Средства автоматизации главных энергетических установок

Успешное применение тех или иных средств автоматики зависит от того, насколько полно они удовлетворяют требованиям эксплуатации автоматизированных объектом. С учетом особенностей устройства и условий работы составные элементы автоматических средств СЭУ должны при сравнительно высокой экономичности работать длительное время без вмешательства обслуживающего персонала. Крен, дифферент, повышенные температура и влажность воздуха в машинно-котельных отделениях не должны влиять на надежность их действия. Автоматика в таких условиях не должна давать ложных импульсов.

Объем автоматизации СЭУ

Кроме рассмотренных общих требований, к судовой автоматике предъявляется и ряд частных требований, например, удобство монтажа в судовых условиях, приспособленность к дистанционному управлению, пожаро- и взрывобезопасность и т. д.

Практическая пригодность автоматических систем в первую очередь определяется их устойчивостью и приемлемым качеством регулирования. СЭУ в зависимости от объема автоматических операций и от продолжительности работы без обслуживания подразделяют по степени автоматизации на четыре группы. Большинство главных энергетических установок в настоящее время оборудованы: регуляторами частоты вращения вала, температуры воды, масла и наддувочного воздуха, системами ДАУ при мощности дизеля 110 кВт (150 л.с.) и более; средствами предварительной прокачки маслом Проверка и регулировка лубрикаторов цилиндровой смазкисистемы смазки перед пуском дизеля; автоматическими регуляторами уровня топлива в расходной топливной цистерне; системами автоматического управления навесными на дизель, компрессорами, а также средствами дистанционного контроля, предупредительно-аварийной сигнализации и защиты по основным рабочим параметрам дизеля.

Вспомогательные электроэнергетические установки укомплектованы:

• средствами автоматического пуска при снижении частоты тока, вырабатываемого валогенераторами, до 45 Гц и напряжения до 80 % номинального значения;
• средствами дистанционного пуска и остановки из рулевой рубки или центрального поста управления (ЦПУ);
• автоматическими регуляторами частоты вращения, температуры воды и масла в соответствующих системах;
• системой автоматического прокачивания дизеля маслом перед пуском;
• системой постоянного подогрева охлаждающей воды и масла неработающего дизеля до температур, допускающих немедленный прием нагрузки дизель-генераторами после пуска;
• средствами дистанционного контроля, предупредительно-аварийной сигнализации и отключаемой защиты по основным рабочим параметрам.

Вспомогательные котлоагрегаты снабжены:

• автоматическими регуляторами Ремонт вспомогательных паровых котлов и теплообменных аппаратовдавления пара (в паровых котлах) и температуры воды (в водогрейных котлах);
• регуляторами уровня воды в паровых котлах;
• аварийной автоматической сигнализацией, предупреждающей об обрыве топливного факела, о недопустимом снижении уровня воды в паровых котлах, об остановке циркуляционного насоса и чрезмерном повышении температуры воды в водогрейных котлах;
• автоматической защитой, отключающей подачу топлива при прекращении его горения и при снижении уровня воды в паровом котле ниже допустимых пределов.

На многих судах средства автоматизации вспомогательных механизмов и систем обеспечивают:

• автоматическое включение и выключение насосов при минимальном и максимальном давлении (уровнях) в обслуживаемых ими установках;
• дистанционное управление пожарным насосом из рулевой рубки и машинного отделения; автоматическое управление автономными компрессорными установками;
• автоматическое поддержание температуры в топливных цистернах, аварийную автоматическую сигнализацию при предельных температурах в подшипниках валопровода;
• аварийную автоматическую сигнализацию с передачей сигнала в рубку при чрезмерном повышении температуры или загазованности в машинном отделении;
• предупредительную аварийную сигнализацию при предельных уровнях в цистернах фекальных и сточных вод, автоматическое управление установками по очистке сточных и подсланевых вод;
• автоматическое или полуавтоматическое сцепление составов (на толкачах всех типов и мощностей).

Системы автоматизации, используемые на судах речного флота, а также подробно изучаются в статьях «Устройство и эксплуатация судовых двигателей», «Судовые вспомогательные механизмы» и др. Ниже рассматриваются только принципиальные схемы основных наиболее распространенных средств судовой автоматики.

Регуляторы частоты вращения (скорости) дизелей

Общие сведения. При переходе дизеля с одного режима работы на другой изменяются:

• скорость коленчатого вала;
• расход топлива;
• мощность;
• температура выпускных газов, воды, смазочного масла и наддувочного воздуха;
• давление сжатия в цилиндрах, максимальное давление цикла и другие рабочие параметры.

Для поддержания параметров работы дизеля в заданных пределах необходимо постоянное воздействие на процесс преобразования энергии и регулирование его интенсивности путем соответствующих переключений технических средств.

Одним из важных качественных параметров работы дизелей является скорость коленчатого вала. Условия протекания рабочего процесса в цилиндрах дизеля при малых нагрузках таковы, что незначительное уменьшение нагрузки может привести к резкому повышению скорости вала, а случайное падение скорости — к остановке дизеля. При аварийных ситуациях (поломке гребного вала или соединительных муфт, потере лопастей винта, оголениях винта в штормовых условиях плавания и т. д.) потребление энергии у дизеля резко уменьшается, и вся его избыточная мощность тратится на увеличение скорости коленчатого вала. Время разгона дизеля невелико, и составляет для главных дизелей 0,6-2,5 с, поэтому в подобных случаях он может пойти в «разнос», а обслуживающий персонал за такое короткое время не сумеет что-либо предпринять. Это могут сделать только устройства автоматического регулирования скорости. Дизель-генератор при любой нагрузке в сети должен обеспечить постоянные напряжения и частоту тока. Поскольку нагрузка в сети нестабильна, регулирование скорости вала дизель-генератора вручную практически затруднительно, а в ряде случае и просто невозможно. Поэтому, все без исключения главные и вспомогательные дизеля оборудуют автоматическими регуляторами скорости.
 
По назначению и предъявляемым техническим требованиям к режиму работы судовых дизелей регуляторы частоты вращения (скорости) подразделяют на одно режимные и всережимные. Одно режимные регуляторы (с одним режимом настройки) применяют сравнительно редко (к некоторых дизелей небольшой мощности работающих на генератор). Сборка главных судовых двигателей внутреннего сгоранияСудовые дизели оборудованы в основном все режимными регуляторами, обеспечивающими любую заданную частоту вращения от минимально устойчивой до максимальной. Все режимные регуляторы скорости прямого и непрямого действия с жесткой обратной связью приведены на рис. 1-4.
 
Регулятор дизеля 6ЧСП18/22. Вал 13 все режимного регулятора прямого действия дизелей: ЧСП18/22 (рис. 1) приходит во вращение от привода через коническую шестерню. На поперечине 14 регулятора шарнирно закреплены два груза 9 в виде угловых рычагов. При вращении вала 13 регулятора грузы воздействуют на муфту и стакан 1. Между муфтой и стаканом установлен упорный подшипник, поэтому при работе регулятора стакан не вращается.

Центробежные силы грузов, приложенные к муфте, уравновешиваются силой натяжения главной пружины 2. Скорость вала регулируется изменением наяжения этой пружины. Верхней опорой главной пружины является стакан 6, перемещаемый вверх или вниз эксцентриком 4, связанным через звездочку с постом управления дизеля в рулевой рубке.

Перед пуском дизеля с помощью маховика 3 и регучировочного винта 5 стакан 6 сдвигается вниз до появления зазора между ним и эксцентриком 4. Главная пружина в этом случае сжимается настолько, что регулятор при положении рукоятки управления в рулевой рубке на «Стоп» может обеспечить минимально устойчивую Элементы движения, распределительный вал и другие составляющие ДВСскорость коленчатого вала дизеля. Исполнительным элементом регулятора является рычаг 8, соединенный через вал 10 и рычаг 11 с рейкой 12 ТНВД. Рычаг 8 прижимается к стакану 1 пружиной неравномерности 7.

Когда дизель не работает, грузы регулятора сведены, муфта и рычаг 8 под действием пружины сдвинуты до положения, при котором рейка 12 устанавливает подачу топлива, необходимую для облегчения пуска. С включением дизеля в работу скорость коленчатого вала начинает увеличиваться, грузы регулятора расходятся и передвигают муфту вверх. Рычаги 8, 11 и вал 10 исполни-тельного механизма, воздействуя на рейку 12, приводят цикловую подачу топлива в соответствие с заданной скоростью вала дизеля.

При изменении нагрузки наступает несоответствие между подачей топлива и скоростью вала. Если, например, произошло уменьшение нагрузки, то в первый момент увеличенная подача топлива приведет к повышению скорости вала. Грузы регулятора расходятся от центра вращения, рычаг 8 через валик 10 смещает рейку 12 влево так, что подача топлива уменьшается.

Степень неравномерности регулятора можно изменять перемещением точки подвеса пружины 7. Изменение длины плеча, на котором действует пружина, приводит к изменению момента, оказывающего воздействия на вал 10 регулятора. Сила натяжения пружины 7, приложенная к стакану 1, уменьшается при перемещении ее правой опоры вниз и увеличивается при ее смещении вверх. В первом случае статическая неравномерность регулятора уменьшается, во втором увеличивается.

Регулятор дизеля 6ЧСП27,5/36 (6С275Л). В структурные схемы регуляторов дизелей 6ЧСП27,5/36; 12ЧСН18/20; 6ЧРН36/45 и др. включены элементы, усиливающие сигналы, идущие от измерительных элементов к исполнительным. В судовых условиях усиление сигналов, получаемых от измерительного элемента регуляторов скорости непрямого действия, происходит, как правило, за счет использования энергии масла в смазочной системе.

Измерительные элементы регуляторов непрямого действия практически не отличаются от аналогичных устройств прямого действия. Однако муфта 11 (рис. 2) измерительного элемента регулятора непрямого действия с изменением нагрузки на дизель воздействует не только на пружину 9, но и на золотник 1. Последний при этом перемещается во втулке 2, соединенной со штоком силового поршня 3. Топливные насосы золотникового типаЗолотник и втулка образуют усилительный, а силовой поршень 3 и гидроцилиндр 5 исполнительные элементы регулятора. Измерительный, усилительный и исполнительный элементы регулятора конструктивно обособлены один от другого.

