книги из ГПНТБ / Эпельман Т.Е. Судовые теплоэнергетические установки и их оборудование учеб. пособие

'Рис. 231. Схемы регуляторов непрямого действия: а — с жест­ кой кинематической; б — с силовой обратной связью.

350

вследствие чего рычаг / повернется вокруг оси а и потянет вверх золотник 2 усилителя. При этом масло поступит в верхнюю полость сервомотора усилителя и переместит его поршень вниз, в направлении

Рис. 232. Схемы регуляторов непрямого действия: а — с изодромной обратной связью; б — с комбинированной обратной связью.

образом, на этом такте регулятор работает как регулятор с жесткой связью. Однако через некоторое время масло из нижней полости масляного катаракта постепенно перетечет в верхнюю через дрос­ сельное отверстие 5, вследствие чего пружина 4 постепенно возвратит корпус катаракта, а следовательно, точку а в исходное положение. Соответственно перемещению точки а будет перемещаться и золотник, вследствие чего будет изменяться положение поршня сервомотора, а следовательно, цикловая подача топлива. Равновесное состояние наступит тогда, когда муфта регулятора также придет в исходное положение, т. е. при исходном значении регулируемого параметра.

Недостатком регуляторов с чисто изодромной связью является невозможность использовать их в дизель-генераторных установках,

351

требующих параллельной работы нескольких агрегатов. От этого недостатка свободны регуляторы с комбинированной связью, вклю­ чающей жесткую и изодромную обратные связи.

На рис. 232, б приведена схема такого регулятора. Из рисунка видно, что изменяя положение точки Ъ подвеса изодромной связи на рычаге 6, можно изменять в желательных пределах статизм регулятора и, следовательно, настроить его для параллельной работы.

Все рассмотренные до сих пор схемы регуляторов являются одноимпульсными, т. е. такими, в которых чувствительный элемент реагирует на отклонение одного параметра — частоты вращения. Двухимпульсные регуляторы реагируют, кроме того, на изменение нагрузки или ускорения вала. Они сложнее одноимпульсных, но позволяют уменьшить время регулирования и заброс угловой ско­ рости при изменении режимов работы дизеля.

Регулирование частоты вращения дизелей небольшой мощности нередко производится гидравлическими или пневматическими регу­ ляторами простейшей конструкции.

§ 74

Системы управления ДУ. Автоматизация управления

На судах с Д У старой постройки управление главными двигателями и другими элементами установки, как правило, производится обслуживающим персоналом с местных постов управле­ ния. Команда об изменении режима (хода судна) передается с мостика в машинное отделение по машинному телеграфу, а о принятии коман­ ды — таким же путем сообщается на мостик. Наблюдение за работой установки производится по контрольным приборам, нередко установ­ ленным на многих щитках в различных местах машинного отделения.

На современных судах, особенно большого водоизмещения с мощными энергетическими установками, точность и быстрота выпол­ нения команд приобретает все большее значение для обеспечения надежной работы установки и безопасности эксплуатации судна, в связи с чем требуется все более высокая квалификация (а следова­ тельно, и оплата труда) судовых механиков и электриков. Поэтому изыскание путей совершенствования способов управления ДУ и одновременно путей сокращения численности обслуживающего пер­ сонала на современном этапе развития СЭУ становится задачей первостепенной важности. Необходимость совершенствования управ­ ления вызывается также усложнением условий обслуживания совре­ менных установок. Так например, широкое внедрение газотурбин­ ного наддува главных и вспомогательных дизелей, улучшающее массо-габаритные и экономические показатели установки, ухудшает, однако, обитаемость машинных отделений из-за более высокого уровня и частотности шума, возникающего при работе таких дизелей. Быстрая утомляемость машинного персонала и плохая слышимость команд снижают работоспособность персонала.

352

Указанные обстоятельства вызвали появление звукоизолирован­ ных центральных постов управления (ЦПУ), расположенных в машинном отделении или вынесенных за его пределы. В ЦПУ уста­ навливают рукоятки управления и важнейшие контрольно-измери­ тельные приборы. Управление главными дизелями стало дистанцион­ ным. При этом операцию управления (например, при пуске) выполня­ ет механик с необходимой выдержкой в промежуточных положениях так же, как и при выполнении этой операции с местного поста управ­ ления. Дистанционное управление облегчает условия работы пер­ сонала, но ощутимой экономической выгоды на морских судах с мощными установками не дает.

Научно-техническая революция в промышленности, выдвинув­ шая идею комплексной автоматизации производственных процессов с широким использованием счетно-решающих устройств, дала воз­ можность установить направления совершенствования управления СЭУ, в том числе и дизельными.

