Судовые дизели и их эксплуатация

Дипломная работа

Актуальность данной выпускной квалификационной работы заключается в том, что в последнее десятилетие автоматизация судовых дизельных и газотурбинных установок претерпела большие изменения: значительно возрос объем автоматизированных операций, усложнились средства автоматизации и главное, автоматизация обеспечила повышение производительности труда судового экипажа и безопасности мореплавания. Изучение автоматизации судовых энергетических установок должно отводиться все большее место в подготовке судовых специалистов. Эффективность эксплуатации современного автоматизированного судна в равной степени зависит от качества судовых объектов, так средств автоматизации.

Изучение энергетического оборудования в системе автоматизации в отрыве друг от друга не соответствует реальным условиям работы специалистов. В качестве судовых энергетических установок (СЭУ) получают распространение наряду с малооборотными дизелями, а также газотрубные, и газопаровые, обеспечивающие высокие скорости.

Создание материально-технической базы требует нарастающих темпов увеличения производительности труда на основе непрерывного технического прогресса, составной частью которого является автоматизация производства. Стремительно развиваются принципиально новые технологические процессы производства, управление которых без средств автоматизации невозможно.

Автоматика и телемеханика — это отрасль науки и техники, где разрабатываются методы и средства контроля производства, процессов и управления ними.

Под автоматикой понимается техника управления и контроля на сравнительно небольших расстояниях, для определения которых требуются специальные средства. В народном хозяйстве, в промышленности, энергетике, на транспорте.

В связи с ростом энерговооруженности флота объем средств автоматизации значительно увеличивается.

Автоматизация позволяет выполнять операции управления с быстротой и точностью, недоступными человеку; улучшать условия труда людей и значительно уменьшать численность обслуживающего персонала, повышая тем самым экономичность эксплуатации судна.

Внедрение средств комплексной автоматизации и ряд организационно технических мероприятий обеспечили переход на совмещение профессий палубной и машинной команд на всех судах внутреннего плавания, а также эксплуатацию судовой энергетической установки без постоянной вахты в машинном отделении. Это позволило освободить людей от необходимости длительного пребывания в помещениях с высокой температурой, влажностью, повышенным содержанием углеводородов, сравнительно высоких уровней звукового давления и вибрации. Технико-экономическая эффективность систем автоматизации зависит от выбора средств автоматики, их унификации, надежности, ремонтопригодности и простоты обслуживания. Внедряемые системы автоматики создаются на основе современных требований с применением последних достижений электронной техники.

7 стр., 3425 слов

Автоматизация управления персоналом

... первых средств автоматизации были разработаны и первые программы учета и управления персоналом. Они были реализованы на различных аппаратных платформах, начиная от больших ЭВМ и заканчивая ПК. Современные автоматизированные системы управления персоналом предназначены ...

Дальнейшее совершенствование средств автоматики и внедрение ее на судах обеспечат экономичную работу силовой установки, существенно повысит безопасность плавания. дизель генератор сигнализация

В арсенале средств, составляющих техническое вооружение всех отраслей народного хозяйства, ведущее место занимают электрические машины. Электрическая машина — это электромеханическое устройство, осуществляющее преобразование механической и электрической энергий. Если в электрической машине механическая энергия преобразуется в электрическую, то она называется электрическим генератором, если же электрическая энергия преобразуется в механическую, то машина называется электродвигателем. Электрические генераторы составляют основу современных электростанций, где преобразуют механическую энергию паровых или гидравлических турбин в электрическую. Электродвигатели составляют основу электропривода, где электрическая энергия преобразуется в механическую, необходимо для приведения в действие станков, механизмов, подъемных и транспортных средств.

По степени автоматизации судовые электроприводы принято разделять на 3 уровня автоматизации. Наиболее простыми являются электроприводы с первым уровнем автоматизации. Это приводы, которые требуют участие обслуживающего персонала, как для выработки начального управляющего воздействия, так и для контроля в процессе последующей работы электропривода. При втором уровне автоматизации обслуживающий персонал участвует только в выработке начального управляющего воздействия на электропривод. Более совершенным является третий уровень автоматизации, при котором обслуживающий персонал участвует только в надзоре за электромеханической системой. Ручное управление при этом уровне предусматривается, но только при особых режимах судна и его автоматической установке.

Общая тенденция в развитии судовых механизмов характеризуется усложнением возлагаемых на электроприводы задач как по повышению степени автоматизации, так и по упрощению их обслуживания. Это направлено на повышение производительности труда путем автоматизации и механизации труда. Повышение производительности труда на судах связано также со снижением затрат времени на техническое обслуживание и ремонт за счет совершенствования конструкций электроприводов и приспособлений их к специфическим условиям судовой эксплуатации. В свете этих задач реализуются следующие направления, по которым идет совершенствование электроприводов судовых механизмов — автоматизацией отдельных электромеханизмов и объединения взаимосвязанных механизмов в автоматизированные системы с оптическим режимом эксплуатации. В системе управления электроприводом все чаще включают вычислительные машины, микропроцессоры, с большой точностью осуществляющие операции управления, ранее выполненные человеком:

1. повышение надежности и ресурса электроприводов за счет совершенствования конструкций и правильного выбора отдельных элементов;

2. снижение издержек на ремонтные работы за счет унификации элементов и применение блочных конструкций.

6 стр., 2971 слов

Автоматические системы измерений, контроля и испытаний

... алгоритмами ее обработки. Следует различать полную и частичную автоматизацию. Процесс измерения, при котором обратная связь управления осуществляется без участия человека называется автоматическим. Если ... нормами. Рис.3.2. Обобщенная структурная схема системы автоматического контроля Отличие измерения и контроля состоит в том, что при измерении измеряемую величину сравнивают с единицей определенной ...

Автоматизация судовых электроприводов вместе с использованием средств диагностирования позволит в минимальные сроки восстановить их работоспособность при постепенных или внезапных отказах, а также значительно сократить трудозатраты на их обслуживание.

