2.5.1. Основные объекты управления

Вспомогательные механизмы могут быть классифицированы по назначению и по принципу действия.

По назначению они разделяются на две основные группы: механизмы судовых силовых установок и механизмы систем.

К механизмам, обеспечивающим работу судовых силовых установок, относятся:

1) конденсаторные или воздушные насосы для создания вакуума в конденсаторе паровой турбины и удаления из него конденсата;

2) циркуляционные насосы для подачи охлаждающей воды в конденсатор;

3) охлаждающие насосы для подачи забортной воды с целью охлаждения цилиндров и крышек главных двигателей внутреннего сгорания, крышек компрессоров, подшипников и т. д.;

4) котельно-питательные насосы для подачи воды в котел из теплового ящика или из запасных цистерн котельно-питательной воды;

5) топливные и нефтеперекачивающие насосы для подачи топлива из основных цистерн в расходные;

6) насосы для подачи масла к трущимся частям двигателя с целью охлаждения поршней двигателя и заполнения масляных расходных цистерн;

7) вентиляторы для поддержания необходимой температуры и требуемого количества воздуха в машинных отделениях и других служебных помещениях;

8) вентиляторы для обеспечения работы котлов;

9) вентиляторы для охлаждения отдельных механизмов;

10) воздуходувки для обеспечения работы двигателей внутреннего сгорания и др.

К вспомогательным механизмам систем относятся:

1) пожарные засосы для обеспечения водой противопожарных систем (в ряде случаев они используются в качестве балластных или трюмных насосов);

2) осушительные насосы для удаления воды из тех отсеков судна, куда она попадает систематически;

3) балластные насосы для обеспечения водой противопожарных систем (в ряде случаев они используются в качестве резервных насосов противопожарной и санитарной систем);

4) трюмные насосы для удаления воды из форпиков и ахтерпиков, грузовых трюмов, трюмов машинно-котельного отделения и коридоров гребных валов;

5) санитарные насосы для подачи пресной воды из запасных цистерн в расходные;

6) вентиляторы для удаления вредных и взрывоопасных газов из грузовых трюмов;

7) воздуходувки и компрессоры для обеспечения общих нужд судна.

По принципу действия насосы подразделяются на: 1) объемные, 2) лопастные центробежные и 3) центробежные осевые.

Механизмы для перемещения воздуха и газа в зависимости от величины напора Н или сопротивления, которое должен преодолеть механизм, подразделяются на вентиляторы (если напор Н<1,5∙10⁴ Н/м²); воздуходувки с напором Н от 1,5∙10⁴ до (20–30)∙10⁴ Н/м² и компрессоры [если напор Н>(20–30)∙10⁴ Н/м²].

2.5.2. Электроприводы механизмов судовых систем

На современных судах электропривод вспомогательных механизмов силовых установок и судовых систем должен обеспечивать:

1) надежность действия и простоту обслуживания;

2) легкость пуска;

3) возможность дистанционного управления и автоматический пуск в зависимости от режима работы установки;

4) высокую экономичность работы при нормальном режиме и при регулировании;

5) легкость регулирования;

6) минимальные массу и габариты.

Регулированием производительности насоса или вентилятора добиваются оптимального режима его работы, соответствующего режиму работы системы. У насосов это может быть достигнуто дросселированием со стороны нагнетания или всасывания, обратным перепуском жидкости, изменением частоты вращения двигателя, изменением хода поршня, параллельным или последовательным соединением насосов; у вентиляторов – заслонкой, регулированием частоты вращения двигателя, последовательным или параллельным их соединением.

В судовых установках прибегают к дросселированию нагнетания (так как это способ наиболее простой, хотя и не экономичный), параллельному или последовательному соединению насосов и изменению частоты вращения электродвигателя.

Практически большинство центробежных насосов и вентиляторов малой мощности работает с постоянной частотой вращения, и их производительность регулируется дросселированием. Для насосов и вентиляторов большой мощности, особенно если они предназначены для работы в течение длительного времени при пониженной производительности, регулирование производительности осуществляется изменением частоты вращения – более экономичный способ, чем дросселирование.

Регулирование частоты вращения насоса электродвигателем постоянного тока можно осуществлять путем изменения сопротивления в цепи якоря, изменением тока в цепи возбуждения, а также изменением напряжения на якоре с помощью управляемого преобразователя.

Частоту вращения электродвигателя переменного тока можно регулировать изменениями сопротивления в цепи ротора, частоты питающей сети, напряжения на зажимах статора и применением многоскоростных двигателей.

При регулировании частоты вращения введением сопротивления в цепь якоря двигателя возникают потери, непропорциональные снижению частоты вращения, так как момент двигателя снижается пропорционально квадрату, а потребляемая мощность – пропорционально кубу частоты вращения.

Регулирование частоты вращения изменением тока возбуждения обычно сводится к повышению частоты вращения по сравнению с номинальной. Если насос должен длительно работать с частотой вращения, составляющей 80–100% номинальной, то целесообразно регулировать ее изменением тока возбуждения.

Регулирование частоты вращения изменением частоты тока питающей сети является наиболее выгодным для асинхронных двигателей. Если напряжение двигателя меняется пропорционально квадрату частоты, то двигатель будет работать с оптимальными показателями. Однако основным недостатком такого регулирования является необходимость установки специального преобразователя, частота которого должна меняться в зависимости от необходимых пределов регулирования.

Для судовых электроприводов с асинхронными короткозамкнутыми двигателями наиболее рациональным является статический преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока.

Регулирование частоты вращения применением многоскоростных двигателей возможно в том случае, когда оно ограничивается двумя или тремя фиксированными ступенями. Подобный способ регулирования целесообразен для циркуляционных и охлаждающих насосов. Потери при этом способе отсутствуют, так как мощность двигателя на низких частотах вращения значительно меньше номинальной. Простота конструкции двигателя и схемы управления дает основание считать данный способ регулирования наиболее приемлемым в судовых условиях.