В настоящее время отечественные и зарубежные дизелестроительные заводы уделяют большое внимание созданию автоматизированных систем дистанционного управления судовыми дизелями. Это объясняется тем, что автоматизация управления позволяет сократить обслуживающий персонал, способствует маневренности судна и повышению моторесурса двигателя.
В системах дистанционного автоматизированного управления (ДАУ) применяют пневматические, гидравлические, электрические передачи, а также их комбинации (электрогидравлические, электропневматические и т. п.).
При создании систем ДАУ главными судовыми дизелями наметились две тенденции:
все блокировки, обеспечивающие необходимый алгоритм функционирования, вынесены в систему ДАУ; на дизеле сохраняется минимальное количество блокировок, необходимых для безопасного управления с аварийного поста в аварийной ситуации;
все блокировки встроены в дизель, где расположен пост управления, связь с дистанционными постами осуществляется при помощи следящей передачи. По такому принципу построены системы ДАУ фирм «Бурмейстер и Вайн», «Зульцер», где системы автоматизации приспособлены к уже отработанным конструкциям дизелей.
Однако, как показывает опыт, наиболее целесообразна система ДАУ, построенная по первому принципу. В этом случае возможно создание универсальных систем для различных конструкций реверсивных двигателей и организация их серийного производства. С другой стороны, такие системы ДАУ надежны в эксплуатации.
Были проведены работы по созданию первого отечественного комплекса автоматизации технических средств для морских транспортных сухогрузных судов, оборудованных главными двигателями ДКРН (БМЗ).
На рис. 39 представлена схема комплексной автоматизированной установки с главным двигателем 7ДКРН 74/160 на теплоходе «Светлогорск».
Управление работой главного двигателя 2 с пульта 11 рулевой рубки 13 и с ЦПУ 7 обеспечивает система ДАУ ДКРН. Логическая часть 21 системы построена на базе пневматических элементов системы УСЭППА. Исполнительными механизмами служат пневматические сервомоторы. Питание осуществляется очищенным воздухом давлением 1,4 и 6 кг-с/см2. Система ДАУ ДКРН выполняет следующие операции: управление главным двигателем при помощи рукоятки машинного телеграфа;
пуск двигателя по программе;
реверс двигателя при подаче контр воздуха по двум переключаемым программам (нормального реверса и экстренного);
исполнение команд управления главным двигателем по положению топливо регулирующей рукоятки;
прекращение подачи топлива в двигатель при падении давления масла ниже 0,8 кг-с/см2;
прохождение зоны критической частоты вращения;
прекращение подачи пускового воздуха и топлива, если в процессе пуска двигатель в течение 5—7 с не достигнет минимально устоичивои частоты вращения повторных пусков при включении программы экстренного реверса;
постепенный вывод двигателя на режим полного хода в течение 2 ч; сохранение заданного режима работы двигателя при исчезновении пневмо- и электропитания;
защиту двигателя от опрокидывания, т. е. автоматическое восстановление органов распределения, раз регулированных вследствие опрокидывания двигателя, и выполнение заданнои команды;
контроль правильности функционирования блоков системы ДАУ как при неработающем, так и при работающем на ручном управлении двигателе.
В состав рассматриваемого комплекса входит также система программного управления механизмами, насосами и арматурой 22, обслуживающая главныи двигатель, пять локальных систем автоматизированного управления сепараторами 23 (по числу сепараторов); три локальных системы автоматизированного управления компрессорами 24. Работу энергетической установки обеспечивают три системы дистанционного автоматизированного управления дизель генераторами и система ДАУ электростанцией, выполненные на электронных средствах автоматизации 18. Вспомогательный и утилизационный котлы имеют каждый систему автоматического регулирования, управления и защиты 16 и 19.
Кроме того, предусмотрено дистанционное автоматическое управление общесудовыми системами 1.