Современное судно представляет собой сложное инженерное сооружение с многочисленными системами и устройствами и предназначено для решения главной задачи — перевозки грузов и пассажиров, обеспечивая при этом безопасность мореплавания, сохранность груза и рентабельность перевозок.

Конечной целью развития комплексной автоматизации является полная автоматизация. При полной автоматизации все функции управления, регулирования и контроля будут переданы автоматическим устройствам. Наиболее важным и принципиально новым направлением в развитии комплексной автоматизации является использование в системах управления, регулирования и контроля цифроаналоговых систем, сопряженных с электронными вычислительными машинами.

С внедрением комплексной автоматизации повышаются эксплуатационные характеристики всех систем судна и их надежность, что позволяет существенно сократить численность экипажа, тем самым снизить стоимость перевозок.

Автоматизированные системы состоят из большого числа отдельных устройств и механизмов, параметры которых необходимо измерять, контролировать и обрабатывать. Число контролируемых параметров на судне может достигать нескольких сотен и даже тысяч. При повышении у сгруппированных параметров заданных значений включается обобщенная звуковая и световая сигнализация. Посты обобщенной сигнализации могут устанавливаться в центральном посту управления (ЦПУ), в рулевой рубке, в кают-компании, каютах механиков.

Благодаря росту уровня автоматизации судов, введению без вахтенного обслуживания, сокращению численности экипажа повышается роль и значение систем автоматизированного измерения и контроля параметров, сигнализации и систем внутрисудовой связи.

В связи с этим на водном транспорте особое значение приобретает повышение надежности систем измерения, контроля, сигнализации, управления, внутрисудовой связи. Это достигается увеличением надежности элементной базы, применением функционального встроенного контроля исправности отдельных блоков, резервированием и унифицированием узлов.

Измерительные элементы обычно классифицируют по роду измеряемой ими физической величины. С этой точки зрения различают элементы, предназначенные для измерения давления, уровня, температуры, расхода, скорости, перемещения, электрического напряжения, тока, частоты и т.д. Отклонение измеряемой физической величины измерительные элементы преобразуют, как правило, в механическую или электрическую величину.

В качестве измерительных элементов для измерения давлений в судовых энергетических установках применяют упругие элементы, принцип действия которых основан на деформации упругого тела при действии на него давления. Это — плоские мембраны либо сильфоны. Плоские мембраны и сильфоны применяются также для измерения перепадов давлений и следовательно, расходов жидкости или газа, поскольку расход при данной площади переходного сечения пропорционален перепаду давления на участке трубопровода.

Для измерения уровней применяются поплавковые и мембранные чувствительные элементы. Поплавки представляют собой полые металлические шары или цилиндры, связанные рычажной системой с усилительным элементом и размещенные в герметических камерах, соединяемых по принципу сообщающегося сосуда с резервуаром, в котором регулируется уровень. Недостатком поплавковых чувствительных элементов является неудовлетворительная их работа при качке судна, а также пониженная чувствительность ввиду трения в рычажных сочленениях. Эти недостатки в значительной мере устраняются в мембранных чувствительных элементах. Преимуществом последних является также возможность установки их на некотором расстоянии от резервуара, в котором регулируется уровень. Для измерения температур в системах автоматического регулирования судовых энергетических установок применяются термоманометрические, термоэлектрические и другие элементы. В системах автоматического управления частотой вращения машин в качестве измерительных элементов на морских судах используются центробежные маятники, тахогенераторы и импеллеры либо шестеренные насосы.

3 стр., 1487 слов

Устройство, принцип работы, ТО и ремонт генератора переменного ...

... полупроводников и микросхем позволило повысить надежность, качество работы генераторов, упростить их обслуживание. 1. Назначение генератора Генератор является основным источником электрической энергии систем энергоснабжения, ... сердечника на 1,5-2 мм меньше диаметра статора. Для подачи напряжения управления с реле-регулятора на обмотки ротора, применяются медные кольца, которые располагаются ...

Целью данной выпускной работы является изучение автоматической работы дизель-генераторов.

В ходе выполнения выпускной квалификационной работы, перед нами стали следующие задачи:

1. Назначение автоматической работы

2. Требования Регистра Росси к системам автоматической работы дизель- генераторов

3. Пуск дизель — генераторов. Выбор схемы, регулирования скорости вращения.

4. Терморегулирование дизель-генераторов. Защита и сигнализация в системе.

5. Техническое обслуживание дизель-генераторов.

1. Назначение автоматической работы дизель-генераторов. Используемые приборы и устройства. Классификация

1.1 Назначение автоматической работы дизель-генераторов

Для прогресса техники последних лет характерно широкое и все углубляющееся внедрение автоматизации во все отрасли народного хозяйства, в том числе и на транспортный флот.

Как уже было сказано, автоматизация является одним из необходимых условий надежной и высокоэффективной эксплуатации судовых дизельных установок, особенно при работе экипажей методом совмещения профессий. В этих условиях особое значение приобретает комплексная автоматизация судовых силовых установок.

Автоматизация судовых дизельных установок повышает производительность и улучшает условия труда судового экипажа, улучшает маневренность судна, снижает вероятность аварийных случаев, обеспечивает эксплуатацию судовых дизелей на заданных (в большинстве случаев оптимальных) режимах, благодаря чему снижается себестоимость перевозок, увеличиваются надежность и срок службы двигателей.

По своему назначению автоматические устройства на судовых дизелях могут быть разделены на следующие типы:

1. Автоматическая предупредительная (аварийная) сигнализация.

2. Система автоматической защиты.

3. Автоматическое управление.

Автоматическая предупредительная сигнализация срабатывает в случае выхода из нормальных пределов какого-либо из контролируемых ею рабочих показателей и тем самым дает возможность вахтенному штурману—механику своевременно предпринять необходимые меры для предупреждения соответствующих аварийных последствий. Обычно предупредительная сигнализация срабатывает, т. е. начинает подавать световые и звуковые сигналы, если недопустимо снизится давление в системе смазки двигателя, либо перегреется охлаждающая вода или масло, либо чрезмерно повысится температура отработавших газов.