При установившемся режиме работы дизеля центробежные силы вращающихся грузов 10 уравновешиваются силой натяжения пружины 9 и золотник 1 перекрывает отверстия по втулке 2, по которым масло из трубопровода 6 может поступать в верхнюю или нижнюю полость гидроцилиндра. Трубопровод 6 подключен к смазочной системе дизеля и с помощью редукционного клапана в нем поддерживается давление 0,5-0,7 МПа.

С изменением нагрузки на дизель, например, с ее уменьшением, грузы центробежного измерительного преобразователя скорости расходятся и муфта 11, поднимаясь, перемещает золотник вверх. Масло через трубопровод 6 поступает в нижнюю полость гидроцилиндра, а из верхней полости сливается в корпус 8 измерительного элемента регулятора и далее в картер дизеля. При возрастании давления в нижней полости гидроцилиндра силовой поршень 3 перемещается вверх и через рычаг 4, связанный с рейкой ТНВД, уменьшает подачу топлива в цилиндры дизеля. В этом случае вверх движется и втулка 2, жестко связанная с силовым поршнем. Подъем их прекращается, как только окна во втулке 2 перекрываются поясками золотника 1. Судовые системы и трубопроводыМасляный трубопровод 6 разобщается с гидроцилиндром, и дизель переключается на новый установившийся режим работы с новой скоростью вала.

Когда нагрузка на дизель возрастает, золотник, наоборот смещается вниз. Масло поступает в верхнюю полость гидроцилиндра и рычаг 4 перемещает рейку ТНВД так, что подача топлива увеличивается.

Настройку регулятора на требуемый скоростной режим осуществляют поворотом шестерни 7, находящейся в зацеплении с зубчатой рейкой подвижного стакана, являющегося верхней опорой для пружины 9.

Очевидно, что существенную роль в работе регулятора играет жесткая обратная связь силового поршня исполнительного элемента со втулкой 2 усилителя. Она ограничивает движение силового поршня и не допускает значительного динамического заброса (перерегулирования). Хотя каждому установившемуся режиму работы дизеля и соответствует определенная скорость вала (т. е. регулятор работает с определенной статической ошибкой), такой регулятор обеспечивает в переходном режиме меньшие колебания скорости и более высокую точность, чем регулятор прямого действия.

Регулятор дизеля 12ЧСН18/20 (М400 и М401). Корпус регулятора дизелей 12ЧСН18/22 (рис. 3) крепится к крышке ТНВД. В корпусе смонтированы золотник 9 и силовой пустотелый поршень 10. Последний представляет собой выполненные за одно целое головку и хвостовик 8. Золотник и хвостовик силового поршня играют в регуляторе роль усиленного элемента. На левом конце штока 4 смонтирован регулировочный стакан 3 со все режимной пружиной 2.

Все режимная пружина упирается одним концом в дно стакана 3, а другим — во фланец штока. Силу натяжения пружины изменяют рычагом 1, связанным с тягой управления дизеля. Поворот рычага 1 ограничивается двумя упорами: кулевой и максимальной частоты вращения.

При установившемся Процессы топливоподачи в СДВСрежиме работы дизеля сила натяжения пружины 2 уравновешивается центробежными силами грузов 7. Последние приводятся во вращение через зубчатую передачу от кулачкового вала ТНВД.

Регулятор поддерживает частоту вращения коленчатого вала дизеля 500-1 500 об/мин. Для обеспечения наилучшей устойчивости работы в схему регулятора включено устройство, состоящее из гидроцилиндра 18 с поршнем, нагруженным с обеих сторон пружинами 19.

Левая полость гидроцилиндра через дроссельный клапан 17 сообщается с правой. Полости всегда заполнены маслом, поступающим из смазочной системы дизеля в корпус регулятора по каналу в. Положение дроссельного клапана 17 определяется заводом, строго фиксируется, а клапан пломбируется. Изменять его положение при эксплуатации дизеля не разрешается. Такие устройства в средствах автоматизации, состоящие из катаракта (цилиндра, поршня, дроссельного клапана), пружины и системы рычагов обычно называют изодромом (равнобегущим), а регуляторы — изодромными. Поршень изодрома рычагом 11 шарнирно соединен со штоком 4. Пружины 19 имеют одинаковое натяжение и оказывают на рычаг 11 нулевое воздействие, т. е. результирующая сила их, действующая на рычаг и шток при установившемся режиме работы дизеля, равен нулю. Центробежные силы грузов в этом случае уравновешиваются только силой натяжения все режимной пружины 2. Для ограничения динамического заброса (перерегулирования) частоты вращения при пуске дизеля регулятор снабжен гидравлическим упором пуска 12.

На схеме показано положение элементов регулятора при работе в номинальном режиме. При переходе на максимальный режим рычаг управления 1 перемещают вправо, а на режим ниже номинального — влево.

Рассмотрим принцип действия регулятора. С увеличением нагрузки на дизель грузы 7 сходятся, и всережимная пружина 2 смещает золотник влево. Обслуживающие системы главного дизеляМасло из смазочной системы дизеля по каналу в поступает в рабочую полость 6 силового поршня 10. Под давлением масла поршень, сжимая действующие на него пружины 5, также смещаются влево. При этом хвостовик 8 силового поршня через рычаг 6, соединенный с рейкой, начинает увеличивать подачу топлива. Поворот рычага 6 ограничивается двумя упорами: нулевой и максимальной подачи топлива.

В переходном режиме при смещении силового поршня 10 и золотника 9 влево рычаг 11 передвигает поршень изодрома вправо. При этом одна из пружин 19 будет сжата, а другая — ослаблена. Перемещение поршня изодрома навстречу силовому поршню приводит к некоторому возрастанию давления в правой полости гидроцилиндра 18. Масло из правой полости гидроцилиндра по каналу через дроссельный клапан 17 начинает поступать в левую полость изодрома. Гидроцилиндр 18 сдвигается вправо, силы натяжения пружин 19 изодрома постепенно становятся одинаковыми и разворот рычага 11 против часовой стрелки прекращается. Движение силового поршня 10 застопоривается. Левый поясок золотника разобщает канал в с полостью 6 и дизель переключается на новый режим работы. Золотник 9 при этом не может совершать произвольных колебаний, уменьшая или увеличивая подачу топлива, так как перемещению его вправо или влево препятствует пружина 19.

Изодром в данном случае повышает устойчивость регулирования, и сокращает время перехода дизеля с одного режима работы на другой. С падением нагрузки и на дизель грузы расходятся. Золотник 9 смещается вправо и масло из рабочей полости 6 начинает перетекать в полость а. Силовой поршень под воздействием пружины 5, так же как и золотник, смещается вправо, уменьшая подачу топлива. При установившемся режиме работы дизеля сила натяжения пружин 5 и давление масла в полости 6 обеспечивает равновесное положение силового поршня, соответствующее изменившейся нагрузке.

Во время пуска дизеля возможно резкое увеличение частоты вращения коленчатого вала. Во избежание этого агрегат прокачки смазочной системы перед пуском дизеля через обратный клапан соединяют трубопроводом с корпусом упора пуска 12. Перед пуском дизеля рычаг управления 1 поворачивают вправо. Все режимная пружина 2 сжимается и золотник 9 смещается влево. Масло от агрегата прокачки поступает в корпус регулятора. Силовой поршень, как было описано, выводит рычаг 6 и связанную с ним рейку ТНВД из положения, соответствующего нулевой подаче топлива.

Одновременно давление масла, поступающего из агрегата прокачки сжимая пружину 14, сдвигает влево поршень 13 с упором 15. Последний, дойдя до гидроцилиндра 18, перемещает его влево, пока не упрется в ограничитель 16. При этом правая пружина изодрома сжимается, левая — ослабевает. Результирующая сила от пружины 19 передается через рычаг 11 на золотник 9 и смещает его вправо до тех пор, пока сила натяжения все режимной пружины 2 не становится равной результирующей силе натяжения пружин изодрома. Силовой поршень через хвостовик 8 и рычаг 6 устанавливает в этом случае рейку ТНВД в положение, обеспечивающее необходимую для пуска дизеля подачу топлива.

Предлагается к прочтению: Общие методы ремонта и повышения ресурса деталей

С пуском дизеля агрегат прокачки выключается, упор 15 пуска возвращается в нейтральное положение, и регулятор переводится на заданный скоростной режим. Ограничитель 16 устанавливают с таким расчетом, чтобы при пуске дизеля заброс скорости был не более 1 200 об/мин.

Регулятор дизеля 6ЧРН36/45 (Г70, Г74). Основными частями все режимного регулятора дизеля 6ЧРН36/45 (рис. 4) являются измерительный, усилительный, исполнительный элементы и гибкая связь. Центробежный измерительный преобразователь скорости регулятора, состоящий из полового вала (буксы) 18 (рис. 4, а), поперечины 9 и грузов 5, вращается через коническую передачу от распределительного вала дизеля.

Роль усилительного элемента в системе регулирования выполняют втулка 12 и золотник 10, связанный вверху с муфтой 8 центробежного измерителя. Исполнительный элемент регулятора включает гидроцилиндр 23 с силовым сервопоршнем 24, шток 21 и пружину 3. Перемещение силового поршня вверх осуществляется под давлением масла, поступающего в цилиндр 0 усилителя по трубопроводу 2, вниз — под действием пружины 3. На штоке 21 укреплен ведущий поршень 22, называемый компенсационным. Полость гидроцилиндра 23 над компенсационным поршнем 22 сообщается с полостью над поршнем 14 золотниковой втулки трубопроводом 1. Последний соединен с масляной ванной регулятора через дроссельный клапан (иглу изодрома) 20. При малом открытии дроссельного клапана длительность переходного периода увеличивается. Чрезмерное большое открытие его может привести к снижению устойчивости работы.

Компенсационный поршень, дроссельный клапан, поршень 14 золотниковой втулки и пружина 19 с подвижными тарелками 15, 16 образуют гибкую (изодромную) связь. Такая связь в отличие от жесткого соединения золотниковой втулки (хвостовика) с силовым поршнем (см. рис. 3) обеспечивает постоянство скорости коленчатого вала при любой нагрузке на дизель.

