Система автоматизации судовой энергетической установки

Система автоматизации судовой энергетической установки

Главная Судовые двигатели внутреннего сгорания Испытания и эксплуатация судовых двигателей Автоматизация судовых дизельных установок

Автоматизация судовых дизельных установок

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.

Типовая принципиальная схема автоматической предупредительной сигнализации показана на рис. 206.

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.

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.

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.).

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 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.

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 .

Комплексная автоматизация судовых электростанций

В системе комплексной автоматизации судов важное место занимает автоматизация судовых электростанций.

Управление каждой судовой электростанцией, независимо от назначения судна, мощности и количества судовых генераторов, заключается в выполнении таких основных операций, как:
— пуск, остановка, контроль работы и защита генераторных агрегатов;
— синхронизация и включение на параллельную работу судовых генераторов;
— распределение реактивной и активной нагрузки между параллельно работающими генераторами;
— разгрузка генераторных агрегатов путем отключения второстепенных потребителей электроэнергии;
— включение резервных агрегатов в зависимости от загрузки электростанции;
— контроль сопротивления изоляции;
— пуск аварийного дизель-генератора при исчезновении напряжения на шинах ГРЩ .

Рис. 1. Гидравлический потенциометр.

Обслуживающий персонал не может точно и своевременно выполнить перечисленные операции с помощью простейших устройств или аппаратов ручного управления. В связи с этим возникла необходимость создания комплексной системы автоматического выполнения операций по поддержанию нормальной работы электростанции и обеспечению судовых потребителей электроэнергией необходимого качества. С этой целью в настоящее время разработаны и используются устройства:
— автоматической точной синхронизации УСГ -1П;
— автоматического распределения активных нагрузок УРМ или УРЧН ;
— автоматического регулирования напряжения генераторов УБК -М и статические системы;
— автоматического включения резерва УВР ;
— автоматической разгрузки генераторов УРГ ;
— контроля изоляции УКИ и «Электрон»;
— защиты асинхронных двигателей от обрыва фаз и снижения напряжения ЗОФН ;
— световой и звуковой сигнализации УС и УЗС .

Рис. 2. Функциональная схема устройства типа УСГ -1П.

Одним из основных устройств автоматической синхронизации судовых генераторов в настоящее время является устройство автоматической точной синхронизации типа УСГ -1П, которое состоит из шести связанных между собой блоков: функционального блока БФ, который выдает в схему напряжение генератора, напряжение биений и их производные; блока контроля разности напряжений БКН , который задает уставку по разности синхронизируемых напряжений; блока контроля разности частот БКЧ , который при значениях частоты, соответствующих уставке, совместно с блоком времени опережения

БВО воздействует на блок запрета БЗ, вызывая срабатывание выходного блока БВ. В случае необходимости выравнивания частот в работу вступает седьмой блок — подгонки частоты БПЧ , воздействующий на серводвигатели генераторных агрегатов.

Устройство синхронизации типа УСГ -1П обеспечивает автоматическую точную синхронизацию каждого генератора с шинами ГРЩ . Однако после включения генератора на шины ГРЩ его загрузка полезной мощностью осуществляется лишь в результате работы устройства распределения мощности типа УРМ или УРЧН .

Устройство автоматического включения резерва УВР применяется для повышения надежности снабжения электроэнергией судовых потребителей. Оно обеспечивает:
— запуск резервного генераторного агрегата при увеличении нагрузки работающих агрегатов сверх заданной;
— остановку или сигнал о возможности остановки резервного генераторного агрегата при снижении нагрузки до заданной;
— отключение работающего и включение резервного агрегата при длительном понижении или исчезновении напряжения.

Устройство УВР устанавливается на каждом агрегате и при достижении нагрузки на генераторе, равной примерно 0,85 РНО м, вырабатывает сигнал на включение резервного агрегата, который назначается оператором заранее. При снижении нагрузки параллельно работающих генераторных агрегатов (например, до 35% Рном) резервный агрегат отключается или срабатывает световая и звуковая сигнализация, и оператор решает, есть ли дальнейшая необходимость в параллельной работе генераторов. Если после выдачи устройством УВР сигнала на запуск резервного агрегата он не будет запущен, то срабатывает аварийная световая и звуковая сигнализация.

Эксплуатация судна сопровождается постоянными включениями и отключениями судовых потребителей электроэнергии. Одновременное включение нескольких мощных потребителей (компрессор главного двигателя, пожарный насос и др.) может вызвать перегрузку работающих генераторов. Перегрузки генераторов могут быть вызваны также аварийным отключением защитой одного из параллельно работающих генераторов и некоторыми другими причинами.