10 стр., 4708 слов

Система работы дизельных двигателей

... конструкции системы питания дизельного двигателя. Предложение мероприятий, способных повысить эффективность диагностики системы питания дизельных двигателей и снизить их себестоимость. дипломная работа, добавлен 16.06.2015 Назначение системы питания дизельного двигателя. Методы, средства и оборудование для диагностирования системы питания дизельного двигателя ...

Типовая принципиальная схема автоматической предупредительной сигнализации показана на рис. 1

Рисунок 1.Схема автоматической предупредительной сигнализации.

Автоматическая система состоит из трех основных элементов: датчика (чувствительного элемента) 1; управляющего элемента (реле) 2 и исполнительных органов (сигнализаторов световых и звуковых) 3 и 4.

Указанные основные элементы схемы связаны между собой электрическими, гидравлическими или пневматическими связями, и, кроме того, имеется источник питания 6 (на схеме — аккумуляторная батарея).

В цепи звукового сигнализатора обычно устанавливается выключатель 5, позволяющий в необходимых случаях выключить звуковой сигнал.

Датчики являются чувствительными элементами автоматической системы, они реагируют на изменение давления, температуры, числа оборотов вала и других показателей работы.

Температурные датчики применяют биметаллические, жидкостные и паровые. В качестве датчиков давления на двигателях наибольшее применение получили датчики мембранного сильфонного типа и датчики с трубкой Бурдона.

Датчики, реагирующие на изменение числа оборотов вала двигателя, в большинстве случаев — центробежные.

Управляющий элемент — реле или гидравлический переключатель (золотник).

Исполнительные органы — сигнализаторы в рассматриваемой схеме пояснений не требуют.

Как видно, автоматическая предупредительная сигнализация контролирует наиболее важные показатели работы дизеля и оповещает вахтенного штурмана — механика о нарушениях его нормальной работы. Благодаря этому штурман — механик имеет возможность меньше занимать свое внимание наблюдением за показаниями контрольных измерительных приборов двигателей и, следовательно, в большей степени концентрировать свое внимание на внешних условиях судового хода, на выполнении маневров и на более рациональном выборе режимов движения судна и работы главного двигателя.

Таким образом, автоматическая предупредительная сигнализация облегчает условия работы вахтенного штурмана — механика, способствует лучшему выполнению маневров и уменьшению вероятности аварийных случаев.

Однако в отличие от других типов автоматических устройств предупредительная сигнализация выполняет пассивную роль, т. е. непосредственно в процессе управления дизелем участия не принимает. [1,c 40-81]

Система автоматической защиты также состоит из трех основных элементов: датчиков, реагирующих на изменения каких-либо показателей работы; управляющего элемента и исполнительного органа. Однако в отличие от предыдущей схемы исполнительный орган (соленоид или сервомотор) здесь воздействует на топливные насосы, уменьшая число оборотов вала дизеля или останавливая его.

Например, если давление смазочного масла в системе работающего дизеля упадет ниже допустимого минимального значения, то система автоматической защиты, обнаружив это с помощью своего датчика, должна сработать и, воздействуя своим исполнительным органом на топливные насосы дизеля, уменьшить или прекратить подачу топлива в рабочие цилиндры либо остановить с помощью специальной воздушной заслонки.

7 стр., 3017 слов

Механизмы и системы двигателя

... вала. Газораспределительный механизм предназначен для впуска в цилиндр горючей смеси ( карбюраторные и газовые двигатели ) или воздуха ( дизели ) и выпуска отработавших газов. Система охлаждения ... управления карбюратором; г) крепления: генератора, реле-регулятора, стартера, сигнала, распределителя и проводов. Смазать подшипники вентилятора и водяного насоса. Завести двигатель, прослушать его работу ...

Автоматическая остановка главного двигателя по условиям безопасности плавания в одновальных силовых установках недопустима, в них автоматическая система снижает число оборотов и включает предупредительные аварийные сигналы.

В двухзальных установках теплоходов и для большинства дизель-генераторов предусматривается автоматическая аварийная остановка.

Таким образом, системы автоматической защиты предохраняют двигатели от аварий, связанных с перегрузкой либо с нарушениями нормальной работы систем охлаждения и смазки. Автоматическая защита при аварийной ситуации активно вмешивается в процесс управления двигателем.

Системы автоматического управления можно разделить на две группы:

А. Автоматические устройства, ограничивающие изменение или поддерживающие на определенном уровне значение какого-либо показателя работы двигателя.

Б. Системы автоматического управления, изменяющие режимы работы двигателя по определенной программе, заданной соответствующим положением регулирующего органа (рукоятки) на посту управления.

В первую группу входят автоматические устройства, поддерживающие заданную температуру, давление или число оборотов вала двигателя. Эти устройства органически входят в конструкцию современных дизелей, опыт их применения исчисляется десятилетиями. Сюда входят редукционные и предохранительные клапаны, терморегуляторы (термостаты) в системах охлаждения и смазки и регуляторы числа оборотов вала двигателя.

Во вторую группу входят автоматика дистанционных систем управления и автоматические системы управления резервными или аварийными дизель-генераторами, которые срабатывают в зависимости от напряжения или частоты в контролируемой электрической сети.

Одним из основных условий, обеспечивающих возможность судовому экипажу работать с совмещением профессий, является наличие системы дистанционного управления главными двигателями.

Дистанционное управление (сокращенно ДУ) позволяет производить запуск двигателя, изменять число оборотов его вала, реверсировать направление вращения движителя и останавливать двигатель непосредственно из штурвальной рубки, которая находится на некотором расстоянии от машинного отделения. Это управление должно быть надежным в работе, постоянно готовым к действию, допускать быстрый переход к непосредственному управлению дизелем, обладать высокой точностью’ выполнения операций управления и требовать небольших усилий для перемещения управляющих рукояток и маховичков; управление двигателем с его помощью должно быть простым и удобным.

Наиболее удобны в работе те дистанционные системы управления, в которых все вышеперечисленные операции управления осуществляются одной рукояткой или маховичком.