При установившемся режиме работы дизеля букса 18 (см. рис. 4, а) вместе с поперечиной 9, угловыми рычагами 4, грузами 5, муфтой 8 и золотником 10 вращается с постоянной скоростью. Силы, определяющие механическую напряженность двигателяЦентробежные силы грузов уравновешиваются при этом все режимной пружиной 7. Золотниковая втулка 12 удерживается пружиной 19 в среднем положении, перекрывая трубопровод 2. Необходимый режим работы дизеля устанавливается задающим устройством 6.

Предположим, что нагрузка на дизель уменьшилась, и угловая скорость вала возросла. Грузы 5 (рис. 4, б) разойдутся, сжимая пружину 7, своими рычагами поднимут муфту 8 с золотником 10. Масло из нижней полости силового поршня 24 (см. рис. 4, а) по трубопроводам 2, 18 начнет перетекать в масляную ванну регулятора. Силовой поршень под воздействием пружины 3 сместится вниз и уменьшит подачу топлива в цилиндры дизеля. Давление масла над компенсационным поршнем 22, в трубопроводе и над поршнем 14 упадет, а золотниковая втулка 12 под действием пружины 19 начнет перемещаться вверх. Когда она поднимется настолько, насколько был сдвинут вниз золотник, трубопровод 2 перекроется и движение силового поршня 24 застопорится. Продолжая двигаться вверх, золотниковая втулка затем достигнет положения,: при котором, упираясь в верхний бурт буксы подвижная тарелка 15, смещаясь вниз, сожмет пружину 19. Стремясь разжаться, пружина приостановит движение втулки и сообщит ей обратное движение вниз. Снова откроются трубопроводы 2, 1 и произойдет дополнительный сброс масла из-под поршня 24. Шток 21, смещаясь вниз, еще несколько уменьшит подачу топлива. Втулка будет перемещаться вверх и вниз до тех пор, пока не займет положение, показанное на рис. 4, а, т. е. пока не восстановится заданная частота вращения коленчатого вала при уменьшенной подаче топлива.

С увеличением нагрузки на дизель грузы сойдутся, золотник 10 сместится вниз, трубопроводы 11 и 2 сообщатся с нижней волостью силового поршня 24. Под давлением масла поршень сместится вверх, сжимая пружину 3, и подача топлива увеличится. Одновременно повысится давление над компенсационным поршнем 22 и над поршнем 14. Золотниковая втулка 12 сместится вниз, упираясь подвижной тарелкой 16 в нижний бурт буксы.

Пружина 19 изменит направление движения втулки. Перемещение ее вверх и вниз будет продолжаться до тех пор, пока не будет достигнута заданная частота вращения коленчатого вала и не увеличится подача топлива в цилиндры дизеля.

Схемы устройства регулятора дизелей (6ЧСПН 15/18; 6412/14; 410,5/13) рассматриваются ниже. Устройство и принцип работы регулятора типа «Вудварт», ВРНЗО, Р13МА и др.

Основные неисправности и настройка регуляторов скорости. В процессе эксплуатации регуляторов возможны случаи ухудшения их качественных характеристик и даже отказы в работе. Неисправностями регуляторов являются поломки отдельных деталей, перекосы, заедания и завышенные зазоры в сочленениях, гидравлические неплотности в соединениях, изменение жесткости основных и вспомогательных пружин, деталей топливной аппаратуры, Проверка и регулирование ТНВД двигателей Ч и ЧН 2534-3заклинивание привода к ТНВД, повышенные зазоры в зубьях шестерен привода регулятора, загрязнение масла, а также избыток или недостаток его, недоброкачественный монтаж, несоблюдение правил технической эксплуатации и т. п.

Указанные неисправности могут полностью вывести регулятор из строя или резко ухудшить его статические и динамические характеристики, т. е. увеличить степень неравномерности регулирования, степень нечувствительности, понизить устойчивость работы или вообще превратить автоматическую систему в неустойчивую, что делает невозможным дальнейшее использование регулятора как средства поддержания заданной частоты вращения вала дизеля. Поэтому необходимо строго соблюдать сроки технического обслуживания (ТО) регулятора, следить за количеством и качеством смазочного масла в корпусе регулятора, заменять его в сроки, оговоренные инструкцией по обслуживанию, не допускать недостаток или избыток масла в регуляторе. Холодное мало следует доливать небольшими дозами, с интервалами во времени.

Весьма опасны для работы дизеля заклинивания подвижных частей регулятора и приводов к ТНВД. Поэтому подвижность деталей регулятора, рычажно-валиковых соединений его с ТНВД необходимо проверять перед включением энергетических установок в действие. Не-удовлетворительная работа регулятора возможна и при исправном его состоянии, но при неправильной настройке. В процессе работы настройка регулятора может измениться и самопроизвольно вследствие остаточных деформаций пружины, засорений дроссельных клапанов и других неисправностей.

Поиск неисправностей в работе регулятора следует начинать с тщательного осмотра, прежде всего, приводов, связывающих регулятор с ТНВД и постом управления. И только после этого можно приступать к разборке. При отсутствии поломок деталей регулятора устраняют обнаруженные перекосы в сочленениях, зазоры в соединениях для предотвращения утечки масла и подсосов воздуха, заменяют масло и настраивают регулятор. В судовых условиях, как правило, производится только статическая настройка регуляторов прямого действия, заключающаяся в согласовании крайних положений муфты, основных пружин и пружин обратной связи при максимальной и минимальной скоростях вала. Для этого в соответствии с инструкцией по монтажу пружины и муфты устанавливают, например, в крайнее положение соответствующее минимальной угловой скорости вала. Регулятор отсоединяют от ТНВД и дизель «выводят» на заданную частоту вращения. Если после соединения привода ТНВД регулятор будет поддерживать заданную скорость (по тахометру) в пределах, установленных инструкцией, то его переводят на режим максимальной частоты вращения.

При правильной настройке и на этом режиме регулятор должен поддерживать заданную скорость коленчатого вала. Однако такая проверка исправности действия регулятора из-за отсутствия специальных стендов не всегда может быть выполнена в судовых условиях.

Регуляторы непрямого действия в большинстве случаев пломбируются заводами-изготовителями, ремонт и настройка их производятся цехами или специальными лабораториями завода, имеющими соответствующие стенды для проверки исправности действия автоматических средств.

Регуляторы температуры и вязкости

Условия теплоотвода от стенок цилиндра и сорта применяемых смазочных масел для различных дизелей неодинаковы, поэтому и всякие изменения температуры в системах охлаждения по-разному сказываются на параметрах их работы. Практика показывает, что эффективная мощность, ТНВД золотникового типа с регулированием по концу подачи топливаудельный расход топлива и износ деталей ЦПГ оптимальны при температуре выходящей из дизеля воды 80-90 °С. Установленную для дизеля температуру в системе охлаждения поддерживают специальные автоматические регуляторы. Повышенная вязкость масла, так же как и пониженная, ухудшает условия образования жидкостного трения. Поэтому дизели оборудуют автоматической системой стабилизации, обеспечивающей не-прерывный контроль и регулирование температуры вязкости масла в смазочной системе.

Регулятор температуры прямого действия (РТПД). Для поддержания заданной температуры среды в системах судовых дизелей широкое применение получили РТПД различных модификаций. Конструкции двух таких регуляторов приведены на рис. 3. Внутри одного из них (рис. 5, а) между корпусом 13 и крышкой 3 установлено седло 1 с кронштейном 10. Количество охлаждаемой среды, направляемой в охладитель и на перепуск, определяется положением стакана 2, клапан 7 которого опирается на седло 1, а клапан 12 — на гнездо в корпусе 13 регулятора. При повышении температуры охлаждаемой среды объем жидкости в чувствительном элементе (сильфоне 8) увеличивается. Сильфон разжимается и упираясь в бурт стакана 2, смещает его растягивая пружину перегрузки 11 вниз. Проходное сечение верхнего клапана увеличивается, а нижнего — уменьшается. Большая часть охлаждаемой среды поступает в охладитель. С понижением температуры среды сильфон 8 сжимается и пружина возврата 9 прикрывает клапан 7, направляя большую часть волы (смазочного масла) на перепуск, минуя охладитель.

Сильфон в верхней части связан со штоком 6 опирающимся на регулировочный винт 5. Вращением последнего терморегулятор настраивают на заданное значение температуры. После настройки положение винта стопорят контргайкой 4.

У регуляторов температуры второй модификации (рис. 5, б) чувствительный элемент состоит из двух сильфонов 4, 6. Сила упругости первого может регулироваться винтом 3. В трехходовом корпусе 9 регулятора размещены золотник 8 с пружиной 10 возврата и термобаллон 1, заполненный жидкостью с большим коэффициентом линейного расширения. При отклонении температуры воды (смазочного масла) от заданного значения объем жидкости в термобаллоне меняется, сильфон перестановки 6 растягивается или сжимается.

Шток 7 и пружина возврата 10, смешают золотник 8 вверх и вниз. С повышением температуры воды сильфон 6 сжимается и через шток 7, преодолевая силу натяжения пружины 10, сдвигает вниз золотник 8. Окно «а» в трех-ходовом корпусе 9 регулятора открывается, а окно «б» перекрывается. Большая часть охлажденной жидкости поступает в охладитель. В случае понижения температуры среды золотник пружиной возврата 10 сдвигается вверх и через открываемые окна «б» большую часть воды (смазочного масла) направляет на перепуск. Высота подъема золотника в данном случае определяется зазором между донышками сильфонов 4 и 6. Заданное положение донышка сильфона настройки 4 устанавливают регулировочным винтом 3 через шток 5 и пружину 2. Для повышения степени чувствительности регуляторы некоторых модификаций имеют два термобаллона. Основной из них воспринимает изменения температуры охлаждаемой среды (воды, смазочного масло) на выходе из дизеля, а дополнительный — изменение температуры воздуха, окружающего дизель. При увеличении температуры воздуха объем заполнителя дополнительного баллона увеличивается, и часть заполнителя перетекает в основной баллон, дополнительно перемещая золотник вниз.

