М
Керченский государственный морской технологический университет
Кафедра «Судовые энергетические установки»
АВТОМАТИЗАЦИЯ СУДОВЫХ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
Конспект лекций
для студентов дневной и заочной форм обучения
направления 6.070104 «Морской и речной транспорт»
специальности «Эксплуатация судовых энергетических установок»
Керчь, 2010
Автор: Крестлинг Н.А. к.т.н., доцент кафедры СЭУ КГМТУ;
Кулакова А.Н. ассистент кафедры
Рецензент: Конюков В.Л. к.т.н., доцент кафедры СЭУ КГМТУ;
Турега О.Н. доцент, зав. кафедрой Керченского института Таврического национального университета им. В.Вернадского
Методические указания рассмотрены и одобрены на заседании кафедры СЭУ КГМТУ,
протокол № 1 от 31.08.2010г.
Методические указания рассмотрены и рекомендованы к утверждению на заседании методической комиссии МФ КГМТУ,
протокол № 1 от 20.10.2010 г.
Методические указания утверждены на заседании Методического совета КГМТУ,
протокол №____от «___»__________201__г.
© Керченский государственный морской технологический университет
Введение
Автоматизация производственных процессов является ведущим направлением технического прогресса и одним из наиболее эффективных путей повышения производительности общественного труда.
Внедрение автоматизации на судах позволяет существенно повысить экономичность и моторесурс энергетических установок, сократить численность экипажа и эксплуатационные расходы, улучшить маневренные характеристики судов, облегчить труд моряков, способствует решению главной задачи — снижению себестоимости грузоперевозок в условиях безаварийного плавания.
Слова «автоматизация», «автоматика» происходят от греческого слова «автоматос», что означает «самодвижущийся» или «самодействующий».
В 50-е годы XVII столетия нидерландским механиком Гюйгенсом был разработан автомат, который должен был автоматически регулировать ход часов.
Начало промышленного использования автоматики принято считать с разработок в 1765 г. русским механиком И.И.Ползуновым поплавкого регулятора уровня воды в котле паровой машины и в 1784 г. английским механиком Джеймсом Уаттом центробежного регулятора частоты вращения вала паровой машины.
Практические разработки регуляторов способствовали к началу XIX в. развитию теории автоматического регулирования. Коренные изменения в развитии автоматики внесли фундаментальные работы Д.К.Максвелла «О регуляторах» (1866 г.), И.А.Вышнеградского «Об общей теории регуляторов» (1876 г.) и «О регуляторах прямого действия» (1877 г.), где регулятор и машина рассматривались как единая динамическая система.
Исключительно важны разработки А.М.Ляпунова, посвященные устойчивости. В работе «Общая задача об устойчивости движения» (1892 г.) он впервые дал точное определение устойчивости автоматических систем и предложил методы ее исследования.
Центральной проблемой автоматики вплоть до 40-х годов была проблема устойчивости. В ее решение особый вклад внесли английский ученый Э.Раус и немецкий – А.Гурвиц, предложившие алгебраические методы, а также американский ученый Х.Найквист и русский – А.В.Михайлов, разработавшие частотные методы исследования устойчивости.
Судовая энергетика сложилась в настоящее время в обширную научную и прикладную дисциплину, изучающую теорию автоматического регулирования и управления и построенные на ее основе судовые автоматические устройства и системы. Объектами автоматизации в ней являются различные технические средства (ТС) судна.
Установка на судах тепловых двигателей сразу же потребовала применения регуляторов частоты вращения. С развитием автоматизации общепромышленных электроприводов на судах стали применять системы управления (СУ) электроприводами вспомогательных механизмов (обслуживающих главный двигатель), шпилей, брамшпилей, грузовых лебедок, кранов и других механизмов.
Теоретической основой построения различных судовых дискретных логических управляющих устройств и комплексных систем управления (КСУ) является предложенная ирландским математиком Джорджем Булем алгебра логики и развития на ее основе теория конечных автоматов.
Комплексная автоматизация, являясь важнейшим проявлением научно-технического прогресса на морском транспорте, превращает современные суда, по существу, в человеко-машинные системы, изучение и эксплуатация которых требуют системного подхода.
Дальнейшее развитие комплексной автоматизации судов уже в настоящее время достигла такого уровня, когда можно практически осуществить безвахтенное обслуживание машинной техники. Дальнейшее развитие комплексной автоматизации связано с углублением централизации управления, применением цифровых вычислительных машин (ЦВМ), в том числе мини-ЦВМ и микро-ЦВМ, а также систем диагностики.