По способу связи между постом управления и дизелем различают следующие типы дистанционного управления:

1. механическое ДУ (тросиковая, рычажная или валиковая передача);

2. гидравлическое ДУ;

3. пневматическое ДУ;

4. электрическое ДУ;

5. комбинированное ДУ (пневмомеханическое, электропневматическое и др.).

15 стр., 7404 слов

Мотивация как один из методов управления эффективностью работы персонала

... нюансы основы любой компании – человеческого ресурса. 1. Мотивация как один из методов управления эффективностью работы персонала Вся деятельность человека обусловлена реально существующими потребностями. ... разработать наиболее подходящую систему управления персоналом? В современном менеджменте все большее значение приобретают мотивационные аспекты. Мотивация персонала является основным средством ...

Достоинства и недостатки конкретных конструкций ДУ зависят не только от особенностей использованных связей, но и от конструкции системы управления двигателя, расстояния между рубкой и машинным отделением, конструктивного решения отдельных узлов, качества их изготовления и многих других факторов.

Общим недостатком всех систем ДУ является необходимость раздельного выполнения судоводителем каждой операции управления двигателем, соблюдая строгую последовательность этих операций и контролируя их выполнение.

Для облегчения труда судоводителя и исключения возможных ошибок в производстве маневров в последние годы все большее применение получают [1,c 82-97]автоматизированные системы дистанционного управления (ДАУ), в которых перевод двигателя с одного режима работы на любой другой сводится к одной операции — перемещению рукоятки управления в нужное положение. При этом промежуточные операции управления для перехода на новый режим работы система ДАУ выполняет автоматически.

Например, если реверсивный двигатель работает на средних оборотах переднего хода и необходимо перевести его на средние обороты заднего хода, то на посту управления в рубке достаточно одним движением переставить рукоятку в соответствующее положение.

Получив это задание, ДАУ автоматически снижает обороты вала, останавливает и реверсирует дизель, запускает его для работы «назад» и увеличивает обороты вала до значения, заданного положением управляющей рукоятки на посту.

Все перечисленные операции выполняются строго последовательно и с минимальной затратой времени на каждую из них.

Судовые дизель-генераторы в связи с работой экипажа методом совмещения профессий также оборудуются системами дистанционного и автоматического управления.

Дистанционное управление позволяет из рубки производить пуск и остановку дизель-генераторов и соответствующие переключения в электрической сети.

ГОСТ 10032—62 устанавливает три степени автоматизации дизель-генераторов:

  • I степень — автоматическое поддержание нормальной работы дизель-генератора, аварийная сигнализация и защита;
  • II степень — дистанционное и автоматическое управление дизель-генератором с частичным обслуживанием без постоянного наблюдения;
  • III степень — дистанционное и автоматическое управление без обслуживания дизель-генераторов в течение 150 ч работы и более.

Автоматический пуск дизель-генератора происходит при срабатывании специального реле вследствие понижения напряжения или изменения частоты тока валогенератора, питающего электрическую сеть многих типов судов на ходовых режимах работы силовой установки, если на пульте в рулевой рубке переключатель управления находится в положении «Автозапуск». При автоматическом пуске дизель-генератора до начала прокрутки его электростартером или с помощью сжатого воздуха производится прокачка его системы смазки и разогреваются пусковые свечи (если они имеются).

Если дизель после раскрутки вала начинает работать на топливе, то скорость вращения вала увеличивается, что и является сигналом к отключению системы пуска.

При неудавшемся пуске система повторяет пусковые операции.

Перевод нагрузки с валогенератора на дизель-генератор может осуществляться как вручную, так и автоматически.

6 стр., 2564 слов

Принцип работы космических электростанций

... пресловутого Гелия-3 для термоядерных электростанций. Цель данной работы - рассмотреть сущность космических электростанций. Задачи работы: определить принцип работы космических электростанций, рассмотреть перспективы развития космических электростанций. космический электростанция солнечный энергия 1. Космические электростанции: сущность и принцип работы В 1968 году ...

Для сокращения промежутка времени от момента подачи команды «пуск» до переключения судовой электрической сети на резервный дизель-генератор обычно предусматривают постоянное поддержание его в прогретом состоянии за счет какого-либо внешнего источника тепла.

С увеличением до нормального уровня напряжения или частоты тока от валогенератора последний может автоматически принять на себя нагрузку, после чего резервный дизель-генератор автоматически останавливается.

По аналогичной программе работают системы автоматического управления аварийными дизель-генераторами. В системе автоматического управления аварийными дизель-генераторами на пассажирских теплоходах типа «Родина» для их пуска и остановки при выходе из строя судовой электростанции используется специальный программный механизм.

Системы автоматического управления судовыми двигателями совершенствуются и развиваются. Ведутся работы по созданию самонастраивающихся автоматических систем управления, которые, исходя из внешних условий (атмосферного давления и температуры, технического состояния двигателя запаса глубины под килем и др.) и заданных требований (определенной продолжительности рейса, наименьшего расхода топлива и др.), будут выбирать и поддерживать оптимальные для этих условий режимы работы главных двигателей. Такие системы, кроме того, будут надежно защищать двигатели от опасных перегрузок, способствуя этим увеличению моторесурса.

В дальнейшем возможно создание таких автоматических систем, которые с помощью своих датчиков будут непрерывно контролировать техническое состояние двигателя, и сигнализировать о необходимости ремонта тех или иных его узлов, о необходимости смены смазочного масла и необходимости выполнения других назревших работ. [1, c 98-112]

Судовая электростанция является центральным пунктом электро-энергетической системы судна и предназначена для выработки, преобразования и первичного распределения электрической энергии. В состав судовой электростанции входят источники и преобразователи электрической энергии и главный электрораспределительный щит с приборами управления, контроля и защиты. В судовых условиях при наличии сложных условий эксплуатации электрооборудования требуется повышенная надежность работы электростанции.

Судовые дизель-генераторы могут быть классифицированы но назначению, роду тока, типам первичных двигателей генераторных агрегатов, способу отбора мощности, способу управления.