При диапазоне настройки 35-110 °С инерционность действия терморегуляторов не должна превышать 40 °С, нечувствительность не более 0,5-1 °С, статическая ошибка 15 %.

Регуляторы температуры непрямого действия (РТНД). Ремонт регуляторов давления, температуры и расхода массы дизеляРегуляторы температуры непрямого действия нашли более широкое применение на судах морского флота. В качестве примера на рис. 6 представлена схема пневматического терморегулятора РТНД с двухкаскадным усилителем.

Термочувствительная система датчика регулятора состоит из баллона 1 и сильфона 3, полость между которыми частично заполнена легкоиспаряющейся жидкостью. С повышением температуры воды, масла сильфон 3 сжимается и перемещает вверх шток 2, действующий на рычаг 5. При этом натяжение пружины 6 датчика уменьшится. Зазор между мембраной 7 и соплом трубопровода 8, и количество стравливаемого в атмосферу воздуха из трубопровода 8 увеличится. Давление в камере под мембраной 7 и в камере слева от мембраны 10 усилителя 9 упадет до 0,02-0,1 МПа. Мембрана 10 прогнется и переместит золотник усилителя влево, ослабляя одно-временно пружину отрицательной обратной связи 11. Воздух с давлением 0,4 МПа из верхней полости сервомотора 12 через открытый золотником усилителя канал будет стравливаться в атмосферу. Регулирующий орган — золотник 14 усилием пружины 13 переместится вверх, увеличивая поступление воды, масла на холодильник. Давление регулирующего органа прекратится, когда натяжение пружины обратной связи 11 со стороны сервомотора уравновесится усилием мембраны 10.

Настройку регулятора на заданную температуру осуществляют вращением штока 2, изменяющим натяжение пружины 4. Неравномерность регулирования можно изменять в пределах 6-12 °С с помощью винтов исполнительного механизма.

Регуляторы температуры других конструкций, например, типа «Плайгер», GRW.

Регуляторы вязкости. На ледоколах проекта №1105 судах проектов №613, 292 и реже других грузовых теплоходов применяют регуляторы вязкости «ВАФ», «ВИСОТЕРМ» (Голландия) и «ЕВРОКОНТРОЛЬ» (Швеция).

В регуляторе вязкости «ЕВРОКОНТРОЛЬ» с вискозиметром ВИСК.2П (рис. 7) использован принцип, основанный на измерении силы трения в слое жидкости, протекающей между двумя дисками. Ведущий диск 1 вискозиметра вращается с постоянной скоростью. Он имеет радиальные пазы, края которых образуют лопатки, постоянно захватывающие топливо и нагнетающие его в зазор «S» между дисками. Вискозиметр ВИСК.2П нечувствителен к загрязнению топлива, так как к нем нет капиллярных трубок, ни каких либо других узких отверстий, которые могли бы засоряться. Вследствие внутреннего трения между частицами топлива на поверхности ведомого диска 2 возникает крутящийся момент, разворачивающий вал вискозиметра на угол, пропорциональный текущему значению. Вязкости и зазору S между дисками. Стационарные двигательные установки малотоннажных судовКрутящий момент передается на рычаг 7, который преобразует сигнал поворота ведомого вала 3 в пневматический сигнал путем изменения зазора между заслонкой 5 и соплом 4. При увеличении вязкости зазор между соплом 4 и заслонкой 5 уменьшается и давление сжатого воздуха на выходе из камеры «а» (в трубопроводе 11) увеличивается. С уменьшением вязкости топлива, наоборот, давление воздуха уменьшается. Управляющий сигнал на выходе из регулятора воспринимается сильфонами 9, 10 обратной связи. Оси сильфонов смещены таким образом, что развиваемый ими момент на рычаге 7 противоположен по направлению момента на валу 3. Равновесие восстанавливается, когда эти моменты уравновешивают друг друга. Конструкцией регулятора предусмотрена возможность смещения сильфона 10 вверх или вниз.

Начальное значение диапазона измерения устанавливают изменением силы натяжения пружин 6, 8. Мембранный регулирующий клапан, реагируя на изменение давления воздуха в трубопроводе 11, увеличивает или уменьшает (в зависимости от вязкости топлива) количество пара, поступающего в топливо подогреватель.

Настройка регуляторов температуры и вязкости. Неисправности терморегуляторов чаще всего вызываются нарушением герметичности термосистем, изменением характеристик пружин, перекосами и заеданиями рычажных передач и регулирующих органов (клапанов и золотников).

Нарушение герметичности термосистем приводит к резкому падению давлению внутри измерительного элемента, вследствие чего регулирующий орган системы устанавливается в одно из крайних положений и перестает реагировать на изменение температурного режима. Изменение начального натяжения пружин, перекосы и заедания в рычажных передачах и регулирующих органах значительно понижают чувствительность регулятора и температуры выходит за допустимые пределы. При обнаружении указанных неисправностей систему обычно переключают на ручное управление и с помощью соответствующих приборов проверяют и ремонтируют регулятор в судовых условиях.

Читайте также: Обозначение и расшифровка всех составляющих корпуса судна

Нарушения в работе регуляторов вязкости чаще всего наблюдаются при поломке пружин, перекосах и заеданиях рычажных пружин, перекосах и заеданиях рычажных передач, разрушениях и загрязнениях мембран. Для повышения чувствительности регулятора вязкости их капиллярные трубки мембранные полости и каналы дроссельных клапанов необходимо периодически промывать четким (дизельным) топливом.

В большинстве случаев неисправности регуляторов температуры и вязкости устраняют, и настраивают регуляторы на заданный режим в заводских условиях.

Средства автоматизации топливных и смазочных систем

Средства подготовки топлива. Одной из основных зачав подготовки топлива является отделение от него механических примесей и воды. В системах тяжелого топлива, кроме того, должна поддерживаться определенная и вязкостью топлива. В судовых условиях топливо очищают путем отстаивания, сепарации и фильтрования.

На судах речного флота в настоящее время широкое распространение получили саморазгружающиеся сепараторы в автоматическим программным регулятором (рис. 8, а). Посты управления такими сепараторами в машинных помещениях оборудованы: специальными электромеханическими программными блоками, реле времени, приборами защиты, сигнализации и другой коммутационной аппаратурой. Программно-временной блок обеспечивает замыкание и размыкание соответствующих контактов, управляющих подачей питания на электромагнитные клапаны 2, 1, 7, 9. При отсутствии энергии клапаны перекрывают соответствующие магистрали. С включением агрегата в работу открывается электромагнитный клапан 7 и топливо из основной цистерны 15 по трубопроводу 5 поступает через подогреватель 6 в сепаратор 3. Очищенное топливо из сепаратора по трубопроводу 11 через обратный клапан 8 нагнетается в расходный бак 12. Отделенная от топлива вода по трубопроводу 13 непрерывно удаляется из сепаратора в цистерну (на рисунке не показана), оборудованную сигнализатором предельного уровня. Подача топлива на рециркуляцию (помимо сепаратора) через подогреватель 6 осуществляется при открытом электромагнитном клапане 9 и закрытых клапанах 7, 2, 1.

Разгрузка сепаратора от шлама производится при закрытых клапанах 7, 9 и подаче питания на электромагнитные клапаны 1, 2. С открытием клапана 1 в сепаратор подается вода на затвор, сообщающий барабан сепаратора с трубопроводом 14. Вода для промывки барабана поступает через клапан 2, и шлам со стенок барабана смывается по трубопроводу 14 в шламовую цистерну, снабженную, как и сточная цистерна, сигнализатором предельного уровня. Сепарирование топлива и разгрузка сепаратора от шлама производится по программе, заложенной в систему управления.

Включением программного блока управляет реле времени, настраиваемое на определенные интервалы между разгрузками. Программный блок сепараторов «АЛЬФА-ЛАВАЛЬ», например, обеспечивает интервалы работы агрегата между очередными разгрузками 0,5-12 ч.; время переключения электромагнитных клапанов 5-6 с; Загрузка танкера нефтьюполный цикл разгрузки от шлама 135 с. Начальное включение сепараторов в работу по рассмотренной схеме управления и их выключение производятся вручную.

Автоматический контроль за работой агрегатов осуществляют реле 4 и 10 включенные в цепь предупредительной сигнализации поста управления. Первое обеспечивает контроль за отклонением температуры топлива на входе в сепаратор от заданного значения, второе — за давлением очищенного топлива. При понижении давления на выходе из сепаратора реле 10 выдает импульс на срабатывание предупредительной сигнализации и переключение электромагнитных клапанов 7, 9 на режим рециркуляции.

Наряду с сепараторами в системах подготовки топлива используют и самоочищающиеся фильтрационные установки. Как показывают испытания таких установок на ледоколах серии «Капитан Чечкин» (проект №1105), они обеспечивают высокую степень очистки топлива от механических примесей, но несколько хуже, чем сепараторы, отделяют воду. Однако фильтрационные установки работают практически без потерь топлива, в то время как в сепараторах при их разгрузке потери достигают 2-3 %.

Оборудование фильтрационных установок состоит из двух баков: для дизельного и моторного топлива. Каждый блок имеет самостоятельный пульт управления и контроля. Как и в сепарационных установках, блоки компонуют так, что предварительно подогретое топливо забирается электроприводным насосом из отстойной цистерны и через влагоотделитель и самоочищающее фильтрующее устройство нагнетается в расходный бак. Влагоотделитель состоит из корпуса с дефлекторами (перегородками) внутри. Принцип его действия основан на отделении частиц воды из топлива при изменении скорости и направления потока. Вода по мере накопления удаляется из нижней части корпуса влагоотделителя автоматическим по сигналу реле уровня.

Самоочищающее устройство состоит из двух пар цилиндрических вертикально расположенных фильтров 1, 6 (рис. 8, б), механизма для автоматического переключения потока с одной пары фильтров на другую и системы очистки фильтрующих элементов. При работе в режиме фильтрации электромагнитные клапаны 3, 9 установки открыты, а клапаны 2, 10 воздушной магистрали и клапаны 4, 8 на топливной магистрали закрыты. С достижением установленного перепада давления (при засорении левого фильтра) система автоматически переключает поток топлива на параллельные секции фильтров, закрывая клапаны 3, 9. Клапаны 4, 8, 10, 2 открываются, и в левый фильтр подается воздух, очищающий его от механических примесей. Аналогично происходит очистка и правого фильтра.