Одним из элементов комплексной автоматизации СЭУ является дистанционное автоматическое управление главными двигателями (ДАУ). Система ДАУ предусматривает автоматическое управление главными дизелями посредством одного органа управления, с по­ мощью которого операции пуска, реверса, остановки и изменения ско­ ростного режима двигателя производится из любого начального поло­

в промежуточных положениях. Применение ДАУ позволяет умень­ шить численность обслуживающего персонала, передать управление двигателями на мостик, программировать оптимальные переходные процессы при маневрировании и т. п.

Принципиальные схемы ДАУ составляются на базе универсаль­

Достоинством пневматических элементов является возможность простого монтажа их на дизеле и использование имеющейся на нем пневматической аппаратуры для пуска и реверса двигателя.

Достоинством электрической системы ДАУ является независимость от расстояния между постом управления и машинным отделением, простота изменения отдельных элементов в логической части системы, т. е. возможность изменения последовательности процессов при выполнении той или иной операции в соответствии с приобретенным опытом эксплуатации.

Достоинство гидравлических систем — возможность создания больших усилий при небольших массах и габаритах механизмов.

Опыт эксплуатации автоматизированных систем показал целе­ сообразность использования комбинированных схем. Так, в совре­ менных ДАУ логическая часть системы часто строится на электри­ ческих, электронных или пневматических элементах, дистанционные

ческие или пневматические механизмы, в цепи управления пуском —

Степень сложности систем ДАУ зависит от существующей на судне связи между двигателем и движителем, т. е. от типа передачи.

Дизель-электрические агрегаты должны отвечать одной из трех степеней автоматизации в соответствии с ГОСТ 10032—62.

Количество операций, которые должны выполняться автоматиче­ ски, возрастают с увеличением степени автоматизации. Так, при автоматизации первой степени требуется поддерживать автоматически

При автоматизации второй степени, кроме того, требуется обеспе­ чение автоматического или дистанционного пуска по внешнему им­

ние частоты вращения для ввода в синхронизм с другими агрегатами и сетью, автоматическое поддержание дизеля в прогретом состоя­ нии, автоматическое распределение активной нагрузки при парал­ лельной работе агрегатов.

Наибольшие требования предъявляются при автоматизации тре­ тьей степени. При этом, помимо перечисленного, необходимо пре­ дусмотреть автоматическое пополнение топливных, масляных и водяных расходных цистерн и воздушных баллонов, автоматическое управление другими вспомогательными агрегатами и операциями распределения энергии. При достижении предельных значений температур охлаждающей воды и масла, давлений смазочного масла и воды в замкнутом контуре охлаждения, частоты вращения, а также при коротком замыкании и перегрузке генератора, при обратном

Системы аварийно-предупредительной сигнализации (СПАС) и защиты по ГОСТ 11928-66 классифицируются следующим образом: САСЗН — система аварийной сигнализации и неотключаемой защиты; САСЗО — система аварийной сигнализации и отключаемой защиты; СПАСЗО — система предупредительной аварийной сигнализации и

отключаемой защиты.

Применение той или иной системы зависит от мощности дизеля: для дизелей мощностью 110 кВт и выше используется система СПАСЗО, а до ПО кВт—СПАСЗО или САСЗО. В зависимости от исполнения, системы аварийно-предупредительной сигнализации и защиты выпол­ няют пылебрызгозащищенными (Пбз), водозащищенными (Вз) и взрывозащищенными (Врз).

Для дизелей разных мощностей и назначения ГОСТ 11928—66 предусматривает обязательный перечень контролируемых параметров и их значений, соответствующих появлению предупредительных

354

и аварийных сигналов при одновременной защите. В частности, при эксплуатации судовых дизелей большой мощности предупреди­ тельная сигнализация должна появляться при достижении темпера­

ция с одновременной защитой дизеля в любом из следующих случаев: при повышении температуры охлаждающей воды от 1,05 до 1,10 tmsx, падении давления масла в системе смазки от 0,90 до 0,80 р т а х , увеличе­ нии частоты вращения вала до (1,15—1,25) пн. Поддержание темпе­ ратур воды и масла в допустимых, границах по ГОСТ 12709—67 должно обеспечиваться автоматическими регуляторами.

По показателям надежности СПАС подразделяются на два класса:

В настоящее время разработаны принципиальные схемы комплекс­ ной автоматизации судовых энергетических установок, предусматри­

ции энергетической установки, исключающей надобность в вах­ тенном обслуживании оборудования машинного отделения в течение оговоренного или регламентированного срока, достигается только при высокой надежности систем и средств автоматизации. На многих судах новой постройки комплексная автоматизация позволила улучшить технико-экономические показатели установки и сократить штат обслуживающего персонала. v

23*

Р А З Д Е Л О Р А С П О Л О Ж Е Н И Е Н А С У Д А Х .

