2.4.2. Дистанционное управление клапанами грузовых систем.
Распространены пневматические и гидравлические системы управления, состоящие из:
распределительных устройств, служащих для управления сервомоторами и расположенных в ЦПУ;
предохранительных и редукционных клапанов и регуляторов давления рабочих сред;
блокировочных устройств, для сохранения регулирующих органов клапанов в заданном положении;
сервомоторов и устройств обратной связи;
насосной станции и трубопроводов, соединяющих узлы и устройства.
В ПУГО (Пост Управления Грузовыми Операциями) устанавливается отдельное распределительное устройство, которое в зависимости от системы может иметь ручной, гидравлический, пневматический или электрический привод. В зависимости от количества трубопроводов, подходящих к каждой клинкетной задвижке, применяют одно- и двухпроводные схемы.
При однопроводной схеме число трубопроводов уменьшается, так как каждую задвижку с пультом соединяет всего одна трубка, а другая подводится к общей магистрали. При такой схеме также возможно одновременное воздействие на несколько задвижек, но только при одной операции («открыто», «закрыто»), что обычно не создает непреодолимых трудностей.
Преимуществом двухпроводной схемы является возможность одновременного воздействия на несколько задвижек при разных операциях («открыто», «закрыто»). Ее недостатки: большое число трубопроводов.
П
ринципиальные
схемы современных систем управления
грузовыми операциями (клапанами)
приведены на рис.2.9.
Рис.2.9. а) Схема двухпроводной системы управления клапанами
б) Насосная установка системы.
а
)
"Баттерфляй"
(танкер "Пермь").
б) Традиционный с гидроприводом. в)
Прямоугольный переборочный.
Р ис.2.10. Клинкеты грузовой системы танкера
Конструкции клинкетов грузовой системы отличаются многообразием (рис.2.10). Однако наиболее широко применяются задвижки с поршневыми сервомоторами.
За рубежом часто применяются клапаны грузовой системы типа «Баттерфляй» (рис.2.10,а).
В качестве переборочных клинкетов применяют круглые или прямоугольные задвижки с одним фланцем (рис.2.10,в). Первые из них отличаются высокой надежностью, но имеют высокий порог, что затрудняет перетекание груза. У прямоугольной задвижки порог низкий, но ниже и надежность.
На приемном трубопроводе грузовой системы устанавливаются фильтры.
2.4.3. Системы и приборы контроля параметров грузовых систем.
Грузовые операции (прием и выгрузка груза) невозможны без эффективного контроля количества груза в танках. Поэтому регулирование количества груза производится по результатам измерения уровня, в танках с последующим пересчетом по специальным калибровочным таблицам.
Наиболее общими требованиями, предъявляемыми к системе измерения уровня груза в танках, относятся:
обеспечение пожарной безопасности;
надежность действия измерительных систем;
обеспечение требуемой точности замеров;
удобство пользования приборами.
На современных танкерах применяются различные способы определения уровня в танках – от ручного до электронного. Распространены:
пневмеркаторный,
поплавковый,
гидростатический,
электронный с емкостными датчиками способы измерения.
Все эти способы подразделяются по признаку фиксации и передачи результатов измерений на:
способ с местным или дистанционным указателем;
способ с устройством сигнализации достижения заданного уровня;
способ со встроенными датчиками для автоматического управления грузовыми операциями.
Однако, несмотря на совершенствование всех этих систем, на всех танкерах предусматривается ручной способ контроля уровня (как резервный).
Сущность ручного способа измерения: уровень груза замеряют футштоком (метрштоком) или рулеткой, на которых нанесен слой пасты или водочувствительной ленты. Поэтому одновременно измеряются уровень груза и уровень "подтоварной воды". С помощью грузовых таблиц по этим измерениям определяют объемы груза и воды и пересчитывают их на массу груза.
Кроме уровня груза в танках (и, следовательно, массы всего груза) необходимо измерять осадку судна, что производится с помощью специальных приборов.
