§ 4.5. Системы автоматического контроля,

аварийно-предупредительной сигнализации и аварийной защиты

Назначение и функции контроля. Практически на всех совре­менных судах установлены системы централизованного контроля

(СЦК).

Процесс автоматического контроля состоит из двух этапов:

1. восприятие информации о состоянии объекта и внешних условиях и преобразование ее в электрические сигналы для по­следующей обработки;

2. обнаружение в поступающей информации признаков откло­нения параметров и формирование предупредительного или аварийного сигнала о наступлении этого события; любое наруше­ние в состоянии агрегатов ЭУ должно сопровождаться световой и звуковой сигнализацией, а в ряде случаев и регистрацией.

Используются следующие виды автоматического контроля:

• единичный (одноточечный) какого-либо параметра вне связи с другими информационными элементами;

• множественный (многоточечный), централизованный авто­матический (ЦАК); приемные приборы расположены на одном пульте;

• обегающий большое число параметров при помощи одного устройства, поочередно подключаемого к датчикам каждой из контролируемых величин (характерно для ЦАК); скорость обе- гания составляет обычно 1—10 точек в секунду;

• программированный, производимый по определенной про­грамме (например, автоматизированный процесс подготовки ди­зеля к пуску из холодного состояния).

Отечественная система централизованного автоматического контроля и управления (ЦАКУ) вспомогательными механизмами выполняет следующие функции:

• непрерывное измерение 186 параметров, сравнение их с заданными предельными значениями и сигнализация с расшиф­ровкой отклонений на мнемосхемах системы в ЦПУ; вся сигнали­зация разделяется на аварийную (60 параметров, которые фикси­руются в памяти системы) и предупредительную (126 параметров) в рулевую рубку, каюту старшего механика, МО, столовую коман­ды, кают-компанию, салон комсостава, каюту вахтенного меха­ника, канцелярию (только на стоянке судна) в виде световых сигналов на табло и звукового сигнала (в МО — мощные мига­ющие источники света и сирены);

• сигнализация о работе ВМ на мнемосхемах в ЦПУ;

• световая и звуковая сигнализация об отсутствии вахтенного механика в ЦПУ; если вахтенный отсутствует более 30 мин, в ру­левую рубку и каюту старшего механика выдается светозвуковой сигнал;

• измерение контролируемых параметров по вызову оператора с индикацией номера, величины и размерности на цифровых ин­дикаторах (до 70 параметров);

• непрерывное измерение наиболее важных для управления ГД параметров с помощью стационарных стрелочных измери­тельных приборов, расположенных на щитах системы;

• формирование аварийного управляющего сигнала об изме­нении режима работы ГД для его защиты с выдержкой 40 с, а также сигнала, поступающего в систему ДАУ ГД о выводе ГД на минимально устойчивую частоту вращения;

• регистрация факта отклонения и возвращения в норму до 40 параметров на цифропечатающей машинке МП-16;

• дистанционное и автоматическое управление ВМ, насосами и арматурой судна;

• выдача информации в рулевую рубку и каюту старшего механика о том, кто находится на вахте в ЦПУ.

В каждом из каналов и трактов системы имеются источники информации, устройства сбора и обработки информации и устрой­ства представления информации. Источники информации: дат­чики (чувствительные элементы) — первичные преобразователи (термометры сопротивления ТСП, датчики давления ДИД5УНС); измерители — вторичные преобразователи (ПС052М); сигнализа­торы с контактным выходом или чувствительные элементы с пре­образователем для контактного выхода (СТК-083-02) — сигнали­заторы отклонения температуры, сигнализаторы перепада давления, сигнализаторы отклонения уровней жидкостей (ПРУТ-5Т, СУРМ-2 и ДУУМШЭГ), сигнализаторы температуры, давления и уровней.

Все МОД оборудуются системами защиты. На дизелях фирмы «Зульцер» имеется защита по четырем параметрам работы дизеля, который останавливается, если давление охлаждающей воды ци­линдров снизится до 0,10 МПа, охлаждающей воды поршней — до 0,19 МПа, масла циркуляционной системы — до 0,125 МПа и масла для подшипников ТК — до 0,13 МПа. Указанные уровни давлений могут регулироваться.

Системы контроля ДУ. Система ЦАК типа КМ-1 фирмы «Аутроника» (Норвегия) работает по принципу совместного использования датчиков в устройствах сигнализации, индикации, регистрации и является системой не­прерывного контроля параметров (рис. 4.32). Она включает в себя индивидуальную и обобщенную АПС параметров, цифровую и шкальную индикацию, регистрацию отклонений параметров за допустимые параметры, а также исполнительную сигнализацию о работе механизмов.

