теля МИШ

Рис. 4.16. Схема управления механизмом изменения шага ВРШ.

/, 2 — пневматические реле; 3 — клапан уменьшения шага; 4, б — электромагнитные клапаны с пневмофнксацией исходного состояния; 6, 7 пневматические клапаны с руч­ным приводом соответственно для включения питания и выбора ПУ; 8, 9 — возвратно дроссельные клапаны; 10 — прессостат сигнализации о наличии питания; 11 — электро магнитный клапан подключения ПУ на мостике; 12, 14 — редукционные клапаны; 13 15 — редукционные клапаны ограничения максимального шага при работе одного ГД.

чтобы исключить или свести к минимуму его ошибки. Высокие показатели работы оператора должны быть обеспечены при аварий­ных ситуациях, сопровождаемых обычно дефицитом времени и стрессовым состоянием персонала. '

Пульты и их лицевые панели должны четко подразделяться по группам технологически взаимосвязанных технических средств: оборудование ЭУ, электроэнергетическая установка, судовые и специальные системы. Наиболее ответственные приборы и органы управления размещаются, как правило, в центральной части пульта, а менее важные — на периферийных.

Аварийно-предупредительная сигнализация реализуется в виде световых и звуковых сигналов. Световой сигнал указывает узел, в котором возник отказ; цвет сигнала характеризует значимость ситуации: красный извещает об очень важном событии, требующем немедленного вмешательства оператора, оранжевый — о неис­правностях, реакция на которые может быть несрочной.

В случае возникновения аварийного события загорается соот­ветствующее табло на центральном пульте и включается звуковое устройство. Механик, получив известие о неисправности, опреде­ляет характер последней и нажатием на кнопку выключает звуко-

Рис. 4.17. Схема управления одним дизелем в системе USSG-1I.1.

1—3 — пневматические реле; 4 — двойные обратные клапаны; 5 — электромагнитные клапаны управления; 6 — кран включения муфт; 7 — рукоятка пускового крана; 8 — задатчик частоты вращения (давление 70 кПа соответствует минимальной частоте враще­ния); 9 — ручной клапан управления; 10 — дроссели настройки времени нарастания сигнала задания на регуляторе частоты вращения П2—20 с); 11 — баллон управляющего воздуха; 12 — пневматический корректор (дает сигнал на регулятор второго дизеля); 13 — регулятор PGA-S8; 14 — главный пусковой клапан; 15 — электромагнитный клапан прекращения подачи пускового воздуха при л > л_Пу_СК; 16 — клапан блокировки

ВПУ; 17 — клапан «Стоп»; 1S — реле давления. трубопроводы сжатого воздуха

из баллонов; — трубопроводы управляющего воздуха.

вую сигнализацию и мигание светового табло, которое продолжает гореть ровным светом до устранения причины появления сигнала.

Основным источником ложных сигналов является качка судна на волнении. Для их исключения в соответствующие цепи вводится задержка, устанавливаемая обычно в пределах до 15 с. Сигналы, появление которых хотя и носит временный характер, но не свя­зано с качкой судна, «запоминаются», что позволяет затем выяс­нить их причину.

Лицевые панели ЦПУ представляют собой определенную мо­дель объекта управления; дается его условное отображение —

Рис. 4.18. Мнемосхема ГД на панели поста управления в ЦПУ (теплоход «Смоленск»).

1. — сточная масляная цистерна

ГД; ' i — масляные насосы ГД; 3 — редук­тор: 4 — МИШ: 5 — напорная масля­ная цистерна ВРШ; 6, 7, 8, 9 — сжа- тый воздух на ГД ПБ, в блок останов­ки ГД, систему пневматического упра­вления ГД и на ГД Л Б; 10 — баллоны сжатого воздуха ГД; 11 — баллон сжатого воздуха ВД; 12 — воздушные компрессоры Hi I, 2, 3; 13 — подача

•оды иа охлаждение компрессора; 14

валорная масляная цистерна дейдвуд- вого подшипника; 15 — опорные под­шипники валопровода; IS — упорный подшипник; 17 — дейдвудное устрой­ство: 18 — ВРШ; 19 — ВГ; 20 —по­дача пресной воды на охлаждение ГД; 21, 30 — насосы охлаждения; 22 — вход циркуляционного масла; 23, 24 — вход и выход охлаждающей воды: {*■**• ²⁹ ~ ВД .V, I. 2, 3; 26 - АДГ; 27 — топливный бак АДГ; 31 — подача забортной воды на охла­ждение; / — датчик по максималь­ному и минимальному давлениям;

2. — датчик по максимальной и мини­мальной температурам; 111 — дат­чик по минимальному уровню жид­кости; IV — датчик по количеству конденсата в продувочном гоздухе.

1, 25 — цистерны циркуляционного масла ГД ЛБ и ГД ПБ; 2 — сточ­ная топливная цистерна; 3 — ци­стерна грязного топлива и наела; 4 — вискозиметр; 5 — фильтр; в — топливоподкачивающие насосы № I и 2; 7 — смотровые стекла; 8 — рас­ходные цистерны тяжелого топлива th 1 и 2; 9 — сепараторы тяжелого топлива >Г« 1 н 2; 10 — отстойная ци­стерна тяжелого топлива; 11 — на­сосы охлаждения забортной воды N« 1 и 2; 12 — насосы охлаждения пресной воды № I и 2; 13, 17 — пресная вода охлаждения форсунок ГД; 14 — расширительная цистер­на; 1S — расширительная цистерна охлаждения форсунок; 16 — насо­сы охлаждения форсунок № 1 2. 3; 18, 19 - ГД ЛБ и ГД ПБ; 20 — сепаратор дизельного топлива; 21 — расходные цистерны дизельного топ­лива № 1 и 2; 22, 27 — масляные насосы № 1 и 2 ГД ПБ и ГД ЛБ; 23 — переливная цистерна дизель­ного топлива; 24 — сточная масля­ная цистерна; 26 — сепараторн сма­зочного масла Mk 1 и № 2.

2» 23,—	25 V	*
		t+t+
22*	§
2» ^*23		*
	©	гг
22^		28
2к 23		*
	1	t+t+
2Z		29

2В

мнемосхема, на которой с помощью определенных условных зна­ков с необходимой детализацией отображаются состав объекта управления и связи между его основными частями и с другими элементами ЭУ. При построении лицевой панели пульта большое внимание уделяется вопросам использования стандартных мнемо-

знаков и пространственной связи оператора и пульта, что снижает вероятность ошибки человека в его управляющих действиях. Например, на мнемосхеме в ЦПУ (рис. 4.18—4.20) показаны не только основные механизмы, но и предельные значения основных параметров, контролирующих рабочее состояние ГД, редуктора, линии валопровода и других ВМ.