Датчики-реле температуры. Релейные датчики температуры применяется в качестве регулирующего, сигнализирующего или защитного устройства. Для автоматизации, установленных на судах и тепловозах, стационарных дизель, дизель-генераторов в том числе холодильных и нагревательных установок. В системах кондиционирования и вентиляции, автоматических системах контроля и регулирования температуры. Применяются, в том числе, для замены датчикиков-реле температуры воды и масла ТАМ 102, ТАМ 103, КРМ, ТАМ 113, ТАМ 123, Т 419, ТАМ 124, ТАМ 126, Т 32М, ТАМ 127, Т 21ВМ, Т 35В 2М, ТР-ОМ 5.

Датчики-реле давления. Релейные датчики давления применяется в качестве регулирующего, сигнализирующего или защитного устройства. Используются на судах и тепловозах, стационарных дизель, дизель-генераторов в том числе холодильных и нагревательных установок. В системах кондиционирования и вентиляции, автоматических системах контроля и регулирования давления. Применяются, в том числе, для замены датчикиков ДЕМ-102, ДЕМ-105, КРМ.

Датчик — преобразователь ДТПМ. Датчик ДТПМ применяется для преобразования отклонения температуры от -30 до +90С в пропорциональный пневматический сигнал диапазона 0,098-0,490 МПа в системах автоматического регулирования тепловозных дизелей.

Реле контроля скорости РС-Э. Изготавливаются 16 модификаций — разные значения уставок (для дизелей ЧН 10,5/13, ЧН 12/14, ЧН 18/22, ЧН 21/21, ЧН 25/34, ЧН 40/46, 44Н 26/27 и др.) и нагрузочных характеристик. При заказе могут быть заданы любые значения уставок в зависимости от типа дизеля.

Применяется для замены реле скорости РС. 3М ТУ 25-02.381473-78

Тахометр электронный — ТЭ. Тахометрт — ТЭ с функциями реле скорости. Датчик оборотов — оптического типа. При заказе могут быть заданы любые значения уставок.

Применяется для заменытахометра ТМи 3М Д 1ММ, реле скорости РС.3М ТУ 25-02.381473-78.

Датчик протечки топлива ДПТ-1М. Предназначен для выдачи релейного сигнала о протечке топлива из трубопроводов высокого давления.

Устройство сигнализации и управления дизелем УСУ-Д-1М. Изготавливаются четыре модификаций — под разную степень автоматизации дизеля.

УСУ-Д-1М-01. УСУ-Д-1М-02. УСУ-Д-1М-03. УСУ-Д-1М-04

Регулятор напряжения РЛ-Н-1М. Предназначен для стабилизации напряжения зарядных генераторов серии ГСК-1500. Изготавливаются две модификации — на 36,5 А и 54 А.

Применяется для замены -регулятора РЛ-2М ТУ 16-523.530-81,регуляторной коробки РК-1500.

По назначению различают основные, аварийные и специальные судовые электростанции.

Основная судовая электростанция предназначена для питания приемников электроэнергии на всех режимах работы судна. Электростанцию размещают в машинном отделении судна так, чтобы оси вращающихся источников электрической энергии были параллельны диаметральной плоскости судна, а ГЭРЩ устанавливают перпендикулярно ей.

Аварийная судовая электростанция обеспечивает минимальное число приемников электроэнергии, выбираемых согласно Правилам Речного Регистра, в случае исчезновения напряжения на главном электрораспределительном щите.

Электростанции специального назначения предназначены для питания гребных электрических установок на дизель-электроходах и привода черпакового устройства на земснарядах.

Ледоколы типа «Капитан Чечкин» имеют единую судовую электростанцию, обеспечивающую электроэнергией гребную установку и все судовые приемники.

По способу управления различают неавтоматизированные и автоматизированные судовые электростанции. Неавтоматизированные имеют ручное управление режимами работы, автоматизированные — автоматическое (автозапуск, установка режима, [1, c 117-120]выключение и др.) с контролем за работой с пульта управления, установленного в ходовой рубке, или из центрального поста управления в машинном отделении.

Автоматизированные судовые дизель-генераторы по объему автоматизации должны соответствовать одной из трех степеней автоматизации.

При автоматизации по первой степени автоматически поддерживается частота вращения, температура охлаждающей жидкости и смазочного масла дизель- генераторов. Аварийно-предупредительная сигнализация и защита позволяют иметь условия эксплуатации, при которых дизель- генераторы могут работать без обслуживания и наблюдения не менее 4 ч.

Автоматизация по второй степени позволяет иметь в автоматическом режиме пуск, параллельную работу с другими дизель-генераторами, выключение из работы с продолжительностью эксплуатации без обслуживания не менее 24ч.

Дизель-генераторы, автоматизированные по третьей степени, имеют заданное распределение активных и реактивных нагрузок при параллельной работе генераторов, а также заданное управление вспомогательными агрегатами, обеспечивающими полный объем автоматизации дизель-электрического агрегата со сроком необслуживаемой работы не менее 240 ч.

Вторая и третья степени автоматизации определяются наличием аварийной сигнализации и защиты при достижении предельных значений температуры и давления охлаждающей жидкости и смазочного масла дизеля, частоты вращения, обратного тока или обратной мощности генератора. Автоматическая остановка дизель-генератора (за исключением аварийной) выполняется после отключения нагрузки генератора; при параллельной работе снятие нагрузки осуществляется уменьшением подачи топлива до режима холостого хода.

По роду тока судовые электростанции разделяются на электростанции постоянного и переменного тока. До 50-х годов на судах применяли в основном постоянный ток. В последние годы в связи с ростом мощностей судовых электроэнергетических установок, а также с созданием надежного, экономичного и удобного в эксплуатации электрооборудования на переменном токе область применения постоянного тока ограничивается. Решающим фактором при выборе рода тока являются особенности приемников электрической энергии, главным образом электродвигателей.