Т Е Х Н И К О - Э К О Н О М И Ч Е С К И Е П О К А З А Т Е Л И

Э Н Е Р Г Е Т И Ч Е С К И Х У С Т А Н О В О К

Глава XVII

РАСПОЛОЖЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК НА СУДАХ

§75

Расположение помещений энергетических установок

В зависимости от места, отведенного на судне под помещения энергетической установки, различают суда с цен­ тральным (средним), кормовым, промежуточным и носовым распо­ ложением СЭУ.

При среднем расположении СЭУ достигается наиболее равномер­ ное распределение нагрузки на корпус судна от масс элементов установки, облегчается дифферентовка судна. Однако при этом удли­ няется и усложняется судовой валопровод, а за счет его туннеля существенно уменьшается полезный объем кормовых трюмов. Среднее расположение помещений СЭУ применяют на сухогрузах, лесовозах, рудовозах, буксирах.

При кормовом расположении энергетическая установка занимает часть судна, менее пригодную для грузовых помещений, длина вало­ провода сокращается; вследствие смежного размещения всех трюмов облегчаются грузовые операции, уменьшается задымление палубы и пожароопасность. В то же время при кормовом расположении СЭУ усложняется дифферентовка судна, а при ходе порожнем может потребоваться значительная балластировка. Кормовое расположение обычно применяется на танкерах, хотя встречается на судах и дру­ гих типов.

При промежуточном расположении помещения СЭУ сдвигаются по сравнению с центральным несколько к корме (обычно на один трюм). Такое расположение сочетает в себе ряд положительных особенностей центрального и кормового расположения.

Носовое расположение СЭУ встречается редко, например на неко­

эшелонное и совмещенное расположение. При линейном располо­

356

ных двигателей. При эшелонном расположении помещения разме­ щают группами: помещения парогенераторов, обслуживающих носо­ вой главный двигатель, затем помещение носового главного двига­ теля (носовой эшелон), за ним помещения парогенераторов, обслу­ живающих кормовой двигатель, и помещение кормового главного двигателя (кормовой эшелон).

При совмещенном расположении каждый главный двигатель и обслуживающие его парогенераторы размещают в одном отсеке.

На транспортных судах обычно все оборудование энергетической

энергетической установки в помещениях должно обеспечивать их надежность в работе, удобство обслуживания и ремонта, а также хорошие санитарно-гигиенические условия для обслуживающего персонала.

Чтобы наблюдать за состоянием и работой механизмов и аппара­ тов, надо предусматривать проходы и площадки, которые можно было бы использовать и для выемки деталей и узлов оборудования при их ремонте. С целью монтажа и демонтажа оборудования устанав­

расположенных по разным бортам и возможно дальше один от другого. Для размещения запасов топлива используют междудонные и бортовые цистерны, а также цистерны, образованные двумя попереч­

ными переборками (диптанки) вблизи помещения СЭУ.

Расположение оборудования ПТУ. На современных одновальных транспортных судах оборудование СЭУ обычно устанавливают в одном общем помещении. На двухвальных судах — пассажирских лайнерах, судах специального назначения — наиболее часто при­ меняют совмещенное расположение оборудования в двух автоном­ ных отделениях.

При размещении оборудования в помещениях предусматривают возможность снятия крышек корпусов турбин и выемки роторов для осмотра и ремонта, а также возможность смены трубок конденсато­ ров и других теплообменных аппаратов. Расположение оборудования должно быть таким, чтобы создавались наиболее благоприятные условия работы при меньших потерях энергии. Поэтому вспомога­ тельные механизмы должны находиться вблизи главных, обслужива­ емых ими. Кроме удобства обслуживания, этим достигается сокра­ щение длин трубопроводов. Насосы устанавливают по отношению к емкостям и другому оборудованию систем так, чтобы обеспечивался достаточный подпор на всасывании. Например, конденсатные насосы

357

располагают возможно ниже по отношению к конденсаторам, а питательные насосы — ниже по отношению к деаэраторам. Послед­ нее достигается тем, что деаэратор устанавливают в верхней части помещения, насколько позволяют условия. Циркуляционные насосы конденсаторов располагают таким образом, чтобы при любых усло­ виях плавания они находились ниже ватерлинии.

Турбогенераторы судовой электростанции располагают обычно в этом же помещении на одной из платформ. Аварийные дизель-гене­ раторы выносят в отдельные помещения на одной из верхних палуб.