Конструктивно система состоит из расположенных на горизон­тальной панели пульта контроля 14 кассет, содержащих отдель­ные модули, которые включают сигнальные лампы, кнопки вы­зова параметров на индикацию и кнопки квитирования сигналов. На верхней панели пульта в ЦПУ находится мнемосхема ЭУ, на которой имеются лампы сигнальной и исполнительной сигнали­зации, а также табло цифровой индикации. Система ЦАК охва­тывает 271 точку контроля и сигнализации ГД и основных ВМ, а также осуществляет контроль 20 параметров (температуры и давления) по дистанционным приборам.

Система ЦАК должна быть постоянно включена и подавать оп­тические и акустические предупредительные сигналы при возни­кновении следующих неполадок:

Рис. 4.32. Принципиальная схема сигнализационно-контрольного устройства КМ-1 фирмы «Аутроника».

1. — подвод постоянного тока напряжением 24 В\ 2 — стабилизатор напряжения; 3 — сигналы от датчиков; 4 — каналовый модуль KMC-I для давления или температуры; ^д модуль KMC-з для контактных датчиков; 6 — модуль KMR-1 обнаружения помех температур выпускных газов; 7 — модуль КМС-2 для температуры выпускных газов; о — модуль КМЕ-1 сигнализации помех; 9 — измерительный прибор; 10 — модуль тревоги КМА-1; 11 — матрица, группирующая сигналы; 12 — групповые сигналы; ** — сигналы температуры или давления; 14 — указатель с цифровым отсчетом; 15 — все предупредительные сигналы.

161

6 Овсянников М. К- й др.

• неисправности системы безопасности (общий предупреди­тельный сигнал уменьшения частоты вращения, остановки), системы ДУ (общий предупредительный сигнал), датчика темпера­туры рамового подшипника, детектора масляного тумана;

• большого перепада давления масла и топлива на фильт­рах;

• недостаточного давления масла и охлаждающей воды перед дизелем, топлива, морской воды, пускового воздуха, управляю­щего воздуха (устройство аварийного выключения);

• повышенной температуры смазочного масла и охлаждающей воды перед дизелем, охлаждающей воды после цилиндров, охлаж­дающей воды форсунок, наддувочного воздуха, рамового под­шипника;

• пониженной температуры смазочного масла перед дизелем, а также наддувочного воздуха;

—высокой концентрации масляного тумана (по показаниям детектора масляного тумана), недостатка охлаждающей воды форсунок, закрытия выходного запорного клапана охлаждающей воды, слишком высокой (слишком низкой) вязкости топлива, боль­шого отклонения среднего значения температуры выпускных га­зов.

Сигнал по пониженной температуре наддувочного воздуха сра­батывает с задержкой времени до 30 мин, в диапазоне низких ча­стот вращения он отключается (при наполнении топливом ниже 50 %). Сигнал тревоги «Отклонение среднего значения отработав­ших газов» также отключается при температуре ниже 200 °С.

На ПУ установлены указатели: давления смазочного масла и охлаждающей пресной воды перед дизелем, масла перед коро­мыслами клапанов и ТК, охлаждающей воды форсунок перед ди­зелем, топлива, морской охлаждающей воды, наддувочного воз­духа, пускового и управляющего воздуха; температуры смазочного масла перед дизелем, охлаждающей воды после дизеля, надду­вочного воздуха после ВО.

В состав системы аварийной безопасности ЭУ с двумя СОД, работающими на один ВРШ, входят ручное аварийное выключе­ние для каждого дизеля и автоматическое выключение муфт сцеп­ления с ПУ и с мостика по четырем критериям остановки с авто­матическим выключением муфт сцепления на каждый дизель, по двум критериям уменьшения нагрузки на каждый дизель и по одному критерию остановки с автоматическим выключением муфты сцепления на обоих дизелях.

После выключения обоих дизелей шаг ГВ должен автоматиче­ски перейти в нулевое положение, а также должны включиться блокировка дистанционного пуска и блокировка сцепления на каждый дизель.

Остановка ГД с последующим выключением муфт сцепления (выход общего сигнала остановки) происходит из-за превышений номинальной частоты вращения или допускаемой температуры

рамового подшипника (без временной задержки), недостаточного давления смазочного масла перед дизелем (с задержкой 4 с), перед ТК (с задержкой 4 с) и в редукторе (с задержкой 15 с).

