Рациональная степень автоматизации и технико-экономическая эффективность

В последние годы на многих теплоходах широко применяют комплексную автоматизацию судовых дизельных установок, которая включает:
ДАУ главными и вспомогательными механизмами;
контроль за работой механизмов энергетической установки; сигнализацию об отклонении параметров от нормы и аварийную защиту. Комплексная автоматизация — это согласованная автоматизация отдельных видов технических средств и управления их совокупностью, которая при некотором экономически целесообразное уровне затрат на нее обеспечивает наибольшую экономию труда.
Разработанные к настоящему времени конструктивные варианты системы ДАУ главными судовыми дизелями выполняют многочисленные операции: программный пуск, изменение частоты вращения, реверс и остановку дизеля, отмену команд, повторные пуски, прохождение зоны критической частоты вращения, автоматические блокировки, защиту, аварийную остановку, переключение управления из рулевой трубки на центральный и на местный посты управления, контроль исправности системы, сигнализацию о выполнении команд системой и главным двигателем, а также контроль работы главного двигателя.
Система ДАУ дизель генераторами выполняет подготовку к пуску, автоматические или дистанционные запуски, дает возможность синхронизации при подключении на параллельную работу, выполняет аварийные и нормальные остановки, защиту и сигнализацию о состоянии дизель генератора.
При комплексной автоматизации управления дизельной установкой автоматизированы также процессы, связанные с пуском двигателя и его работой при безвахтенном обслуживании. Все эти операции автоматически или дистанционно выполняют специальные системы автоматизации пуска и остановки вспомогательных агрегатов — топливных и масляных насосов, компрессоров, сепараторов, насосов системы охлаждения и т. д.
Контролируют работу дизельной установки по мнемосхемам и
контрольно-измерительным приборам. Регистрация параметров и записи в вахтенном журнале автоматизированы. Предусмотрены непрерывная индикация основных параметров и периодический контроль по вызову оператора, а также сигнализация об отклонениях параметров от нормы и аварийно-предупредительная тревожная сигнализация.
Автоматизация судовых дизельных установок должна обеспечивать: возможность управления главными двигателями как с дистанционного пульта управления в ходовой рубке, так и с ЦПУ в машинном отделении. В качестве резервного должен быть предусмотрен неавтоматизированный местный пульт управления. Система управления главным двигателем должна быть сблокирована с валоповоротным и защитным устройствами;
возможность работы двигателя с ограничением подачи топлива на любых скоростных режимах;
пополнение отстойной топливной цистерны, поддержание уровня в расходных топливных цистернах, одновременное пополнение этих цистерн и сепарирование топлива, поддержание постоянной температуры (или вязкости) топлива перед двигателем, очистку топливных фильтров, предупредительную сигнализацию по уровню топлива в отстойной и расходной топливных цистернах, дистанционный перевод (с ЦПУ) главных двигателей с тяжелого топлива на дизельное;
поддержание в циркуляционной системе смазки постоянной
температуры масла перед двигателем, пополнение лубрикаторов, очистку масляных фильтров, удаление шлама из сепараторов, включение резервного масляного насоса, предупредительную сигнализацию по уровню масла в цистернах;
поддержание постоянного давления в баллонах воздухохранителях, предупредительную сигнализацию по давлению в баллонах, включение охлаждения компрессоров при их пуске, аварийную защиту по температуре охлаждающей воды;
регулирование температуры охлаждающей воды на выходе из двигателя и предупредительную сигнализацию по уровню в расширительной цистерне;
дистанционный пуск и остановку дизель генераторов, регулирование частоты вращения вала, поддержание постоянной температуры охлаждающей воды на выходе из двигателей, а также температуры циркуляционного смазочного масла на входе в двигатель, предупредительную сигнализацию (по давлению и температуре масла и охлаждающей воды, по пуску и приему нагрузки дизель генераторами), аварийную защиту по частоте вращения и давлению масла в системе смазки;
поддержание постоянного напряжения на шинах
электрораспределительного щита и синхронизацию генераторов при их параллельной работе, отключение второстепенных потребителей при перегрузке электростанции;
подготовку к пуску и пуск вспомогательного котла, поддержание постоянного давления пара в котле, поддержание постоянного уровня воды в барабане котла и постоянной температуры топлива перед форсунками, включение и выключение добавочного питания по уровню воды в теплом ящике, предупредительную сигнализацию по давлению пара и уровню воды в барабане котла, аварийную защиту по уровню воды, факелу и воздуху;
дистанционное управление заслонкой на трубопроводе выпускных газов, байпасирующем утилизационный котел;
включение насосов системы водоснабжения в пневмоцистернах, поддержание постоянной температуры горячей мытьевой воды, предупредительную сигнализацию по включению насосов;
. дистанционное включение и выключение осушительного насоса, предупредительную сигнализацию по уровню воды в сточных колодцах и включению осушительного насоса;
дистанционное включение системы углекислотного тушения и других противопожарных средств, предупредительную сигнализацию по дыму в жилых и служебных помещениях;
дистанционный пуск фекального насоса и автоматическую его остановку при опорожнении цистерны, предупредительную сигнализацию по верхнему уровню в фекальной цистерне и включение фекального насоса;
дистанционное управление открытием и закрытием клапанов на трубопроводах грузовой системы, грузовыми насосами, дистанционный замер уровня жидкого груза в танках.