Использование резервного агрегата в каждом случае перегрузки привело бы к недопустимо частым его включениям, вызывающим повышенный износ и сокращение срока службы резервного агрегата. Вместе с тем значительные перегрузки могли бы вызвать отключение перегруженного генератора защитой прежде, чем включится резервный. Поэтому для устранения перегрузок генераторных агрегатов в электроэнергетических системах применяются устройства разгрузки генераторов УРГ . В случае перегрузки генератора такое устройство отключает часть второстепенных потребителей электроэнергии. Во избежание ложных отключений от пусковых токов асинхронных двигателей устройство УРГ срабатывает с выдержкой времени.

Все потребители в зависимости от их важности разбиты на группы и отключаются от шин ГРЩ в определенной очередности. Так, если нагрузка на любом генераторном агрегате достигнет 110% Рном, то через 1—2,5 с отключится первая очередь второстепенных потребителей. Отключение второй очереди происходит через 1 —1,5 с после отключения первой очереди потребителей, если нагрузка агрегата не стала меньше 110% РВО м- При аварийном отключении одного из параллельно работающих генераторов может быть предусмотрено отключение обеих очередей без выдержки времени.

Надежность работы большинства элементов электроэнергетической системы в значительной степени зависит от состояния изоляции токоведущих частей относительно друг друга и земли (корпуса судна). Старение изоляции в процессе эксплуатации электрооборудования вызывает появление утечки тока на корпус и может перейти в полное короткое замыкание. Кроме того, токи утечки способствуют коррозии корпуса судна и судовых механизмов.

Для своевременного предупреждения обслуживающего персонала об ухудшении состояния изоляции элементов электроэнергетической системы применяется устройство контроля изоляции типа УКИ или «Электрон». Поскольку периодический контроль изоляции не дает надежной оценки ее состояния в период между измерениями, устройство УКИ предназначено для непрерывного контроля сопротивления изоляции установок переменного тока с изолированной нейтралью напряжением до 400 В. Это устройство подключается к контролируемым точкам через источник стабилизированного питания. Схема обеспечивает контроль сопротивления изоляции судовых электрических сетей, отходящих от шин ГРЩ , распределительной секции аварийного дизель-гене-ратора, а также статора каждого генератора. При снижении сопротивления изоляции ниже 200 кОм схема выдает -световой и звуковой сигналы.

При обрыве одной из фаз трехфазной системы переменного тока асинхронные двигатели, являющиеся основными потребителями электроэнергии на судах, продолжают работать на двух фазах, и аварийная ситуация какое-то время остается незамеченной. В результате асинхронные двигатели, работающие с большими перегрузками, при этом перегреваются и выходят из строя. Для предупреждения возможных аварий применяется устройство защиты типа ЗОФН , которое срабатывает и отключает автомат, подающий приемнику две фазы трехфазного напряжения. Устройство ЗОФН используется также для сигнализации об аварийном снижении напряжения на шинах ГРЩ .

Для обеспечения действенного контроля за работой электроэнергетической системы схемы управления предусматривают использование устройств световой и звуковой сигнализации, которую по характеру и назначению можно разделить на сигнализацию положения, предупредительную и аварийную сигнализацию.

Сигнализация положения определяет положение коммутационных и регулирующих аппаратов с помощью сигнальных ламп накаливания, вмонтированных в мнемоническую схему на ЦПУ , а также положение селективных автоматов на ГРЩ . Предупредительная сигнализация оповещает обслуживающий персонал о перегрузках, недопустимом повышении температуры, повреждении изоляции и других ненормальных режимах работы установки. Аварийная сигнализация сопровождает срабатывание защитной аппаратуры при авариях в электроэнергетической системе. Предупредительная и аварийная сигнализация выполняется в виде световых и звуковых сигналов, причем звуковой сигнал может быть снят по желанию оператора нажатием кнопки снятия звукового сигнала. Однако при этом сохраняется возможность автоматического включения звонка при поступлении последующих аварийных сигналов. Сигналы предупредительной и аварийной сигнализации должны отличаться по звуку.

В настоящее время на судах обычно применяются устройства звуковой и световой сигнализации типа УЗС , а также устройства мигающего света типа УС.

Началом автоматизации судовых электростанций послужили построенные с использованием функциональных устройств системы дистанционного автоматизированного управления электроэнергетическими установками ДАУ ЭЭУ , примененные на лесовозах типа «Вытегралес» и крупнотоннажных танкерах типа «София».