В состав рассматриваемого комплекса входит также отечественная система централизованного контроля «Алдан» 6, которая проверяет работу главного двигателя, дизель генераторов 17, вспомогательных механизмов, обеспечивает автоматический сбор и обработку информации по основным параметрам, необходимым для оценки качества работы технических средств, и выдачу информации оператору (путем световой и звуковой сигнализаций, вызывной индикации и цифропечати) об изменениях в работе контролируемых объектов.
Кроме того, в систему ДАУ входят: щиты местной сигнализации 3; преобразователи 4 АТТ-12 с местными щитами контроля; общесудовые цистерны 5; щиты ЦПУ 8; ЦПУ 9; ГРШ 10; устройство регистрации маневров 12; вспомогательный котел 14; утилизационный котел 20; расходная топливная цистерна 25; трубы к системе питательной воды 15.
Система ДАУ ДКРН по объему выполняемых ею функций достаточно совершенна. К ее достоинству следует отнести наличие мнемосхемы и устройства контроля неисправностей отдельных блоков.
Однако конструктивная сложность системы, снижающая ее надежность, отсутствие защиты и сигнализации о перегрузке двигателя, недостатки в программе разогрева двигателя несколько снижают ее эксплуатационные качества.
Основные неисправности системы ДАУ ДКРН связаны обычно с засорением дросселей, разрывом мембран, деформацией заслонок в логических элементах, выходом из строя датчиков и исполнительных механизмов, нарушением плотности воздушных магистралей. Эти неисправности устраняют в основном заменой функциональных блоков, деталей датчиков и исполнительных механизмов.
Необходимо заметить, что несмотря на недостатки, создание системы ДАУ ДКРН, несомненно, является успехом отечественной судостроительной промышленности.
В современной практике судового дизелестроения распространены пневматические системы ДАУ, так как они показали высокую надежность и удобство в эксплуатации. В этом случае в системе управления используют только сжатый воздух, который на судне имеется всегда в достаточном количестве.
На рис. 40 приведена принципиальная схема пневматической системы управления дизелями типа RD «Зульцер», которая построена по второму структурному принципу. В этой системе для передачи управления на мостик телеграф в машинном отделении отсоединяют от тяги 22 с помощью съемного пальца 21, переключатель / устанавливают в положение «Управление с мостика». Система сигнализации всегда показывает, от какого поста включено управление дизелем. Управление с мостика осуществляют рукояткой 3.
При перестановке рукоятки из положения «Стоп» в положение «Полный вперед» автоматическое управление осуществляется следующим образом. Воздух через клапан 2 поступает к левому клапану 16, поршень сервомотора 19 перемещается вниз и устанавливает реверсивный золотник 20 в положение «Вперед». Воздух через клапан 4 поступает в пневмопозиционер
6 регулятора 7 (через проходную полость клапана 13 и через перекидной клапан 12). Под действием пневмопозиционера регулятору задается режим последующей подачи топлива в соответствии с положением рукоятки 3.
По окончании передвижения реверсивных органов дизеля клапан блокировки (на рисунке не показан) открывается, и воздух через перекидной клапан 17 поступает в полость управления клапана 18. Затем через проходную полость этого клапана, электромагнитный клапан 11 и проходную полость клапана 9 воздух поступает к пневмоуправляющему золотнику 23 пуска дизеля. Электромагнитный клапан 11, управляемый от электронного блока 5, открыт, когда тока в цепи нет. Он закрывается после достижения определенного напряжения тахогенератора, которое соответствует частоте вращения, заданной системе для перевода на топливо (в рассматриваемой системе 20 об/мин).
При передвижении золотника 23 вверх пусковая пневмосистема собственно дизеля приводится в действие и начинается пуск дизеля воздухом. Воздух, пройдя клапан 9, действует не только на золотник 23, но и поступает в полости управления клапанов 13 и 14, первый из которых закрывается, а второй открывается. При этом путь воздуху от поста управления на мостике к пневмопозиционеру регулятора 7 перекрывается, и пневмопозиционер изменяет настройку регулятора на количество топлива, которое требуется дизелю для его перехода на топливо. Количество топлива зависит от настройки редукционного клапана 15 и постоянно при каждом пуске независимо от положения рукоятки 3.