Автоматическое управление и контроль работы топливных систем. Смесеобразование в цилиндре дизеляДизели, работающие на тяжелом топливе, оборудуют, как известно, усложненной системой подачи. При этом тяжелое топливо подводится к двигателю или отдельно от дизельного или вместе с ним. В первом случае при пуске и маневрах, двигатель работает на дизельном топливе, при работе под нагрузкой — на моторном. Во втором случае в двигатель подается смесь моторного и дизельного топлив, приготовленная в смесителях.

Принципиальная схема раздельной подачи моторного и дизельного топлив к двигателю приведена на рис. 9. Из расходного бака 1 тяжелое топливо, предварительно очищенное в фильтре 23, может подаваться электроприводным насосом 22 через подогреватель 21 и фильтр тонкой очистки 17 к блоку электромагнитных клапанов 14, 15. В обесточенном состоянии все электромагнитные клапаны закрыты.

При нажатии кнопки «Моторное топливо» на панели ДПУ или местного поста управления (МРУ) замыкаются контакты в электрических цепях подогревателя 21 и клапанов 14, 16. Последние открываются, и при включении электромагнитного насоса 22 тяжелое топливо поступает в магистраль 12 к ТНВД. Подача насоса 22 обычно превышает в 3-4 раза расход топлива дизелем, поэтому избыточное топливо от ТНВД по трубопроводу 5, через электромагнитный клапан 16 и обратный клапан 3 снова возвращается в расходный бак.

Температура тяжелого топлива 80-90 °С на входе в дизель поддерживается регулятором 20. Управление электроприводным насосом 22 в автоматическом режиме обеспечивает термореле 19. При включенном контуре подготовки моторного топлива пуск дизеля на этом топливе можно производить только после стоянки продолжительностью на более 1,5 ч. Пуск двигателя после длительной стоянки, при различных маневрах судна и работу в режиме остановки на длительный период времени осуществляют на дизельном топливе.

С нажатием на кнопку «Дизельное топливо» или «Пуск» на панели ДПУ (МПУ) топливо к двигателю поступает по магистрали 7. В магистраль дизельного топлива включены фильтр 6, топливоподкачивающий насос 8 с приводом от дизеля, расходный бак (на схеме не показан), резервный электроприводной насос 9, а также электрический подогреватель 2 с терморегулятором 4, поддерживающим температуру топлива 65-70 °С на входе в дизель. Техническое обслуживание насос-форсунокРезервный электроприводной насос 9 дизельного топлива подключен в магистраль параллельно с насосом 8. Автоматическое управление им осуществляет реле 10, которое приводит его в действие при падении давления дизельного топлива перед ТНВД ниже 0,05 МПа. С включением насоса в работу на пост управления загорается табло «Пуск насоса». Независимо от режимов работы дизеля в магистрали 12 перед ТНВД перепускные клапаны поддерживают давление не менее 0,1 МПа.

Рассмотрим принцип действия системы. При нажатии кнопки «Пуск» ДПУ (МПУ) открываются электромагнитные клапаны 15, 18. Подкачивающий насос 8 из расходной цистерны забирает топливо и через открытый обратный клапан 11 (клапан 13 закрыт) подает его к ТНВД дизеля. Избыточное дизельное топливо через клапан 18 сливается в расходный бак. На посту управления загорается табло «Дизельное топливо». Одновременно вступает в работу и электроприводной насос 22, прокачивая моторное топливо по контуру расходный бак 1 — подогреватель 21 — электромагнитный клапан 15 — расходный бак 1. Как только температура моторного топлива на выходе из подогревателя 21 достигает 80 °С, реле 19 обесточивает электромагнитные клапаны 15, 18 и замыкает контакты клапанов 14, 16. Последние открываются и в дизель подается моторное топливо. После прекращения подачи дизельного топлива на посту управления загорается табло «Моторное топливо».

При минимальной и максимальной температурах моторного топлива реле 19 включает на посту управления соответствующие сигнальные лампы. В случае недопустимого повышения вязкости (падения температуры) топлива реле 19 обесточивает электромагнитные клапаны 14, 16 и двигатель переводится на дизельное топливо. Электроприводной насос 22 в этом случае не выключается, а прокачивает моторное топливо по контуру системы через отключенный подогреватель, предотвращая его перегрев. С понижением температуры топлива до 60 °С насос останавливается.

Средства автоматизации смазочной системы. В состав смазочных систем главных и вспомогательных дизелей включают сепараторы с автоматическим управлением, работающие, как и топливные (см. рис. 8), регуляторы температуры, реле температуры и давления. Для обеспечения надежного пуска и приема нагрузки некоторые вспомогательные дизели оборудуют электрическими подогревателями смазочного масла, которые автоматически поддерживают температуру масла (35±5) °С в картере перед пуском дизеля. Реле давления могут блокироваться с масляными включателями, которые при недопустимом падении давления в смазочной системе (см. рис. 20) перекрывают топливную магистраль и останавливают дизель.

Подача смазочного масла к трущимся деталям при пуске дизеля обеспечивается специальным прокачивающим насосом или автоматическими устройствами предпусковой прокачки.

Дистанционные системы управления дизелей

Неавтоматизированные и автоматизированные системы управления. ТО и ремонт судовых устройствКомплекс устройств, обеспечивающих реверсирование, пуск, изменение скорости коленчатого вала и остановку дизеля, образуют систему управления. Органы управления, приводящие в действие систему, а также основные приборы текущего контроля работы дизелей, средства связи и сигнализации объединяют в одном конструктивном узле, называемом постом управления. Соответственно типам постов и системы подразделяют на местные и дистанционные.

В настоящее время на судах речного флота получили широкое распространение дистанционные системы неавтоматизированного (ДУ) и автоматизированного (ДАУ) управления.

В первом случае при (ДУ) обслуживающий персонал производит все операции по управлению раздельно и сам контролирует их выполнение, во втором (при ДАУ) — движением рукоятки (маховика) задается программа операций, выполняемая автоматически в нужной последовательности и в заданном объеме. Для удобства управления судами шириной более 10 м в системы ДАУ включают бортовые посты на крыльях мостика, работающие синхронно с основным постом в рулевой рубке.

Пневмогидравлическая система ДУ установки с винтом регулируемого шага. В качестве примера применяемых на судах систем дистанционного управления рассмотрим схему ДУ установки с винтом регулируемого шага (ВРШ). Система ДУ (рис. 10) включает:

• пост управления в рулевой будке с панелью контроля и сигнализации основных параметров работы СЭУ;
• местный пост управления (МПУ) в машинном помещении с механизмами реверсирования, регулирования подачи топлива и соединяющую посты управления пневматическую связь.

При повороте рукоятки на дистанционном посту управления (ДПУ) поворачивается в соответствующую сторону кулачки, воздействующие на клапаны пневмозадатчиков 4, 5. Первый из них воздействует на регулятор частоты вала дизеля, второй на изменение шага винта. При повороте кулачков пневмозадатчиков изменяется давление воздуха в трубопроводах 3, 7 и на мембраны 2 ,8 МПУ.

Мембрана 8 механизма изменения шага винта воздействует на золотник 6, который перемещаясь влево или вправо сообщает правую полость гидроцилиндра 12 либо со сливной, либо с напорной масляной магистралью. Силовой поршень 11 дифференциального типа: его площадь с правой стороны больше, чем с левой.

Если правая полость гидроцилиндра 12 сообщается со сливной магистралью, силовой поршень смещается вправо. В случае соединения правой полости гидроцилиндра с напорной магистралью, силовой поршень смещается влево. Своим штоком 10 силовой поршень воздействует на механизм изменения шага (МИШ), который и устанавливает лопасти винта в положения переднего и заднего хода. Рычаг 9 выполняет в данном случае функцию жесткой обратной связи, и при движении силового поршня в ту или другую сторону устанавливается золотник в нейтральное положение, когда правая полость гидроцилиндра разобщена от сливной и нагнетательной магистрали.

Мембрана 2 всережимного нагнетателя регулятора скорости, прогибаясь в ту или иную сторону, перемещает шток и связанный с ним золотник 15. Основы взаимодействия дизеля и устройств автоматического регулированияДавление масла на силовой поршень 14 изменится, изменится и затяжка пружины 13 всережимного регулятора скорости. Рычаг 1 выполняет в схеме роль жесткой обратной связи. Каждому давлению воздуха на мембрану 2 будет соответствовать определенное натяжение пружины 13, а, следовательно, и определенная частота вращения вала дизеля.

Основные элементы систем ДАУ. В системах ДАУ наряду с постами управления, соединенными цепью воздействия, значительная роль отводится усилительным элементам (следящим, блокировочным и корректирующим устройствам).

Посты управления в рулевой рубке и машинном помещении соединены дистанционной связью, обеспечивают ввод в систему соответствующих сигналов, т. е. являются задающими устройствами. Через усилительные элементы в цепь ДАУ вводится усилительный сигнал, управляющий работой исполнительных механизмов (гидроцилиндров реверса, главных пусковых клапанов, регуляторов скорости коленчатого вала и т. д.). Следящие, блокировочные и корректирующие устройства выполняют в системе роль обратных связей. Следящее устройство, включенное, например, между распределителем энергии и исполнительным механизмом подачи топлива сравнивает сигналы, полученные от распределителя, и при их рассогласовании включает и выключает подвод энергии к исполнительному механизму.

Блокировочные устройства перекрывают, например, магистраль пуска до окончания перемещения распределительного вала при реверсировании, предотвращают пуск дизеля без предварительной прокачки смазочной системы и т. п. они же могут снимать воздействия в цепи управления дизеля после выполнения системой заданной команды. Корректирующие устройства, улучшающие статические и динамические характеристики системы, могут, например, форсировать одну из операций в целях улучшения другой; увеличивать подачу топлива при дистанционно пуске дизеля, выключать ее при экстренном (аварийном) реверсировании и т. п. Системы ДАУ являются многоконтурными автоматическим устройствами обеспечивающими пуск и реверс в релейном (двухпозиционном) режиме по принципу «включено» «выключено», а также регулирование подачи топлива (скорости вала) в режиме непрерывного (беспозиционного) слежения за полученной командой с поста управления.