Результаты работы этих систем позволили осуществить переход от частичной автоматизации к автоматизации в объеме, охватывающем все основные режимы работы судовой электростанции. Первым опытом создания такой автоматизированной электроэнергетической установки явилась система «Аргунь», установленная на головном тунцеловном судне «Нереида» и последующих судах этой серии.

Система управления судовой автоматизированной электростанцией, схема которой приведена на рис. 3, обеспечивает последовательное управление большим количеством операций.

Один из генераторов судовой электростанции является резервным и в нормальном режиме не работает. В случае увеличения нагрузки до определенного значения срабатывает устройство УВР и производит запуск резервного дизель-генератора. После того как дизель-генератор разгонится до нормальной скорости и на зажимах генератора появится напряжение, устройство УСТ обеспечит подключение его на параллельную работу с работающими агрегатами. По окончании процесса синхронизации автоматически подключается устройство УРЧН (или УРМ ), представленное на схеме датчиками активного тока (или мощности) ДАТ и частоты ДЧ и усилителем У, и уравнивает мощности генераторов электростанции. Уменьшение нагрузки на шинах электростанции вызывает обратное срабатывание УВР , отключающего резервный генератор.

При резком увеличении нагрузки в результате включения мощных потребителей и других аналогичных причин срабатывает устройство УРГ и разгружает генераторы, несколькими очередями отключая от шин ГРЩ второстепенных потребителей.

Автоматическое регулирование напряжения осуществляется устройством АРВ , непрерывный контроль изоляции системы — устройством УКИ или «Электрон».

Рис. 3. Схема управления судовой автоматизированной электростанцией.

Опыт эксплуатации судовых автоматизированных электростанций показывает, что рассмотренные устройства обеспечивают работу судовых электроэнергетических систем в оптимальных режимах, позволяют повысить качество электроэнергии и добиться бесперебойности снабжения ответственных потребителей. При этом вмешательство оператора в работу системы требуется только при получении аварийного сигнала, для периодического контроля работы электроэнергетической установки, в случае необходимости изменения режимов работы электростанции и т. п.

Дальнейшее развитие автоматизации судовых электростанций связано с заменой отдельных автоматических устройств взаимосвязанной системой автоматического контроля и управления, разработкой и применением систем с использованием управляющих вычислительных машин, позволяющих автоматически накапливать и перерабатывать информацию о работе электроэнергетической установки с целью выбора оптимального режима ее работы.

Устройство судовой автоматики. Справочник.

Устройство судовой автоматики. Справочник. Исаков Л.И.

Все файлы доступны только для зарегистрированных пользователей.Регистрация занимает не более пары минут.

Скачать бесплатно:

isakov_usavt.rar (3,9 MiB, 207 hits)
У Вас нет доступа для скачивания этого файла.

Глава 1. Требования к судовым системам автоматики

Терминология судовой автоматизации

Государственная система приборов и основные

Виды регуляторов и показатели систем автоматического регулирования частоты вращения дизелей

Глава 2. Элементная база систем автоматики

2.1; Системы счисления и машинные коды чисел

Элементная база средств автоматизации

Интегральные схемы в судовых системах автоматизации

Глава 3. Микропроцессорные средства в

системах комплексной автоматизации судов

Технические средства системы судовой автоматики «Селма-2»

Состав и диагностирование системы «Селма-2»

Система «Дата-ЧИФ-7» и ее состав

ЭВМ В20 «Лодмастер» (фирма «Кокумс», Швеция)

Глава 4. Системы централизованного контроля

Назначение и технические данные СЦК «Шипка-М»

Устройство системы централизованного контроля

Функциональные особенности системы «Шипка-М»

Техническое обслуживание, неисправности и консервация системы

Система аварийно-предупредительной сигнализации типа MN-4A

Глава 5. Системы дистанционного автоматизированного управления главными двигателями AJ

Система ДАУ ГД «Гром М»

Устройство я состав системы «Гром-М»

Правила эксплуатации системы «Гром-М»

Электронная система ДАУ AFDIII

Обслуживание и ремонт системы ДЛУ AFDIII 100 Глава 6. Регуляторы частоты вращения

Электронные регуляторы частоты вращения

Техническое обслуживание регуляторов

Настройка механизма задания частоты вращения дизеля

Выбор наклона регуляторной характеристики

Органы настройки регуляторов

Глава 7. Автоматизация общесудовых систем

Назначение и функции, выполняемые системой «Нарочь-М»

Состав системы «Нарочь-М»

Правила эксплуатации системы «Нарочь-М»

Обслуживание системы «Нарочь-М»

Глава 8. Автоматизация вспомогательных механизмов машинного отделения

Общие сведения о системе «Прибой»

Устройство схем управления механизмами в системе «Прибой»

Проверка состояния системы «Прибой» перед началом ее работы и порядок включения механизмов МО

Техническое обслуживание системы «Прибой» и

Глава 9 Автоматизация судовых вспомогательных котлов

Назначение АСУ, технические требования к АСУ котлов

Система логического управления, защиты и сигнализации (УЗС) судовых вспомогательных котлов 201

Рабочая программа по дисциплине сд. Ф. 6 Автоматизация судовых энергетических установок

Курс «Автоматизация судовых энергетических установок» является специальной дисциплиной и базируется на курсах «Основы автоматики и теории управления», «Судовые энергетические установки», «Теоретическая механика», математика.