Когда под действием пускового воздуха и топлива частота вращения дизеля достигает 20 об/мин, клапан // от импульса электронного блока закрывается и сообщает трубопроводы от золотника 23 и клапанов 13 и 14 с атмосферой. Это приводит к закрытию главного маневрового клапана дизеля и переустановке регулятора в положение, соответствующее режиму, заданному рукояткой 3. По мере того как выходной рычаг регулятора передвигается в положение подачи топлива (в начале вращения дизеля) клапан 8 закрывается.
Если по каким-либо причинам дизель не перейдет на топливо, последует автоматический повторный пуск до остановки дизеля посредством аккумулирующей емкости 10. Если, например, после закрытия клапанов // и 8 дизель не перейдет на топливо, то после снижения частоты вращения ниже 20 об/мин клапан 11 вновь открывается. Клапан 9 продолжает оставаться открытым в течение 20 с за счет аккумулирующей емкости с дроссельным отверстием.
Схемой предусмотрено автоматизированное торможение дизеля контр воздухом в случае экстренного реверсирования на ходу судна.
Наряду с пневматическими системами ДАУ, небольшое применение на морских судах находят электрические, гидравлические и электрогидравлические системы.
На рис. 41 показана схема электрогидравлической системы ДАУ главным дизелем «Мицук — Бурмейстер и Вайн» 874VT2BF160 мощностью 8850 кВт (12000 л. с.) при 115 об/мин.
Для пуска двигателя на пульте с мостика выполняют следующие операции (рис. 41,а):
лимб регулятора пускового воздуха устанавливают на частоту вращения, при которой двигатель переходит с работы на воздухе на работу на топливо;
переключатель реверса устанавливают в необходимое положение «вперед» или «назад»;
рукоятку управления пуском поворачивают, и двигатель начинает работать на воздухе;
по достижении заданной частоты вращения регулятор воздуха автоматически прекращает подачу воздуха в цилиндры, и двигатель начинает работать на топливе.
Кроме управления пуском, реверсом и частотой вращения вала главного двигателя, с ЦПУ (рис. 41,6) можно управлять газовой заслонкой байпасирования утилизационного котла, компрессором и смесительными клапанами охлаждающей и масляной систем главного двигателя.
Г лавные пусковые компрессоры также могут быть запущены и остановлены дистанционно с ЦПУ. Кроме того, они автоматически останавливаются в том случае, когда давление нагнетания достигнет 25 кг-с/см2.
Автоматизировано также управление и другими вспомогательными механизмами и устройствами.
Внедрение автоматизации приводит к увеличению числа контрольно-измерительных приборов, расширению ЦПУ и усложнению наблюдения за ними. Внедрение мнемосхем позволяет сгруппировать приборы и пульты по отдельным секциям.
На мнемосхемах для каждой секции устанавливают определенный цвет, а ламповое табло указывает на положение клапанов, уровней жидкостей, включения трубопроводов.
В случае аварийного состояния на табло загорается аварийный сигнал. Постоянный красный цвет остается до устранения неисправности. Мнемосхему используют также для определения состояния неисправности.
За последнее время наблюдается значительная автоматизация всех процессов пуска, управления и реверса двигателей с применением специальных самопишущих приборов — реверсографов. Они регистрируют дату, команду, ответ ЦПУ, частоту вращения гребного вала и угол перекладки руля.
Внедрению средств автоматизации на морской флот способствуют бурное развитие радиоэлектроники, кибернетики, разработка миниатюрной аппаратуры, в том числе электронно-счетных машин.
- Рациональная степень автоматизации и технико-экономическая эффективность
- Использование тепла выхлопных газов