В зависимости от рабочего тела, используемого для передачи команды к элементам, системы ДАУ подразделяют на механические, электрические, гидравлические, пневматические и комбинированные. На судах речного флота наибольшее распространение получили гидравлические пневматические и электропневматические системы ДАУ. Ниже приводятся их функциональные схемы.

Гидравлические системы ДАУ

В гидравлических системах ДАУ для распределения потоков жидкости чаще всего используют трех-, четырех-, ходовые краны и различные золотники. В системах ДАУ дизелей 6ЧСП18/22 для управления реверс-редуктором и изменения подачи применяют лопастные механизмы с жесткой обратной связью.

Это интересно: Общие методы ремонта и повышения ресурса деталей

Система ДАУ дизелей 6ЧП118/22. Пуск и остановка дизеля с МПУ производятся при повороте вала управления 31 рукояткой 32 (рис. 11). Включение и выключение реверс-редуктора, а также изменение подачи топлива с МПУ осуществляются при повороте маховика управления 3 в ту или другую сторону. Маховик соединен с валом 13, на котором закреплены кулачок 12 и эксцентриковая шайба наполнения 4. Кулачок 12 через рычажно-валиковую передачу (на рисунке показана пунктирной линией) воздействует на золотник (распределитель) 19 при повороте которого реверс-редуктор переводится на заданный ход. Шайба наполнения 4 управляет подачей топлива в цилиндры дизеля.

Когда дизель не работает, маховик управления 3 занимает положение «Стоп», реверс-редуктор выключен. Шайба наполнения 4 не соприкасается со стаканом 7 регулятора, а пружина 2 сжата задающим устройством (маховиком 5 и регулировочным винтом 6) до положения, при котором цикловая подача топлива может обеспечить только минимально устойчивую скорость коленчатого вала.

Для подключения системы к ДПУ вал 13 муфтой сцепления 14 соединяют с ротором лопастного исполни-тельного механизма 15, золотник которого поворачивается из рубки.

Обычно «холодный» дизель запускают с местного поста управления. Оттуда же изменяется и Неравномерность вращения коленчатого валаскорость коленчатого вала при работе дизеля на холостом ходу. Для управления дизелем с МПУ муфту сцепления 14 выключают. Пуск дизеля производится следующим образом. Рукоятку 32 переводят в положение «Пуск», и вал управления 31 рычажной передачей 22 открывает разгрузочный клапан 21. Воздух через отверстие «а» «стравливается» из-под ГПК в атмосферу. Главный пусковой клапан 20 открывает и пропускает воздух в пневмоцилиндр 18 предпусковой прокачки дизеля маслом.

После вытеснения масла в смазочную систему воздух из пневмоцилиндра поступает в пусковую магистраль дизеля. Одновременно защелка 25 входит в вырез шайбы 24, предотвращая проворачивание вала управления 31. При достижении коленчатым валом пусковой скорости стакан 1 регулятора через рычаг 8 поворачивает на некоторый угол вал 26. Рычаг 10, закрепленный на валу 26 сбрасывает защелку 25 и вал управления 31 под воздействием пружины 11 поворачивается в нейтральное положение. Главный пусковой клапан закрывается, и коленчатый вал дизеля начинает вращаться с минимальной устойчивой скоростью.

Пуск дизеля производится на холостом ходу, т. е. при выключенном реверс-редукторе. Включение его на передний или задний ход при минимально устойчивой скорости вала происходит при повороте маховика управления 3 до положения «Реверс».

Для повышения скорости вала маховик 3 поворачивают в сторону заданного хорда на угол, несколько больший, чем требуемый для включения реверс-редуктора. Шайба наполнения 4 через стакан 7 сжимает пружину 2. Стакан 1 регулятора смещается вниз, и рычаг 8 под действием пружины 9 передвигают тягу 30 рейки ТНВД в положение, соответствующее заданной подаче топлива.

Чтобы остановить дизель, рукоятку 32 переводят из нейтрального положения в положение «Стоп». Рычаг 23 через механическую передачу 27, 26, 29, 30 сдвигает рейку ТНВД влево, и скорость коленчатого вала начинает снижаться.

При падении скорости вала маховик управления 3 устанавливают в положение «Стоп» и выключают реверсредуктор. Пуск и остановку дизеля с ДПУ производят в рассмотренном порядке через дистанционную связь 16, а регулирование работы при включенной муфте 14 — по-средством дистанционной связи 28. На холостом ходу поршни блокировочного золотника 17 под давлением, создаваемым насосом реверсредуктивной передачи (РРП), сдвигаются влево и масло из смазочной системы поступает в соответствующую полость лопастного исполнительного механизма. При повороте ротора исполнительного механизма поворачивается и вал 13. Кулачок 12 через систему рычагов и тяг устанавливает золотник (распределитель) 19 в рабочее положение, реверсредуктор включается на передний или задний ход. Шайба наполнения 4 при включении реверс-редуктора сжимает пружину 2 регулятора, Принцип действия ТНВД со смешанным регулированием подачирейки ТНВД передвигаются в положение, соответствующее заданной подаче топлива и лопастной исполнительный механизм выключается.

Пневматические системы ДАУ

ДАУ дизелей 6ЧРН 32/48. В схему ДАУ (рис. 12) входят:

• пост двигателей с валом управления 11;
• блок разгрузки и пуска, состоящий из золотника 18 управления пуском и пневмоцилиндра с рукояткой ручного пуска, клапана сброса 17, двух блокировочных клапанов 14, 16 и клапана разгрузки 12, тормозного устройства 43 с клапаном управления 40;
• реле 35 скорости и остановки. Скорость коленчатого вала дизеля поддерживается в заданных пределах регулятором 1.

В цепи пуска и реверсирования воздух поступает по трубопроводам 34 и 29 под давлением 3 МПа, а трубопровод 41 цепи управления тормозом (через редукционный клапан 36) — под давлением 1,2 МПа, а в трубопровод цепи 31 управления подачей топлива (через клапан 33 и фильтр 32) — под давлением 0,4 МПа.

Командный сигнал с МПУ в систему маховиком 2, связанным с валом управления 11, на котором закреплены кулачки 4, 9, 10 шайба наполнения 8 (в виде эксцентрика). Кулачок 9 управляет клапаном «В» (реверса «Вперед»), кулачок 10 — клапаном «Н» (реверса «Назад»).

Кулачок 4 через соответствующие рычаги и тяги, защелку 39 и клапан 40 воздействует на рейку ТНВД и тормозное устройство 43. Шайба наполнения 8 через беспозиционный клапан 7 и регулятор скорости 1 управляет подачей топлива в цилиндры дизеля. Дистанционный пост управления соединен с МПУ механической передачей 3.

Система ДАУ предназначена для следующих целей:

• дистанционного автоматического пуска, изменение режимов работы, контроля работы и остановки дизеля;
• управление с местного поста при отключении канатной связи с ДПУ;
• аварийной остановки дизеля.

Элементы системы показаны на рис. 12 в положении «СТОП», когда дизель подготовлен к пуску на задний ход. Беспозиционный клапан 7 управления подачей топлива открыт и воздух по трубопроводу 31 поступает в мембранную полость регулятора скорости 1. Однако кулачок 4 через систему тяг и рычагов удерживает рейку ТНВД в положении, соответствующем нулевой подаче.

Одновременно он держит открытым клапан 40 управления тормозным устройством 43. Сжатый воздух через клапан 40 и клапан разгрузки 42 заполняет поршневую полость тормозного устройства.

Коленчатый вал дизеля затормаживается. Реле скорости и остановки держит открытым клапан управления 37, и воздух по трубопроводу 29 поступает в цепь реверса. Клапаны «В» и «Н» при указанном положении кулачков 9 и 10 закрыты и доступ воздуха к гидравлическим баллонам 26 и 24 перекрыт. Цепь пуска в этом случае также находится под давлением воздуха. По трубопроводу 34 воздух поступает под разгрузочный поршень главного пускового клапана 21 и далее по трубопроводу 19 через открытый золотник управления пуском 18 проходит в верхнюю (надпоршневую) полость ГПК, который закрывается.

Клапан «Н» (реверса «Назад») открывается кулачком 10. Через открытые клапаны 37, 30, и «Н» воздух поступает в гидравлический баллон реверса заднего хода 24 к блокировочному клапану 25 и клапану пуска назад 28.

Распределительный вал находится в положении «Назад», и рычажное блокировочное устройство держит клапан 28 открытым. Следовательно, воздух через него по трубопроводу 23 поступает в мембранную полость блокировочного клапана 14, к клапану 16 и по трубопроводу 15 — к пневмоцилиндру 38. Поршень последнего сбрасывает защелку 39, и тяга 6 под действием пружины выводит рейку ТНВД из положения «Стоп». Клапан 40 управления тормозным устройством при повороте тяги 6 по часовой стрелке закрывается, и воздух из тормозного устройства через клапан 42 «стравливается» в атмосферу. Колодки тормозов отжимаются пружинами, и Ремонт коленвала и других основных подвижных деталей дизелейколенчатый вал дизеля растормаживается. В то же время закрывается блокировочный клапан 14, и открывается клапан 16. Из последнего воздух проходит в клапан сброса нагрузки 17, открывает его и поступает в нижнюю полость пневмоцилиндра золотника управления пуском 18. Поршень пневмоцилиндра сдвигает клапан золотника вверх, и верхняя полость ГПК сообщается с атмосферой; ГПК открывается, и воздух сбрасывает в цилиндры дизеля.

При возрастании скорости коленчатого вала воздух из пусковой магистрали через регулируемый дроссельный клапан 20 поступает в мембранную полость клапана сброса нагрузки 17. При достижении пусковой скорости вала клапан 17 закрывается. Воздух из нижней полости пневмоцилиндра золотника управления пуском 18 «стравливается» в атмосферу. Клапан золотника сдвигается вниз. Воздух по трубопроводу 19 поступает в верхнюю полость ГПК и закрывает его. Продолжительность пускового режима дизеля регулируется дроссельным клапаном 20 и сменным дросселем клапана сброса нагрузки 17. При возрастании угловой скорости коленчатого вала до 5-7 рад/с реле скорости 35 закрывает клапан 37, и воздух из системы управления «стравливается» в атмосферу. Дизель продолжает работать на топливе. Заданный скоростной режим дизеля поддерживается регулятором 1.