Пневмеркаторный способ широко распространен на современных танкерах, чему способствуют простой принцип действия, высокая надежность и достаточная точность. Как недостаток этого способа отмечают наличие большего количества трубок для дистанционной передачи результатов измерения.
Принцип действия дистанционного указателя уровня основан на передаче давления жидкостного столба груза на мембрану с помощью сжатого воздуха (рис.2.11). В танк опускают измерительную трубу (диаметром около 10 мм), не доходящую до дна, верхний конец которой соединен с внутренней полостью мембраны. Сжатый воздух (специальным насосом) подается по измерительной трубе в танк и одновременно к указателю. Если в танке имеется груз, то измерительная трубка тоже заполнена жидкостью. Для ее вытеснения необходимо определенное давление воздуха, которое и фиксируется указателем. Таким образом, в системе "измерительная трубка - мембрана" создается давление, равное весу столба жидкости определенной плотности.
Т
ак
как в герметичных танках давление
изменяется (при погрузке – повышается,
при выгрузке – понижается), то для
нейтрализации этих колебаний давления
устанавливается компенсационная
трубка, соединяющая танк и показывающий
прибор (см.рис.2.11). Таким образом,
изменение давления жидкости над
поверхностью груза учитывается с
помощью компенсационной трубы, и прибор
показывает только давление, создаваемое
столбом жидкости в измерительной трубе.
а) Пневмеркаторный способ дистанционного измерения уровня в танке.
б)
Электронный датчик с мембранным измерителем
Рис.2.11. СХЕМЫ КОНТРОЛЯ УРОВНЯ В ТАНКАХ.
Поплавковые измерители уровня обычно применяются для местного контроля без вскрытия люков, что повышает безопасность измерений. В начале погрузки уровень груза сильно пульсирует и поплавок не дает нормальных показаний (может произойти даже обрыв поплавка). Поэтому поплавок в этот момент поднимают и фиксируют до успокоения уровня, а затем производят измерения с достаточной точностью. Дистанционная передача результатов измерений производится с помощью электрической схемы. Известны поплавковые датчики УДУ-7, TNM-3 шведской фирмы "Джангнер Инструмент" и др.
Мембранные и ультразвуковые системы контроля уровня.
Принцип действия мембранной системы основан на измерении гидростатического столба жидкости в танке с помощью мембраны. Перемещения мембраны передаются сердечнику индукционной катушки показывающего прибора. В электронном усилителе обрабатывается выходной сигнал прибора и передается дистанционно на пульт, где он может быть включен в систему сигнализации уровня (рис.2.11,6).
Принцип действия ультразвуковой системы. Два ультразвуковых прибора (вибратор и приемник) размещаются выше уровня в танке. Измеряется время возврата отраженного уровнем груза сигнала, шкала прибора приемника отградуирована в метрах высоты уровня. Приборы компактны, пожаробезопасны, достаточно точны и надежны.
Радиометрические системы контроля уровня основаны на контроле прохождения луча радиорадара между антенной в верхней части танка и уровнем груза и применяются для измерения уровней сыпучих и жидких грузов. Достоинства системы:
независимость измерений от плотности среды (как это наблюдается в ультразвуковых);
независимость от прозрачности среды (что присуще оптическим системам).
Известны различные системы этого типа, например, прибор SUM-12 фирмы "Марин электроник", обработка сигналов в котором осуществляется с помощью электроники.
Дистанционный контроль осадки, крена и дифферента необходим для получения информации, используемой при расчетах остойчивости и напряжений в корпусе. Главным требованием, предъявляемым к этой системе, является точность измерений, поскольку изменение водоизмещения судна в 1 см осадки выражается у крупных танкеров десятками и сотнями тонн.
В настоящее время преимущественно используются 2 способа:
измерение гидростатического давления под килем судна (в носу, в корме, по бортам в районе миделя);
измерение углов крена и дифферента.
Измерение гидростатического давления производится пневмомеркаторным и мембранным способами, принципы действия которых, рассмотрены выше, хотя техническая их реализация значительно сложнее, чем для танков. Точность измерений ±1 см.