Выключение муфт сцепления ГД происходит из-за неисправ­ности системы распределения нагрузки между дизелями (с задерж­кой 30 с), повышенной концентрации масляных паров в картере (без временной задержки с последующим уменьшением частоты вращения), недостаточного давления масла в редукторе (с задерж­кой времени 15 с с последующим уменьшением частоты вращения). Уменьшение нагрузки ГД путем автоматического снижения шага ГВ (с выходом общего сигнала уменьшения) происходит в случае недостаточного давления охлаждающей воды перед дизелем (с за­держкой 4 с) и превышения температуры охлаждающей воды по­сле цилиндра (без временной задержки). Общий сигнал тревоги сНеисправность в системе безопасности» включается при отказе датчика частоты вращения коленчатого вала, а также при обрыве провода.

Сигнализационно-контрольное устройство типа КМ-1 фирмы «Аутроника» (см. табл. 4.9) включает в себя контактные датчики (с разомкнутыми контактами), платиновые термосопротивления типа Pt-ЮО для измерения температуры, термисторные датчики типа Т-802 для измерения температуры, термопары типа NiCr—Ni вместе с усилителями типа GA-3 для измерения температуры, манометрические датчики типа GT-1, датчики разницы давлений типа GT-2. Устройство КМ-1 снабжено магнитоэлектрическим из­мерителем аналоговых величин или цифровым измерителем с дат­чиками разных типов в любой необходимой комбинации. Устрой­ство КМ-1 содержит одну или более кассет, каждая из которых включает определенное количество контактных элементов, ка- наловый модуль и прочие элементы. Питание модулей — посто­янный ток 8—40 мА напряжением 24 В, измеряемые датчиками температуры 0—100, 0—160, 0—300, 0—600 °С, давления 0—0,1; 0—0,25; 0—0,4; 0—0,6; 0—1; 0—16; 0—4; 0—6 МПа, разности давлений 0—0,1; 0—0,6 МПа.

Отсчет показаний производится во всем рабочем интервале из­мерительных приборов. Точность измерения и точность сигнали­зации тревоги составляют ±2 % полного интервала, гистерезис каналового пакета — около 0,5 %, задержка сигнализации тре­воги: аналоговые каналовые модули в стандартном исполнении — около 0,5 с; каналовые модули с контактным датчиком в стандарт­ном исполнении — около 2 с. В каждой кассете, входящей в со­став устройства КМ-1, имеются обычный плавкий предохранитель и стабилизатор напряжения 24/16 В постоянного тока. Стабили­затор напряжения является типичным стабилизатором с ограни­чителем тока, он предусмотрен для питания постоянным током напряжением 24 В от аккумулятора или выпрямителя. На выходе получается стабилизированное напряжение 16 В.

Измерительный прибор КВМ-1 предназначен для измерения величины сигналов, подаваемых от аналоговых датчиков, под­ключенных к устройству КМ-1.

Модуль сигнализации помех КМЕ-1 служит для обнаружения разрывов и коротких замыканий в кабелях аналоговых датчиков, а также перебоя в питании устройства. Каналовые модули типов КМС-2, КМС-16 и КМС-17 используют при совместной работе с аналоговым датчиком в случае, когда требуется отдельная уста­новка предельных значений тревоги. Модули отсчета для сигнали­зации отклонения от среднего значения и тревоги при высокой тем­пературе типа KMR-1/т предназначены для температур 0—600 °С, измеряемых при помощи термоэлементов и усилителя GA-3, при­меняются вместе с каналовыми модулями типа КМС 2/т2, выраба­тывающими для них предельные значения тревоги.

Каналовый модуль типа КМС-3 применяют для контактных датчиков, имеющих в нормальном состоянии сомкнутые контакты без напряжения (например, датчики давления или уровня). Модуль типа КМХ-1 предназначен для коммутации входного аналогового сигнала в каналовые модули типов КМС-1 и КМС-2, чтобы контролировать вызов тревоги при установленных предель­ных значениях сигнала.

Все устройства КМ-1 приспособлены для группирования тревог. Поэтому вверху каждой кассеты находится специальная группи­рующая плата, которую можно подключить к 20 каналовым па­кетам. Все сирены и зуммеры выключаются при отключении из ЦПУ. При отключении из каюты старшего механика или вах­тенного механика все зуммеры утихают, за исключением сирены в МО и зуммера в ЦПУ. При помощи других отключений зати­хают только зуммеры соответствующей панели.

Детектор масляного ' тумана (конт­рольная система картера) «Визатрон ВН-115» позволяет определять концентрацию масляных паров в картере дизеля, повышающуюся, например в результате нагрева подшипников КВ, и тем самым предупредить отказ ГД его свое­временной аварийной остановкой.

