книги из ГПНТБ / Кутьин Л.И. Автоматизация судовых дизельных и газотурбинных установок учебник
.pdfЛ |
Ж |
К |
у |
т |
ы |
т |
з а ц и я
ди зе л ь н ы х
иг а з о -
Л. И. Кутьин
p D p |
» |
ikJl |
КОН а 2 |
||
ЭКЗЕМ f |
■V« |
Автомати
зация
судовых
дизельных и газо турбинных установок
Допущено Управлением учебных заведений
в качестве учебника для специальности «Автоматизация
теплоэнергетических процессов» высших учебных заведений ММФ СССР
Издательство „Судостроение' Ленинград
1973
УДК 629.12.03—849.6—843.8—52(075.8)
К95
Р е ц е н з е н т ы :
кафедра автоматизации дизельных и газотурбинных установок ОВИМУ и докт. техн. наук М. И. Левин
Н а у ч н ы й р е д а к т о р канд. техн. наук Л1. И. Цыркин
3185-080 К 048(01)—73 32 73
Издательство «Судостроение», 1973 г.
Предисловие
Директивы XXIV съезда КПСС предусматривают дальнейшее повышение эффективности производства на основе ускорения темпов научно-технического прогресса. На морском транспорте одним из основных направлений научно-технического прогресса служит авто матизация. Автоматизация повышает производительность труда плавсостава, сокращает время маневрирования и обслуживания, повышает надежность и экономичность оборудования, улучшает условия труда команды, позволяет внедрять новые прогрессивные формы труда и берегового обслуживания судов.
Врезультате рациональной автоматизации резко повышаются общие экономические и эксплуатационные показатели судов и флота
вцелом.
Вотечественном и мировом транспортном флоте наблюдается резкое увеличение объема автоматизации, а процесс внедрения средств
автоматики на судах ведется высокими темпами.
В составе отечественного флота эксплуатируется несколько серий автоматизированных судах типа: «Светлогорск», «Владимир Ильич», «Новгород», «Новомиргород», «Котовский», «Дмитрий Овцын» и др. Опыт эксплуатации судов, энергетические установки которых в зна чительной мере автоматизированы, подтверждает их неоспоримые преимущества. На основании обобщения опыта эксплуатации авто матизированных судов Министерством морского флота введены в действие основные документы, определяющие техническую поли тику в области автоматизации судов. Среди этих документов можно отметить Правила Регистра СССР по автоматизации, Временные требования к системам дистанционного автоматизированного управ ления главными судовыми дизелями. Отечественные суда новых проектов обязательно оборудуются системами автоматизированного управления главными двигателями из рулевой рубки. Управление главными двигателями из рулевой рубки, обслуживание сложной
1 |
3 |
энергетической установки одним вахтенным на современных авто матизированных судах стало обычным явлением.
От автоматизации отдельных процессов переходят к комплексной автоматизации, целью которой является внедрение глубоко обосно ванного комплекса технических средств автоматизации, дающего при соответствующих организационных мероприятиях (таких, как но вые формы организации труда экипажа и берегового обслуживания) наибольший экономический эффект.
Появление и широкое распространение в транспортном флоте комплексно автоматизированных судов обусловлено следующими факторами:
— значительным экономическим эффектом от автоматизации, уже достигнутым в различных областях стационарной энергетики
ипромышленности;
—стремлением обеспечить более высокий уровень безопасности мореплавания и сохранности грузов;
—научно-техническим прогрессом в создании современных эффективных и высоконапряженных энергетических установок боль шой мощности, эксплуатация которых возможна только при автома
тизации управления;
—успехами приборостроительной промышленности, создавшей необходимые технические средства автоматизации в морском испол нении;
—острой нехваткой квалифицированных кадров плавсостава,
возникшей во многих странах.
Эффективная эксплуатация автоматизированных судов и их энергетического оборудования требует специальных знаний и на выков. Поддержание средств автоматического управления и кон троля исправными и правильно настроенными так же обязательно, как и правильное содержание основного оборудования. От специа листов по эксплуатации автоматизированных энергетических уста новок требуются не только знания в области устройства, теории и настройки автоматизированных агрегатов, но и умение разбираться самостоятельно в новых конструктивных и схемных решениях систем автоматического регулирования и управления.
Настоящий учебник ставит своей задачей способствовать успешной подготовке таких специалистов в системе учебных заведе ний ММФ.
Главы VII и VIII учебника написаны инж. А. И. Гительманом под общей редакцией автора.
Автор выражает глубокую признательность рецензентам — со трудникам Кафедры автоматизации судовых дизельных и газо турбинных установок ОВИМУ и докт. техн. наук М. И. Левину, научному редактору канд. техн. наук М. И. Цыркину за большой труд по подготовке учебника к изданию, а также за ряд ценных предложений, направленных на улучшение книги.
Введение
За д а ч и
ио б ъ е м а вт о м а т и за ц и и .
П р оц есс и си ст ем ы у п р а в л е н и я
А в т о м а т и з а ц и я п р о ц е с с о в у п р а в л е н и я есть применение автоматических устройств, частично или полностью освобождающих человека от непосредственного участия в управле нии и воспринимающих на себя выполнение функций управления.
Применение автоматических устройств на судах началось одно временно с использованием тепловых двигателей. Сначала на су довых энергетических агрегатах устанавливали простейшие авто матические устройства: предохранительные клапаны, предельные выключатели, регуляторы уровней, а на двигателях, приводящих электрогенераторы, — регуляторы скорости вращения.