Асинхронные короткозамкнутые двигатели переменного тока просты и надежны, не требуют постоянного обслуживания при эксплуатации, имеют меньшие массу, габаритные размеры и стоимость по сравнению с электродвигателями постоянного тока. Кроме того, источники переменного тока — синхронные генераторы с самовозбуждением и автоматическим регулированием напряжения при одинаковых (с генераторами постоянного тока) мощности и частоте вращения имеют меньшие габаритные размеры, удобнее в эксплуатации, более просты и надежны. Пусковая и коммутационная аппаратура электродвигателей и генераторов переменного тока также проще, имеет меньшую стоимость и удобнее в эксплуатации.

При переменном токе трансформаторы несложным способом изменяют напряжение сети. Они позволяют отделить сеть освещения, где часто случаются повреждения и замыкания, от силовой сети. Судно с электростанцией на переменном токе может получать энергию от береговых сетей. Электромашины переменного тока имеют меньшую пожаро- и взрывоопасность, так как у них нет коллектора, где часто возникает искрение.

Вместе с тем переменный ток имеет недостатки: худшие регулировочные свойства у двигателей переменного тока, особенно с точки зрения плавности регулирования; большие пусковые токи короткозамкнутых асинхронных электродвигателей, мощность которых часто соизмерима с мощностью синхронных генераторов, что приводит к глубоким провалам напряжения сети.

Если на судне установлены механизмы, требующие плавного регулирования частоты вращения в широких пределах с большими моментами трогания, для их привода следует применять двигатели постоянного тока. Если же основными потребителями энергии являются электроприводы насосов и других механизмов, не требующих регулирования, то в качестве приводных двигателей целесообразно использовать асинхронные электродвигатели и ток судовых электростанций должен быть переменным. Питание отдельных приемников иного рода тока, чем у судовых электростанций, следует осуществлять через соответствующие преобразователи.

Таким образом, в настоящее время судовые электростанции на постоянном токе используют при напряжении 24 В на судах грузоподъемностью до 800 т, в том числе на скоростных судах на подводных крыльях, а также судах постройки до 60-х годов. Весь флот последующих лет постройки имеет электростанции при напряжении 220 или 380 В на переменном токе трехфазной системы.

Основными критериями при выборе напряжения судовой электростанции являются соблюдение требований техники безопасности и возможное ограничение массы кабельной сети путем уменьшения площади сечения кабелей, что достигается уменьшением тока нагрузки при данной мощности потребителя в результате повышения напряжения.

В соответствии с Правилами Речного Регистра на выводах судовых генераторов должны быть номинальные стандартные напряжения 27, 115, 230 В — при постоянном, 133, 230 В — при однофазном переменном токе и 230, 400 В при трехфазной системе переменного тока, причем номинальная стандартная частота переменного тока должна быть равна 50 Гц.

При небольших значениях мощности судовой электростанции и ограниченных размерах судна увеличение напряжения обычно не дает существенного снижения массы кабелей.

По типам первичных двигателей генераторных агрегатов судовые электростанции бывают: с двигателями внутреннего сгорания (ДВС), паровыми машинами, газовыми турбинами. При работе генераторов вследствие отбора мощности от главных двигателей судовой энергетической установки различают навешенные генераторы (небольшой мощности), установленные на двигатели, и валогенераторы (приводятся во вращение от главного валопровода).

Использование дизелей в качестве первичных двигателей судовых генераторов весьма целесообразно, так как они экономичны, компактны, автономны и требуют сравнительно несложной и небольшой по времени подготовки к пуску.

В настоящее время согласно государственному стандарту должны применяться дизели с частотой вращения 500, 750, 1000, 1500 об/мин. Высокооборотные дизель-генераторы легче малооборотных, занимают меньше места, дешевле и имеют более высокий к. п. д. Однако они обладают меньшим моторесурсом и очень шумны. Дизели допускают возможность работы с перегрузкой до 10 % номинальной мощности в течение 1 ч.

Судовые дизель-генераторы (ДГ) по способу соединения генераторов с первичными двигателями могут быть:

ДГР — дизель-генераторы рамные, у которых дизель и генератор конструктивно независимы, установлены на общей фундаментной раме и соединены между собой с помощью жесткой или эластичной муфты:

  • ДГФ — дизель-генераторы фланцевые, статор генератора которых крепится к остову дизеля с помощью фланца, а ротор может иметь один или два подшипника;
  • ДГМ — дизель-генераторы маховичные; ротор генератора в этом случае крепится непосредственно к коленчатому валу дизеля и является его маховиком.

На грузовых судах в составе электростанции могут быть валогенераторы, работающие вследствие отбора мощности от главного двигателя или гребного вала. Наиболее характерными режимами эксплуатации большинства типов грузовых судов являются режимы, при которых резерв мощности на гребном валу составляет 10—15 % номинальной мощности главного двигателя. В то же время опыт эксплуатации показывает, что мощность, потребляемая от электростанции в ходовом режиме работы судна, обычно не превышает 10 % мощности главного двигателя. Поэтому на грузовых судах имеется реальная возможность в ходовом режиме выключать из работы основные дизель-генераторы и включать генераторы с приводом от гребного вала. Валогенераторы в судовой электростанции экономят моторесурс дизель-генераторов, существенно повышают к. п. д. энергетической установки, уменьшают удельный расход топлива на киловатт-час, а также снижают уровень шума в машинном отделении. Сокращаются эксплуатационные расходы на обслуживание и ремонт дизель-генераторов.

Однако валогенераторы могут работать только на переднем ходу судна при диапазоне изменения частоты вращения главного двигателя в пределах 85 — 105 % номинального значения. Изменение напряжения на зажимах валогенератора допускается в таких же пределах, а частота тока должна быть равна 45—52,5 Гц. Валогенераторную установку в составе электростанции необходимо обеспечивать надежным резервированием за счет других источников электроэнергии (дизель-генератор, аккумуляторная батарея).