Рассмотрим принцип действия детектора. Если циркуляцион­ное масло, применяемое для смазки подшипников дизеля, перегре­ется, то образуется избыточное количество смеси масляных паров и масляного дыма (масляного тумана). Некоторая часть масляного тумана поглощается разбрызгиваемым маслом, а остальная часть повышает концентрацию масляного тумана в атмосфере картера. Масляный туман поглощает свет. В зависимости от концентрации степень поглощения различна(световая абсорбция пропорциональна степени концентрации масляного тумана, что и используется для контроля). Образующийся в картере масляный туман всасывается специальным устройством. Поток масляного тумана проходит камеру, в которой создается световой пучок. С помощью полупро­водника и фотодиода измеряется плотность света, прошедшего

через пробу масляного тумана. Степень изменения его плотности имеет свое предельное значение, при достижении которого пода­ется сигнал тревоги в системе предупредительной сигнализации дизеля. Непрозрачность (величина абсорбции) масляных паров незначительно зависит от температуры и с увеличением концен­трации масляных паров стремится к точке насыщения по экспо­ненте. При уменьшении концентрации на 1/2 непрозрачность па­дает на 1/4 (рис. 4.33).

Концентрация масляных парой

Пробы масляного тумана отбираются от отдельных картерных секций и направляются в общую собирательную трубу, где они перемешиваются. Установка не имеет никаких подвижных меха­нических частей. Разрежение (100—150 Па, но не более 250 Па), создаваемое воздушным эжекторным насосом, вызывает отсос

Рис. 4.33. Зависимость непро­зрачности масляных паров от их концентрации.

паров масла из картера. Пары из картера по собирательным труб­кам (рис. 4.34) попадают в общую камеру прибора, затем проходят сепаратор, в котором под влиянием центробежной силы отделя­ются крупные частицы масла.

Отсепарированное масло поступает по каналам непосредствен­но в воздушный насос (эжектор) и выводится из прибора, что пре­дохраняет его от загрязнения маслом. Из сепаратора контроль­ный масляный туман направляется по каналу в оптическую из­мерительную щель. Загрязнения, образующиеся на окошечке, могут ухудшить точность подачи сигнала тревоги, в связи с чем яркость источника света имеет систему регулировки.

Технические характеристики прибора следующие: питание постоянным током напряжением 18—30 В (блок электропитания Держит эксплуатационное напряжение стабильным); максимальное потребление тока 0,25 А, допустимая остаточная неравномерность выпрямленного тока 1 В; защита от перенапряжения: до 60 В за 1 с, до 250 В за 5 мс; защита от неправильной полярности через Диод до 400 В; давление рабочего воздуха около 0,06 МПа, по­требление воздуха 0,5 м³/ч (при р — 0,08 МПа); чувствительность прибора регулируется по величине абсорбции от 5 до 30 %, что соответствует концентрации масляного тумана от 0, 453 До 3 мг/л (нижняя граница для взрывоопасной смеси — около

50 мг масла на 1 л воздуха); масса прибора около 7 кг; габариты 175x435x 122 мм; испытан при вибрации частотой 6 Гц; отно­сительная влажность воздуха до 90 % при t — 70 °С; допустимая

Рис. 4.34. Схема детектора мас­ляного тумана VN-115.

/ — секционные патрубки впуска масляных паров из картера ГД в ка­меру прибора; 2 — общая камера приборов; 3 — сепаратор; 4 — под­вод масляного тумана к оптическо­му прибору; 5 — усилитель; 6 — потенциометр; 7 — пороговый вы­ключатель; 8, 9, 10, 14 — узлы, обеспечивающие постоянство ярко­сти источника света; 11 — блок для испытания прибора; 12 — реле; 13 — блок электропитания; 15 — ступенчатый переключатель; 15, 17 — усилители; 18 — оптическая измерительная щель; 19 — источ­ник света; 20 — окошечко; 21 — фильтр; 22 — датчик контроля; 23 — отвод масляного тумана к эжектору: 24 — световая камера; 25 — приемник света; 25 — масло­отводящий патрубок к воздушному эжектору; 27 — подвод рабочего воздуха к эжектору; 28 — воздуш­ный.насос-эжектор; 29 — отвод сме­си из насоса в цистерну или обрат­но в картер ГД.

эксплуатационная температура от 0 до 75 °С. Демпферная плат­форма выполнена из стали, кожух измерительной приставки — из легкого металла.