Остановка, реверсирование и Обслуживающие системы главного дизеляпуск дизеля. Для переключения работающего дизеля с заднего хода на передний, маховик 2 из положения «Назад» переводят в положение «Вперед». В момент прохождения им положения «Стоп» кулачок 4 через рычаг и тягу 6 устанавливает рейку ТНВД в положение, соответствующее нулевой подаче, и открывает клапан управления 40. При выключенной подаче топлива скорость коленчатого вала начинает уменьшаться. При открытии клапана 40 воздух поступает в поршневую полость тормозного устройства 43. Следовательно, при падении скорости коленчатого вала начинается его торможение.

При переводе маховика в положение «Вперед» клапан «Н» закрывается, а клапан «В» открывается. Когда угловая скорость вала понижается до 3-2 рад/с, реле 35 открывает клапан 37. Воздух по трубопроводу 29 поступает в цепь реверса через клапан «В» к гидравлическому баллону 26, а также к клапанам 25, 14, 22. Под давлением воздуха масло из гидравлического баллона 26 вытесняется в левую полость исполнительного механизма 27.

С открытием клапана 14 воздух проходит под поршень толкателя клапана разгрузки 12. Через открытый клапан 12 трубопроводы 34, 19, 13 сообщаются с пусковыми клапанами цилиндров. Последние открываются, давление газов в цилиндре падает, что облегчает передвижение распределительного вала.

Как только распределительный вал займет положение «Вперед», рычажное блокировочное устройство закрывает клапан 28 и открывает клапан управления пуском переднего хода 22. Воздух по трубопроводам 23, 15 поступает к пневмоцилиндру 38. Защелка освобождает тягу 6. Рейка ТНВД выходит из положения «Стоп». Клапан 40 закрывается и начинается растормаживание коленчатого вала.

Под давлением воздуха на мембрану клапаны 14 и 12 закрываются, и воздух из цилиндров дизеля по трубопроводу 13 «стравливается» в атмосферу. При падении давления в магистрали разгрузки открывается мембранный блокировочный клапан 16, и воздух по трубопроводу 23 через клапан сброса нагрузки 17 проходит в поршневую полость золотника управления пуском 18. Открывается ГПК. Происходит пуск дизеля. Перевод дизеля на топливо и заданный режим работы происходит в указанной выше последовательности.

Экстренная (аварийная) Обслуживающие системы главного дизеляостановка дизеля может быть произведена с ДПУ при смещении вверх тяги 5. Последняя поворачивает тягу 6 против часовой стрелки, выводит рейку в положение, соответствующее нулевой подаче и закрывает блокировочный клапан 30. При этом открывается клапан 40 и включается тормозное устройство.

ДАУ дизелей 6ЧРН 36/45. В систему ДАУ дизелей 6ЧРН36/45 включено реле направления вращения и торможение маховика осуществляется при реверсировании неостановленного дизеля. В общем виде в систему ДАУ (рис. 13) входят:

• дистанционный пост управления с клапанами 11, 15, 17, 18, 19;
• местный пост управления с клапанами 1, 2, 4;
• реле скорости и направления вращения с соответствующим блоком клапанов;
• механизм реверсирования с клапанами 46, 47;
• тормозное устройство 27;
• ускоритель пуска 38 с дросселем 37.

В системе полностью отсутствуют прецизионные пары, притираемые клапаны, золотники, плунжеры и т. п. Все клапаны резиновые, без металлических направляющих.

Пуск дизеля без реверсирования. На схеме элементы системы ДАУ показаны в положении «Стоп». Клапаны 11, 15, 17, 18 и 19 дистанционного поста закрыты. Цепь питания 50 разобщена с цепью ДАУ. Через открытый клапан 33 и перекидной клапан 34 пусковая магистраль сообщена со стоп-устройством 35, и рейки ТНВД установлены в положение, соответствующее нулевой подаче. Дизель среверсирован на передний ход.

Клапаны переднего хода 46 и 23 в блоке реверсирования и реле направления вращения закрыты. При рассматриваемом маневре реверсирование дизеля не производилось, поэтому клапан 43 открыт. Воздух через него поступает к нагрузочному поршню ГПК 42, который открывается, и дизель запускается сжатым воздухом. От ГПК через обратный клапан 41, баллон 40 и открытый клапан 39 воздух проходит в пневмоцилиндр 38 ускорителя пуска, устанавливающий рейки ТНВД в положение, соответствующее пусковой подаче топлива. Как только угловая скорость вала дизеля достигнет 2,5-3,5 рад/с, клапан 30 реле скорости закроется, воздух из клапана 43 «стравится» в атмосферу, давление в полости нагрузочного поршня ГПК упадет и ГПК закроется. Воздух через дроссель 37 «стравится» и из ускорителя пуска 38. Последний снимает свое воздействие с реек ТНВД, и исполнительный механизм 9 регулятора начнет выводить дизель на заданную скорость коленчатого вала, обусловленную углом поворота шайбы наполнения 12.

Остановка, реверсирование и пуск дизеля. Для остановки дизеля вал 13 ДПУ переводят в положение «Стоп». Клапаны 11, 15, 17, 18, 19 закрываются, и воздух из них «стравливается» в атмосферу. Клапан 33 с падением давления над мембраной открывается, и воздух из пусковой магистрали поступает к стоп-устройству 35. Оно устанавливает рейки ТНВД в положение, соответствующее нулевой подаче. Дизель останавливается. Так как через клапан 36 в этот момент воздух в магистраль 28 не поступает, Судовые устройства, эксплуатация и принцип работытормозное устройство при таком маневре не включается.

Рассмотрим принцип работы системы при переводе дизеля с переднего на задний ход. В этом случае на ДПУ кулачками 12, 16 открываются клапаны 11, 17. Воздух поступает к клапану 18, а от него через перекидные клапаны 20 и 22 к клапанам 33, 47, 25 и 30. Клапан 33 закрывается. Через открытый клапан 25 и перекидной клапан 24 воздух поступает к стоп-устройству 35 (блокируя клапан 33) в мембранную полость клапана 39 и под клапан 36, через перекидной клапан 20 — к клапану заднего хода 47. Клапан 39 закрывается, блокируя включение подачи топлива, а через клапаны 36 и 29 воздух поступает к тормозному устройству 27, При включении тормозного устройства и прекращении подачи топлива дизель быстро останавливается.

В это же время через открытый клапан заднего хода 47 механизма реверсирования воздух проходит в баллон 49 и через перекидной клапан 44 в мембранную полость клапана 43, закрывая его. При снижении угловой скорости коленчатого вала до 2,5 рад/с клапан 30 открывается, пропуская воздух к закрытому в этот момент клапану 43, в мембранные полости клапана 36 и исполнительного механизма 26 реле направления вращения, Клапан 36 закрывается. Тормозное устройство освобождает маховик дизеля. Рычаг 31 реле направления вращения сдвигается вправо и западает в один из вырезов стакана 32 реле скорости.

Одновременно происходит реверсирование. Масло из баллона 49 вытесняется в левую полость гидроцилиндра 48. Из правой полости гидроцилиндра масло вытесняется в баллон 45, и распределительный вал дизеля переводится в положение, соответствующее заданному ходу. О перемещении распределительного вала через систему рычагов на пульт управления подается соответствующий сигнал «Задний ход». По окончании реверсирования клапан заднего хода 47 закрывается, а клапан переднего хода 46 открывается. Давление в полости клапана 43 падает и, открываясь, он пропускает воздух из клапана 30 реле скорости в полость нагрузочного поршня ГПК 42. Последний открывается, дизель запускается сжатым воздухом на задний ход.

Цилиндрический стакан 32 реле скорости рычагом 31 поворачивает вал реле направления вращения с кулачком переднего и заднего хода. Клапан переднего хода 23 открывается, а клапан заднего хода 25 закрывается, и воздух из стоп-устройства 35 и мембранной полости клапана 39 ускорителя пуска «стравливается» в атмосферу. Стоп-устройство снимает воздействие с регулятора скорости, а открывающийся клапан 39, включая в работу ускоритель пуска 38, обеспечивает пусковую подачу топлива в цилиндры дизеля. При возрастании угловой скорости коленчатого вала до 2,5-3,5 рад/с клапан 30 реле скорости закрывается, полость нагрузочного поршня ГПК сообщается с атмосферой, ГПК закрывается. Дроссель 37 «стравливает» воздух из ускорителя пуска, и дизель переключается на заданный с ДПУ режим работы.

Аналогично осуществляется и перевод дизеля с заднего на передний ход.

Для перехода на Авторулевой Аист, общие характеристикинеисправности элементов системручное управление с местного поста маховик 6 вместе с валом передвигают в положение, при котором кулачки 3 и 5 могут воздействовать на клапаны 2 и 4. Последние через перекидные клапаны 21 и 20 включены в систему управления параллельно клапаном 19, 18 и, следовательно, с открытием их пуск и реверсирование дизеля будут производиться в указанной последовательности. В схему системы включен клапан блокировки 8, перекрывающий подачу воздуха к элементам управления при срабатывании защиты.

Диагностирование и настройка систем ДАУ

Подготовка систем к работе. Лица, обслуживающие систему ДАУ, должны в совершенстве знать их схемы, а также процессы, происходящие в системах во время работы. Только при этих условиях можно обеспечить правильную эксплуатацию устройств управления и своевременно устранить возникшие в них неисправности.

При подготовке системы к действию следует путем внешнего осмотра убедиться:

• в надежности крепления всех функциональных узлов ДАУ;
• правильности положения и надежности фиксации упоров, ограничивающих перемещения тех или иных органов, отсутствие утечек в пневматических и гидравлических механизмах.