Аппаратура автоматического регулирования, сигнализации, защиты и контроля должна устойчиво и надежно работать в условиях качки судна с креном до 20°, выносить вибрацию с частотой 20 гц при амплитуде 0,5 мм, работать при температуре воздуха до 60° С и относительной влажности 95%.
Обобщение и обработка данных эксплуатации теплоходов и ДАУ силовыми дизельными установками показывают, что внедрение автоматизации позволяет уменьшить численность машинной команды и улучшить эксплуатационные характеристики судна.
Сокращение обслуживающего персонала позволяет уменьшить сумму капиталовложений на постройку теплохода, так как сокращается объем жилых помещений, камбуза, кладовых и т. п.
Технико-экономический анализ показывает, что внедрение комплексной автоматизации дизельными установками на современных морских теплоходах позволяет уменьшить численность машинной команды примерно вдвое. Кроме того, автоматизация обеспечивает высокую точность и скорость управления механизмами, которыми трудно управлять вручную.
Процесс автоматизации предусматривает: сокращение однообразных, часто повторяющихся операций до минимума, увеличение надежности работы и повышение экономичности судовых механизмов, удлинение межремонтного периода, уменьшение вероятности возникновения опасных аварийных условий для механизмов.
Несмотря на неоспоримые преимущества автоматизации, степень ее рационального внедрения в судовых дизельных установках того или иного типа должна быть определена в результате тщательного технико¬экономического анализа. Одной из основных задач автоматизации является экономия общественного труда путем максимального сокращения обслуживающего персонала. Однако это сокращение не безгранично, существует оптимальный его предел, обусловливаемый типом и назначением судна, его судовой энергетической установкой и т. д.
Морские суда надолго оторваны от своих баз, и поэтому, даже при самом высоком уровне технического развития средств автоматизации, всегда имеется вероятность выхода из строя того или иного механизма или устройства. Для устранения поломки необходимо присутствие квалифицированных специалистов.
Кроме того, возможен значительный объем работ по проведению профилактических и ремонтных мероприятий, для выполнения которых требуется определенный штат машинной команды.
Другой недостаток высокой степени автоматизации определяется значительным увеличением единиц работающего оборудования.
Известно, что стоимость автоматических устройств и контрольно¬измерительных приборов может достигать 20—30% и более стоимости всей энергетической установки. При этом следует иметь в виду, что современные системы автоматики представляют собой сложные цепи с большим количеством последовательно включенных элементов. Неисправность хотя бы одного элемента влечет за собой выход из строя всей системы. Вследствие длительной оторванности судна от своих баз рассчитывать на своевременную помощь специализированных бригад невозможно. Поэтому трудозатраты при эксплуатации таких систем на обслуживание, профилактику и ремонт, естественно, возрастают.
Одновременно внедрение автоматики неразрывно связано с повышением квалификации обслуживающего персонала, на обязанности которого должна быть возложена проверка правильности работы всех элементов системы и определение причин неисправностей, что дает возможность проведения ремонтных и профилактических работ в процессе плавания.
Таким образом, при внедрении комплексной автоматизации серьезное внимание должно обращаться на экономическую эффективность, при отсутствии которой автоматизация может превратиться в самоцель, а не в средство экономии общественного труда.
При подсчете экономической эффективности от применения автоматики необходимо учитывать, что сумма всех расходов по применению автоматических систем на судне зависит от степени автоматизации судовой дизельной установки, типа и надежности выбранных систем, мощности главного и вспомогательного дизелей, их количества, водоизмещения теплохода и некоторых других факторов.