Испаритель грязных конденсатов, а также испарительные и опреснительные установки должны находиться в трюме или на плат­ форме, напорные масляные цистерны, деаэратор, вентиляторы паро­ генераторов — в шахте машинного отделения.

Грузовые насосы на танкерах размещают, как правило, в спе­ циальном насосном отделении рядом с основным помещением. При­ воды насосов при этом располагают в машинном отделении, а валы пропускают через переборку с помощью сальников.

В помещении СЭУ устанавливают также некоторые механизмы общесудового назначения: пожарные и балластно-осушительные насосы, воздушные компрессоры и др.

На рис. 233 показано расположение основного оборудования ПТУ типа MST-14 фирмы Дженерал Электрик на танкере.

Установка состоит из двухкорпусного ГТЗА (Ne — 16200 кВт) с двухступенчатой зубчатой передачей, одного главного парогене­ ратора, механизмов и аппаратов, обслуживающих ГТЗА и парогене­ ратор. В установке применены промежуточный перегрев пара и пятиступенчатый регенеративный подогрев питательной воды.

Главный конденсатор расположен на одном уровне с ТНД, так что выпуск пара осуществляется в осевом направлении.

К главному конденсатору крепят маслоохладители, подогреватели питательной воды 1- и 2-ой ступеней, вакуумные насосы и конденсатные насосы.

Главный парогенератор расположен на платформе над ГТЗА со сдвигом по отношению к нему в корму.

Судовая электростанция включает турбогенератор мощностью 525 КВт и аварийный дизель-генератор мощностью 735 кВт. На ходо­ вых режимах ротор турбогенератора приводится во вращение через соединительную муфту от главной зубчатой передачи, а турбина вращается вхолостую. На стоянках и при маневрировании генератор отключается от зубчатой передачи и приводится в действие своей турбиной. Мощности аварийного дизель-генератора достаточно, чтобы обеспечить судну, в случае выхода из строя парогенератора, ход со скоростью 2—3 узла, при использовании в двигательном режиме генератора турбогенератора.

Принятое расположение оборудования обеспечивает хорошее использование объема кормовой части судна.

Расположение оборудования ГТУ. В качестве примера на рис. 234 представлено общее расположение механизмов в машинном отделе­ нии сухогрузного судна «Парижская Коммуна».

358

Энергетическая установка ГТУ-20 (Ne = 9550 кВт) состоит из двух одинаковых ГТУ-10, выполненных по сложной тепловой схеме (с регенерацией и промежуточным охлаждением воздуха) и работаю­ щих на один общий редуктор. Каждая из первичных ГТУ включает два турбокомпрессорных агрегата (ТКВД и ТКНД), воздухоохла­ дитель, регенератор, камеру сгорания, воздухопроводы и газоходы, системы, обслуживающие установку. На гребной винт передается избыточная мощность турбин ТКНД .

Реверс судна осуществляется с помощью ВРШ. Для пуска тур­ бин используется электродвигатель пер£менного тока, подключаемый через гидромуфту.

Установка снабжена комбинированным утилизационным паро­

потребителей на стоянке имеется еще один небольшой вспомогатель­ ный парогенератор.

Для выработки электроэнергии служат два дизель-генератора

Установка оборудована пневмозлектрической системой дистан­ ционного управления, что позволяет управлять ею из ЦПУ и из ходовой рубки. ЦПУ размещен на платформе машинного отделения у носовой переборки. В ЦПУ вынесены пульт управления ГТУ и ВРШ, главный распределительный щит и щиты аварийно-предупре­ дительной сигнализации.

Расположение оборудования ДУ. Варианты расположения обо­ рудования в машинных отделениях отдельных судов с ДУ весьма разнообразны и характеризуются в первую очередь комплектацией

итипом применяемого оборудования.

Внастоящее время в Д У как и в СЭУ других типов все шире распространяется агрегатирование оборудования.

Агрегатированное оборудование более удобно в обслуживании, а сокращение объема монтажных работ снижает стоимость постройки судна. Кроме этого, открываются возможности широкого примене­ ния агрегатного ремонта оборудования.

На рис. 235 приведено общее расположение установки с агрегатированным оборудованием на танкере «Великий Октябрь» дедвейтом 16 000 т.

Главным двигателем в установке служит малооборотный дизель Брянского завода марки 6ДКРН 74/160-2 номинальной мощностью 7700 кВт при 115 об/мин. Передача на гребной винт жесткая прямая.

В установке применена утилизация тепла отработавших газов главного двигателя. Пар, получаемый в утилизационном паро­ генераторе, используется в турбогенераторе, обеспечивающем элек­ троэнергией на ходовых режимах все потребители. Два дизельгенератора используют в основном на стоянках судна.

359