В процессе изучения дисциплины студент приобретает знания в области принципиальных решений систем и средств автоматизации судовых дизельных энергетических установок, знакомится с принципами реализации важнейших систем автоматического управления и регулирования автоматизированной судовой дизельной установки.

1. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

После изучения дисциплины обучаемый должен:
иметь представление:

— о принципах построения судовых автоматизированных систем: дистанционного автоматизированного управления, автоматического и централизованного контроля, автоматизированной диагностики;

— о принципах использования компьютерной техники при автоматизации судовых энергетических установок;
знать и уметь использовать:

— специальную терминологию теории автоматического управления в приложении к судовым энергетическим установкам;

— состав и содержание четырех уровней автоматизации судовых энергетических установок в дизельном исполнении;

— принципы построения автоматизированной судовой дизельной энергетической установки;

— методы расчета режимов работы главного дизеля в установившемся и неустановившемся режимах;

— принципы построения систем автоматического регулирования частоты вращения вала дизеля, температуры в системах охлаждения, масляной и др.;

— примеры реализации судовых автоматических регуляторов;

— основные методы постройки регуляторов;
иметь навыки:

— выполнения и чтения технических схем автоматизированных систем;

— построения характеристик статического и динамического режимов работы дизеля;

— расчета оптимальной настройки регуляторов частоты вращения главного дизеля;

1. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ

1. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
   1. Разделы дисциплины и виды занятий
   1. Содержание разделов дисциплины

   Раздел 1. Судовые энергетические установки как объект управления, методы управления

   Тема 1.1. Теоретические предпосылки моделирования систем автоматического регулирования, режимы и качество САР

   Понятие о комплексной автоматизации СЭУ. Режимы работы и статические характеристики судовых двигателей. Устойчивость режимов работы. Основные методы управления. Совместная работа дизеля с гребным винтом и генератором электрического тока.

   Тема 1.2. Динамические режимы работы дизеля, турбины и др.

   Определение коэффициентов уравнения динамики. Режимы и качества САУ. Оптимальное управление судовыми двигателями. Особенности работы дизеля с высоким наддувом.

   Тема 1.3. Системы энергетической установки как объекты управления, их статика

   Системы охлаждения судовых двигателей, уравнение динамики. Системы смазочного масла и наддувочного воздуха, особенности авторегулирования.
   Раздел 2. Автоматические системы регулирования параметров энергетических установок, их передаточные функции

   Тема 2.1. Авторегулирование частоты вращения вала двигателя

   Математическая модель центробежного измерителя скорости (регулятора прямого действия). Регуляторы частоты вращения непрямого действия, особенность их моделирования. Двухимпульсные регуляторы.

   Тема 2.2. Авторегулирование температур в системах судовых двигателей

   Математическое моделирование системы авторегулирования температуры охлаждающей жидкости. Особенности авторегулирования температуры смазочного масла и наддувочного воздуха. Схемы вариантов авторегулирования температур.
   Раздел 3. Оценка качества переходных процессов в системах авторегулирования судовых двигателей

   Тема 3.1. Устойчивость систем авторегулирования

   Выбор способа оценки устойчивости. Влияние на устойчивость различных факторов. Исследование динамики переходных процессов с помощью ЭВМ. Анализ соответствия качества и существующих требований по ГОСТ для переходных процессов. Статика регулирования; статические характеристики звена и САУ, объектов регулирования, регуляторов; влияние обратных связей; динамика регулирования; дифференциальные уравнения звеньев САУ. Передаточные функции; устойчивость САУ; устойчивость систем прямого и непрямого регулирования.
   Раздел 4. Системы дистанционного управления, централизованного контроля и защиты, перспективные САУ

   Тема 4.1. Дистанционное автоматизированное управление главными судовыми двигателями и дизель-генераторами

   Назначение и функции систем ДАУ. Стандартные требования, предъявляемые к ним. Особенности систем автоматического управления для дизель-генератора аварийного электроснабжения. Автоматизация параллельной работы двух агрегатов.