При значительном снижении частоты вращения главного двигателя валогенератор отключается, и подается сигнал на автоматический запуск дизель-генератора. Система автозапуска должна выполнять пуск, разгон, возбуждение и включение на нагрузку за время, не превышающее 10 с с момента поступления сигнала на запуск. В период переключения нагрузки с валогенератора на дизель-генератор ответственные электроприемники обеспечиваются энергией от аккумуляторной батареи непосредственно или через преобразователь тока. Перерыв в питании ответственных приемников при автоматическом переключении валогенератора на аккумуляторную батарею, а также с батареи на дизель-генератор не должен превышать 3 с.

Не допускается наличие валогенератора в составе судовой электростанции на следующих типах судов: сухогрузных и наливных теплоходах смешанного «река—море» плавания; рейдовых и шлюзовых буксирах-толкачах, паромах; на судах любого [1, c 121-126]назначения, где время использования валогенератора составляет менее 25 % ходового времени.

Наиболее целесообразна установка валогенераторов на грузовых транзитных судах (танкерах, толкачах, буксирах), так как электроэнергия, потребляемая на ходу этих судов, мала, а время использования валогенераторов составляет значительную часть ходового времени.

В качестве приводного устройства к валогенератору обычно используют клиноременную передачу. Зубчатые передачи распространения не получили из-за больших динамических моментов при пуске и реверсе главных дизелей, что приводит к поломке шестерен.

Положительные результаты показывает опыт использования муфты свободного хода, передающей вращающий момент только в одном направлении. Применение муфт свободного хода одновременно у валогенераторов и дизель-генераторов даст возможность переводить приемники на питание от валогенератора к стояночному дизель-генератору и обратно без перерыва.

В состав судовых электростанций, кроме дизель-генераторов и валогенераторов, входят трансформаторы, преобразователи тока, аккумуляторные батареи. Трансформаторы применяют главным образом для понижения напряжения до 36, 24, 12 В с целью обеспечения безопасности использования переносного освещения, электроинструмента и т. д. Трансформаторы обеспечивают разъединение электрических сетей на отдельные группы.

1.3.Требования Регистра России к системам автоматической работы дизель-генераторов.

В качестве основных понятий приняты следующие: система автоматизации — это совокупность элементов и устройств для создания конструктивного и функционального целого, предназначенного для выполнения определенных функций в области управления, контроля и защиты; элемент системы автоматизации — это самостоятельный в конструктивном отношении прибор (или устройство), используемый в системе автоматизации (например, реле, измерительное устройство, сервопривод, датчик, исполнительный механизм, усилитель).

Автоматизированными объектами могут быть: двигатель, котельная установка, судовые системы или другие устройства, оборудованные системами и устройствами автоматического регулирования, управления, контроля и защиты; управление — это процесс задания, поддержания режима работы объекта на основе анализа информации о его состоянии. Все виды управления могут быть непосредственными (местными) или дистанционными. В системах дистанционного автоматизированного управления (ДАУ) должна быть обеспечена возможность дистанционного задания одним органом управления требуемых режимов работы при автоматическом выполнении промежуточных операций по заданной программе и исключена возможность одновременного управления с разных постов; регулирование — такой процесс управления непрерывными режимами, при котором параметр, характеризующий режим, поддерживается в заданных пределах постоянным или изменяющимся по определенной программе, реализуемой регулятором; регулятор — автоматическое устройство, воспринимающее отклонение некоторого значения от заданного и воздействующее на процесс в сторону восстановления регулируемого параметра. Существует множество регуляторов, которые можно классифицировать по разным признакам (например, регулятор уровня гидравлический с изодромной обратной связью, регулятор уровня электрический без обратной связи).

Регуляторы могут быть: по виду используемой энергии — прямого действия, гидравлическими, пневматическими, электрическими, комбинированными; по типу обратной связи — без обратной связи, с жесткой обратной связью, с изодромной обратной связью, комбинированными. Кроме того, по параметрам регулирования могут быть регуляторы давления, температуры, уровня, частоты вращения и д.р.; регулируемая величина — физический показатель, характеризующий состояние происходящего в объекте регулирования процесса. Регулируемыми величинами применительно к судовым установкам являются частота вращения двигателя, температура воды, масла и пара, уровень воды в котле, топлива и масла в емкости, давление пара, воды, масла и т. д. Какие задачи решаются при внедрении современных средств автоматизации? На судах широкое распространение получают вычислительная техника, микропроцессоры и микро-ЭВМ. В перспективе с помощью судовой системы обработки данных могут быть решены вопросы: фиксирования части оперативной информации, связанной с эксплуатацией технических средств (ТС) и используемой до очередного заводского ремонта (отклонение параметров от допустимых пределов, срабатывание средств защиты, переключение механизмов и т. п.); регистрации отчетно-статистической информации, используемой после завершения эксплуатационного цикла для последующего анализа состояния ТС и уровня их технического обслуживания с целью определения и планирования мероприятий по улучшению эксплуатационных характеристик оборудования и судна в целом; возможности восстановления последовательности событий при анализе аварийных ситуаций; сокращения до минимума трудозатрат экипажа на ведение судовой отчетности и переход к автоматическому заполнению машинного журнала; создания предпосылок к автоматизированной обработке документов судовой отчетности на разных уровнях. В книге рассмотрены системы судовых энергетических установок (СЭУ), где в качестве главных двигателей используются дизели. Какие основные понятия, характеризующие средства автоматизации, определены Правилами Регистра? Правилами Регистра приняты следующие понятия: автоматизированный механизм — двигатель, котельная установка, судовые системы или другой механизм, оборудованный системами и устройствами автоматического регулирования, управления, контроля и защиты; дистанционное автоматизированное управление — это управление, с помощью которого можно задавать желаемый режим работы механизма, воздействуя на элемент управления (например, регулирующий рычаг или рукоятку).