С развитием и совершенствованием энергетических установок, с повышением их напряженности росло число применяемых средств автоматики. Благодаря автоматизации процессов управления повы шалась надежность и безопасность эксплуатации агрегатов, обеспе чивалась их защита и блокировка, ограничивались или поддержи вались на заданном уровне отдельные наиболее ответственные пара метры рабочего процесса. Такой объем автоматизации был харак терен для судовых энергетических установок до середины текущего столетия.
В современных судовых дизельных и газотурбинных установках, которые представляют собой сложный энергетический комплекс, средства автоматики используются значительно шире. Автомати зируют не только процессы защиты, блокировок, ограничения и поддержания отдельных параметров на заданном уровне, но также процессы управления и контроля. С помощью средств автоматики создаются системы автоматизированного и автоматического управ ления агрегатами. Такая автоматизация позволяет частично или полностью исключить человека из процесса управления, а значит, сократить трудозатраты и численность обслуживающего персонала, Что в морских условиях имеет особое значение.
5
Наряду с уменьшением трудозатрат на автоматизированных судах сокращается время маневрирования и обслуживания, исклю чается возможность неправильных маневров, обеспечивается на дежная работа агрегатов на наиболее выгодном (оптимальном) экономическом или скоростном режиме.
Автоматизация, кроме того, имеет большое социальное значение, так как улучшает организацию вахтенной службы и условия труда команды, а также сокращает травматизм.
Объем автоматизации энергетических установок на современных судах таков, что позволяет значительно сократить численность машинной команды и перейти к обслуживанию установки одним вахтенным механиком на ходу судна, а во время стоянки осуще ствить безвахтенное обслуживание. Перспективным считается пере ход на безвахтенное обслуживание и на ходу судна.
Одним из первых автоматизированных судов в мировом транс портном флоте был отечественный теплоход «Инженер Пустошкин», проект автоматизации которого разрабатывался Центральным науч но-исследовательским институтом морского флота.
Эффективность внедрения средств автоматики в значительной степени зависит от их надежности, стоимости, а также от уровня подготовки обслуживающего персонала в области знания конструк ции, теории и практики эксплуатации средств автоматизации и автоматизированного оборудования. При этом особое значение приобретает изучение изменений, вносимых в рабочий процесс агрегатов автоматизацией управления.
Перспективы развития и успешное внедрение средств автоматики в судовые энергетические установки связаны с решением ряда серьезных проблем; к ним относятся:
—повышение надежности и снижение стоимости средств авто матизации;
-г- реконструкция и приспособление оборудования для автома тизации управления;
—создание систем автоматической оптимизации рабочих про цессов и разработка оптимальных программ управления;
— |
разработка систем оперативного автоматического контроля |
и, в |
частности, систем технической диагностики. |
Рациональный объем автоматизации. Частичная и комплексная автоматизация
Автоматизация судовых дизельных и газотурбинных установок идет по трем основным направлениям: автоматизации процессов управления; автоматизации контроля; автоматизации защиты.
Объем автоматизации по каждому из направлений может быть различным. Следовательно, различен объем автоматизации уста новки в целом. Однако нормальная эксплуатация механизмов и устройств невозможна без средств автоматической защиты и ограни чения ответственных параметров рабочего процесса, таких, напри мер, как частота вращения вала двигателя или температура газов
6
ß Газотурбинных установках. Большинство средств автоматической защиты и ограничения сделались неотъемлемой конструктивной частью энергетических агрегатов. В отличие от автономных средств автоматизации такие автоматические устройства принято называть встроенными.
Кроме средств защиты и автоматического ограничения в судовых энергетических установках уже длительное время применяется ряд отдельных систем автоматического регулирования и управления. К таким зарекомендовавшим себя в эксплуатации относятся сле дующие системы: автоматического регулирования частоты вращения вала двигателей, приводящих электрогенераторы; терморегулиро вания охлаждающей воды, масла и топлива; регулирования давле ний и уровней; автоматического управления рефрижераторных установок, воздушных компрессоров, аварийных дизель-генера торов; дистанционного автоматизированного управления главным двигателем.
Расширяется также объем применяемых средств автоматизации процесса контроля, причем контроль становится централизованным. Оперативность контроля повышают путем введения воздействий от системы контроля в систему управления.
Рациональный объем автоматизации определяется прежде всего экономической целесообразностью и окупаемостью, а также степенью повышения надежности оборудования и безопасности плавания, улучшением социально-бытовых условий и организации труда машинной команды. Рациональный объем зависит от типа и назна чения судна, от характера его рейсов.
А в т о м а т и з а ц и я считается ч а с т и ч н о й , если энерге тическая установка оборудована отдельными системами автомати зации и устройствами дистанционного управления и контроля в объеме, не изменяющем существенно состав и структуру вахтенной службы машинной команды.
К о м п л е к с н о й а в т о м а т и з а ц и е й называется при менение такого комплекса средств автоматики, который совместно с мероприятиями по приспособлению оборудования к автоматиза ции удовлетворяет требованиям организации вахтенной службы, надежности установки и оптимизации процессов управления. Ком плексная автоматизация не является простым увеличением объема применяемых средств автоматики. Для нее характерна высокая степень автоматизации и централизации контроля и управления без резких различий в уровне обслуживания основного оборудова ния. Комплексная автоматизация позволяет изменить организацию вахтенной службы экипажа и существенно сократить штат обслужи вающего персонала, что резко повышает экономическую эффектив ность эксплуатации судов и флота в целом.
Комплексно автоматизированным судам в соответствии с Пра вилами Регистра СССР присваивается особый знак. Если комплекс ная автоматизация допускает безвахтенное обслуживание установки как на ходу, так и на стоянке, то судну присваивается знак А-1. При этом на ходу судна разрешается дежурство одного механика,
7