   Тема 4.2. Системы централизованного контроля и защиты судовых энергоустановок

   Стандартные требования, предъявляемые к системам аварийно-предупредительной сигнализации и защиты. Применение ЭВМ для решения задач контроля на четвертом уровне автоматизации судовых энергетических установок.

   Тема 4.3. Перспективные виды САУ: импульсные и цифровые; адаптивные и оптимальные, их использование для нелинейных объектов управления

   Методология и организация новых технических средств автоматизации дизелей и агрегатов на их основе. Перспективы совершенствования существующих систем автоматизации в процессе усложнения СЭУ. Методы оценки качества САУ; нелинейные САУ; импульсные и цифровые; адаптивные и оптимальные САУ.

   1. Аудиторная работа
   1. Практические занятия (семинары)

   Не предусмотрены рабочим учебным планом.

   1. Лабораторный практикум
   1. Иные виды аудиторных занятий
   1. Самостоятельная работа
   1. Курсовой проект (работа)
   1. Расчетно-графические, контрольные работы и рефераты

   № задания	Разделы и темы дисциплины	Наименование РГР, КР или реферата	Литература
   1	Тема 4.1. Структура и назначение САРЧ. Уравнение дизеля.	Исследование и настройка САРЧ главного дизеля	[1, 2, 6]
   2	Тема 4.2. Определение параметров уравнения дизеля для расчета САРЧ.		[1, 2, 6]
   3	Тема 2.1. Уравнение динамического режима.		[1, 2, 6]

   1. Иные виды самостоятельной работы
   1. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
   1. Рекомендуемая литература
   1. Основная литература

   1. Автоматизация судовых энергетических установок [Текст] : Учебник / В. И. Толшин, В. А. Сизых. — 3-е изд., перераб. и доп. — М. : Транслит, 2006. — 352 с.

   2. Мартынов А. А. Автоматизация судовых дизельных энергетических установок : конспект лекций для студентов спец. 18.01.03 «СЭУ», 18.04.03 «Эксплуатация СЭУ» / Мартынов Александр Анатольевич ; А. А. Мартынов ; М-во трансп. Рос. Федерации, Федер. агентство мор. и реч. трансп., ФГОУ ВПО «НГАВТ». — Новосибирск : НГАВТ, 2011. — 58 с. : ил.

   1. Дополнительная литература
   1. Ланчуковский, В.И. Автоматизированные системы управления судовыми дизельными и газотурбинными установками [текст]: учебник для вузов / В.И. Ланчуковский, А.В. Козьминых. – М.: Транспорт, 1990. – 335с.
   2. Тимофеев, Ю.К. Системы управления судовыми энергетическими процессами [текст]: Учебник / Ю.К. Тимофеев. – СПб.: Судостроение, 1994. – 312с.
   3. Лухов, Н.М. Автоматическое регулирование температуры двигателей [текст]: учебное пособие для студентов вузов / Н.М. Лухов. – М.: Машиностроение, 1995. – 271с.
   4. Исаков, Л.И. Устройство и обслуживание судовой автоматики [текст]: Справочник / Л.И. Исаков. – Л.: Судостроение, 1989. – 269с.
   5. Дизели [текст]: Справочник. / Под ред. В.А. Ваншейдта, Н.Н. Ивченко. – Л.: Машиностроение, 1977. – 480с.
   6. Исследование и настройка системы автоматического регулирования частоты вращения вала главного дизеля [Текст] : учебное пособие по курсовой работе по дисциплине «Автоматизированные системы управления судовыми дизельными энергетическими установками» для студентов по спец. 240500 / сост. А. В. Федотов. — Омск : Омский филиал НГАВТ, 2001. — 36 с.
   1. Средства обеспечения освоения литературы

   В лаборатории вычислительной техники кафедры установлены обучающие программы MathCad, Matlab, Simulink, позволяющие проводить практические, лабораторные занятия и выполнять студентам самостоятельную работу.

   1. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

   Лабораторный практикум по дисциплине обеспечивается компьютерной лабораторией кафедры «Специальных технических дисциплин» с использованием специального программного обеспечения.

   1. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

   Лабораторные занятия по темам, указанным в таблице 5, проводятся по мере освоения лекционного курса, с целью получения студентами определенных навыков, связанных со знаниями, полученными в процессе усвоения лекционного материала.

   Лабораторные занятия проводятся в лаборатории вычислительной техники (ауд.226), оснащенной средствами вычислительной техники и специальным программным обеспечением, указанным в таблице 6. Учебно-методическое обеспечение, используемое для проведения лабораторных работ, указано в таблице 6.

   голоса
   Рейтинг статьи