Система управления в дальнейшем выполняет самостоятельно все промежуточные действия; система аварийно-предупредительной сигнализации (АПС) — система, подающая сигнализацию о достижении контролируемыми параметрами установленных предельных значений и об изменении нормальных режимов работы механизмов и устройств; система защиты — система, предназначенная для определенного автоматического воздействия на управляемую установку с целью предупреждения аварии или ограничения ее последствий; система индикации — система, получающая информацию о значениях определенных физических параметров или об изменении определенных состояний; устройство автоматизации — часть системы автоматизации, составленная из элементов, соединенных в одно конструктивное и функциональное целое. Согласно [2, c 1-2]Правилам Регистра надзору при изготовлении на заводе подлежит следующее оборудование автоматизации: устройства систем централизованного контроля, аварийно- предупредительной сигнализации и защиты механической установки. В каких случаях система АПС должна подавать сигналы? В зависимости от объема автоматизации установок и порядка наблюдения за их работой система АПС должна подавать сигнал при достижении контролируемыми параметрами предельных значений. При срабатывании систем защиты; при отсутствии энергии для питания отдельных систем автоматизации; при включении аварийных источников энергии; при изменении параметров или состояний, сигнализация о которых предписывается требованиями Правил Регистра. Сигнализация о неисправности механизмов должна быть предусмотрена на постах управления. При каких обстоятельствах должна срабатывать система защиты? Система защиты должна срабатывать автоматически при появлении неисправностей, которые могут вызывать аварийное состояние механизмов или устройств. При этом должны быть восстановлены нормальные условия (посредством пуска резервных агрегатов) или работа механизмов временно приспособлена к возникшим условиям (снижена нагрузка механизма), или механизмы и котлы защищены от аварийного состояния в результате остановки механизма и прекращения подачи топлива. Регистр по символу класса самоходных судов добавляет знаки Al, A2 и A3.

Знак A3 распространяется на суда с главными двигателями мощностью до 1500 кВт и упрощенной электростанцией вследствие использования электрогенераторов с приводом от главного двигателя.

Суда со знаком A2 в символе класса должны быть оборудованы системами автоматизации в объеме, позволяющем производить дистанционное автоматизированное управление с мостика главными механизмами и движителями, обеспечивающими требуемое маневрирование судном. Предусматриваемое оборудование автоматизации при всех условиях плавания, включая маневрирование, должно обеспечивать такой же уровень безопасности судна, как и на судах с вахтой в машинных помещениях. Должно быть предусмотрено дистанционное управление из центрального поста управления (ЦПУ) главными и вспомогательными механизмами, Все оборудование, устанавливаемое в машинных помещениях, должно быть приспособленным к работе в условиях без вахтенного обслуживания. По согласованию с Регистром допускается выполнение отдельных операций (пополнение цистерн, очистка фильтров и т. п.) с местных постов управления, если эти операции будут выполняться с определенной периодичностью (не чаще 1 раза за 12 ч).

Суда со знаком автоматизации Al должны быть оборудованы сис темами и устройствами автоматизации таким образом и в таком объеме, чтобы при потере знака А 1 эти суда могли нормально эксплуатироваться со знаком автоматизации А 2. Машинные помещения должны быть оборудованы механизмами и системами, способными нормально работать без местного обслуживания и без дистанционного контроля за их работой из ЦПУ, рулевой рубки или других мест с применением контроля по обобщенной сигнализации.

Таким образом, знак автоматизации А 1 присваивается судну в том случае, если энергетическую установку можно нормально эксплуатировать без постоянной вахты как в машинном отделении, так и в ЦПУ. При эксплуатации судна со знаком А 1 изменение режима работы энергетической установки задается с мостика общей командой. 2. Объем контролируемых параметров механизмов и систем судовой энергетической установки Какие параметры главных двигателей внутреннего сгорания контролирует система АПС? Для оценки режима работы двигателей контролируются параметры систем смазки, охлаждения, топливной, наддува и пускового воздуха. Информация о местах отбора, пределах отклонений, форме защиты и индикации контролируемых параметров дается в табл. 1

Таблица 1

Контролируемый параметр

Место отбора

Пределы параметров АПС.

Защита изменение

Индикация параметров

Пояснение параметров

Смазочная система

Давление масла в циркуляционной смазочной системе

На входе в двигатель

Минимальные

Остановка

Постоянная

При наличии отдельных смазочных систем требуются отдельные сигналы и соответствующая индикация

Уровень масла в циркуляционной смазочной системе

В циркуляционной цистерне

Минимальные, максимальные

По вызову Р

Максимальные только при отсутствии индикации

Подача масла для смазки цилиндров Давление масла в смазочной системе турбонагнетателя

На выходе из лубрикатора На входе

Отсутствуют

Не менее одного датчика на каждый лубрикатор При наличии автономного смазочного насоса

Температура масла в смазочной системе турбонагнетателя

На входе или на выходе из каждого подшипника

Максимальные.

Уровень масла в смазочной системе турбонагнетателя

В гравитационной цистерн

Минимальные

Система охлаждения

Давление воды в системе охлаждения цилиндров

На входе

Минимальные

Снижение нагрузки двигателя

Постоянная

Контроль по давлению может быть заменен контролем по потоку

^д^^^^^^^^^*

Температура воды в системе охлаждения цилиндров

На выходе из каждого цилиндра

Максимальные

Снижение нагрузки двигателя

По вызову

Давление охлаждающей среды у поршней

На входе

Минимальные

Постоянная

Контроль по давлению может быть заменен контролем по потоку

Температура охлаждающей среды у поршней

На выходе из каждого поршня

Максимальные

По вызову

Давление охлаждающей среды у форсунок

На входе

Минимальные

Постоянная

Контроль по давлению может быть заменен контролем по потоку

Температура охлаждающей среды у форсунок

На выходе

Максимальные

По вызову

Уровень охлаждающей среды: цилиндров поршней

В расширительных цистернах

Минимальные

Давление забортной воды

За насосом охлаждения

Постоянная

Топливная система

Давление топлива

Перед топливными насосами высокого давления

Минимальные

По вызову

Вязкость(температура)тяжелого топлива

После подогревателя топлива

Максимальные, минимальные

Уровень топлива

В расходной цистерне

Минимальные

По вызову (Р)

При автоматической подкачке АПС требуется и по максимальному уровню

Температура топлива

В расходной и отстойной цистерне

Максимальные

То же

Утечка топлива из трубопроводов высокого давления