Необходимо систематически проверять согласованность положения рукоятки (маховиков) управления и регулирующих органов, действие механических переключающих устройств, предназначенных для подключения системы автоматизированного управления к дистанционным постам в рулевой рубке, герметичность трубопроводов и узлов ДАУ. Особенно тщательно следует проверять канатные, рычажные и валиковые передачи ДУ, износы шкивов, звездочек, направляющих роликов, шестеренок, шарниров. Значительные зазоры в сочленениях и перекосы в соединениях могут привести к отказам в работе средств управления. Поэтому приготовление конкретных систем ДАУ к работе, ввод систем в действие, обслуживание их по время работы, так же как и выключение, следует про-изводить в строгом соответствии с инструкциями по обслуживанию.

Возможные неисправности систем ДАУ и способы их устранения. Для ввода в действие систем ДАУ включают источники питания, проверяют по приборам давление в пневмо- и гидросистемах, исправность сигнализации, точность выполнения системой команд с местного поста при пробном пуске дизеля на передний и задний ход. Только после этого переключающие устройства устанавливают на требуемый режим работы с ДПУ.

В процессе эксплуатации следует строго соблюдать меры безопасности, изложенные в заводской инструкции. Не разрешается производить какие-либо ремонтные, регулировочные и наладочные работы ДАУ при работающем дизеле, открытом пусковом баллоне и включенном питании системы. При управлении системами ДАУ (особенно при наличии устройств, форсирующих пуск) необходимо избегать значительных перегрузок дизеля, в связи, с чем переход на новые режимы работы надо осуществлять по возможности плавно, исключая резкие перемещения рукояток (маховиков) управления. Большую опасность представляет экстренное реверсирование при торможении дизеля контрвоздухом; его нужно производить только при аварийной ситуации.

Обслуживание включенных ДАУ сводится в основном к контролю за состоянием элементов системы, необходимым перестановкам органов управления для обеспечения требуемых режимов работы дизеля, устранению отклонений от заданного режима и выполнению некоторых профилактических мероприятий, не требующих выключения средств управления.

Ниже приведены основные Главные и вспомогательные паровые котлынеисправности элементов систем, причины их возникновения и способы устранения применительно к ДАУ дизелей 6ЧСП18/22, 6ЧРНН 32/48 (6НФД48АУ) и 6ЧРН36/45.

Система ДАУ дизелей 6ЧСП18/22:

1. При повороте рукоятки управления дистанционного поста режим работы дизеля не изменяется. Причины неисправности: не включен лопастной исполнительный механизм (гидропривод), неисправна дистанционная связь, засорился трубопровод подвода масла к исполнительному механизму, уменьшилось давление масла в реверс-редуктивной передаче, чрезмерно затянута пружина блокировочного золотника. Для устранения неисправности необходимо: включить лопастной исполнительный механизм, устранить неисправность дистанционной сети, продуть сжатым воздухом маслоподводящий трубопровод, повысить давление смазочного масла в реверс-редуктивной передаче (РРП), уменьшить силу натяжения пружины блокировочного золотника.
2. С переводом рукоятки ДПУ из положения, соответствующего холостому ходу, в положение «Вперед» или «Назад» либо, наоборот, — из положения «Вперед» или «Назад» в положение, соответствующее холостому ходу. РРП не включается. Тяга включения РРП не возвращается в нейтральное положение. Причина неисправности: не отрегулирована длина тяги от поста управления к РРП. Для устранения неисправности необходимо изменить длину тяги в соответствии с указаниями инструкции, уменьшить силы трения и отрегулировать силу натяжения пружин на тяге включения РРП.
3. Вал управления местного поста медленно отрабатывает команду по реверсированию дизеля. Реверсирование с «Полного вперед» на «Полный назад» и обратно происходит при повышенной скорости коленчатого вала (более 450 об/мин.). При реверсировании в ДПУ дизель останавливается. Причины неисправности: низкое давление смазочного масла в трубопроводе, когда блокировочный золотник не обеспечивает заданное давление масла в РРП, или слишком малая скорость коленчатого вала для холостого хода. Для устранения неисправности следует проверить исправность трубопровода к исполнительному механизму;
   1. продуть его сжатым воздухом;
   2. установить нормальное давление смазочного масла в РРП;
   3. отрегулировать блокировочный золотник (довести силу натяжения пружины до значения, при котором питание исполнительного механизма перекрывается в случае снижения давления масла в РРП);
   4. изменить настройку регулятора так, чтобы Ремонт судового вало-винтового комплексачастота вращения коленчатого вала на холостом ходу увеличилась.

Система ДАУ дизелей 6ЧРН32/48:

1. Дизель не реверсируется и не пускается сжатым воздухом или реверсируется, но не пускается сжатым воздухом. Причины неисправности:
   1. закрыт клапан управления реле скорости и остановки либо блокировочный клапан аварийной остановки дизеля, не открываются клапаны реверса;
   2. неисправен ГПК или блок разгрузки и пуска. Для устранения неисправности необходимо:
   3. проверить, поступает ли воздух в систему ДАУ и к пусковым клапанам аварийной остановки;
   4. отрегулировать ход клапана управления реле скорости и остановки, проверить правильность действия клапанов реверса;
   5. определить неисправность, мембран и пружин в клапанах и пневмоцилиндрах блока разгрузки и пуска;
   6. при поступлении воздуха под определенным давлением в мембранные и поршневые полости блока отрегулировать ход клапанов и толкателей.
2. Дизель не переключается на топливо и скорость вала не увеличивается. Причины неисправности:
   1. заедание поршня пневмоцилиндра нулевой подачи топлива;
   2. разрыв мембраны регулятора частоты вращения коленчатого вала;
   3. разрегулировка беспозиционного клапана управления подачей топлива. Для устранения неисправности следует:
   4. проверить правильность действия толкателя пневмоцилиндра нулевой подачи топлива и при необходимости отрегулировать сигнал (давление воздуха) в магистрали от беспозиционного клапана до регулятора скорости при различных положениях маховика управления.
3. Дизель не останавливается. Причины неисправности:
   1. не закрываются в нужный момент клапаны реверса;
   2. топливоподающее устройство не устанавливает рейки ТНВД в положение «Стоп». Для устранения неисправности необходимо:
   3. отрегулировать время открытия и закрытия клапанов реверса;
   4. устранить зазоры в шарнирных соединениях привода с рейками ТНВД;
   5. отрегулировать привод в положениях, соответствующих нулевой подаче топлива, минимально устойчивой скорости коленчатого вала и «Стоп».
4. Наблюдается повторное открытие ГПК при пуске дизеля сжатым воздухом. Причина неисправности:
   1. слишком малая продолжительность открытия ГПК. Для устранения неисправности следует отрегулировать проходное сечение дроссельных клапанов на магистрали пуска и в блоке разгрузки.

Система ДАУ дизелей 6ЧРН36/45:

1. Дизель не реверсируется и не пускается сжатым воздухом или реверсируется, но не пускается сжатым воздухом. Причины неисправности:
   1. закрыты пусковые баллоны или вентиль на баллоне ДАУ, воздух не поступает к ДПУ из-за неполадок в переключателе постов либо из-за негерметичности линии связи;
   2. не открываются клапаны реле скорости или клапаны блокировки в магистрали реверсирования;
   3. закрыты один или несколько клапанов в магистрали пуска дизеля, утечка воздуха из магистрали пуска. Для устранения неисправности необходимо:
   4. открыть пусковые баллоны и вентиль на баллоне ДАУ;
   5. проверить исправность переключателя постов и герметичность элементов системы и линий связи;
   6. устранить дефекты реле скорости, клапанов блокировки в магистралях реверса и пуска;
   7. проверить герметичность магистрали пуска.
2. Дизель запускается на сжатом воздухе, но не переводится на топливо. Причины неисправности медленная разгрузка реле направления вращения, отсутствие масла в регуляторе, засорение или перекрытие топливопровода, неисправность регулятора скорости вала или механизма пусковой подачи топлива. Для устранения неисправности следует устранить дефект реле направления вращения регулятора скорости либо механизма пусковой подачи топлива:
   1. налить масло в корпус регулятора;
   2. открыть кран на топливной магистрали и прочистить топливопровод.
3. При пуске дизеля воздух быстро «стравливается» из баллонов. Причины неисправности: не закрывается клапан второй ступени реле скорости; не перемещается клапан реле направления вращения; поломалась или ослабла пружина ГПК; не закрывается ГПК. Для устранения неисправности следует устранить дефекты ГПК, а также клапанов реле скорости и направления вращения.
4. При переводе рукоятки ДПУ в положение «Стоп» дизель не останавливается. Причины неисправности:
   1. заедание клапанов ДПУ, рейки ТНВД;
   2. увеличение зазоров в соединениях тяги с регулятором частоты вращения вала. Для устранения неисправности необходимо устранить дефекты клапанов, заедание рейки ТНВД и установить допустимые зазоры в соединениях тяги с регулятором скорости.
5. Коленчатый вал не развивает полную скорость при соответствующем положении рукоятки ДПУ. Причины неисправности:
   1. неправильно отрегулирована длина тяги, соединяющей рычаг подачи топлива с отсечным механизмом и рейкой ТНВД;
   2. не отрегулированы беспозиционный Процесс топливоподачиклапан управление подачей топлива или пневмопривод регулятора скорости; нарушена герметичность в магистрали, соединяющей беспозиционный клапан с регулятором;
   3. утечка масла из нагнетательной магистрали регулятора. Для устранения неисправности надо отрегулировать длину тяги топливоподающего устройства, беспозиционный клапан и пневмопривод регулятора скорости;
   4. устранить утечки воздуха и масла в магистралях управления регулятора.

Регулирование и настройка систем. Неисправность отдельных элементов и систем управления в целом определяют по следующим показателям:

• герметичности (наличию подтеканий рабочей жидкости, появлению воздуха в гидроприводах систем;
• шуму воздуха при истечении, появлению воздуха в каналах, емкостях и других элементах системы, где его не должно быть);
• показаниям контрольно-измерительных приборов;
• времени выполнения команды (задающих сигналов) отдельными элементами и всей системой;
• расходу пускового воздуха и другим критериям.

На речном флоте наиболее широкое распространение получили пневматические ДАУ дизелей. Ремонтные и Методы ремонта судовналадочные работы по ним в период эксплуатации в зависимости от характера неисправности выполняют судовые экипажи или работники судоремонтных предприятий. Одной из основных сложностей является определение места и характера неисправности. Для повышения эффективности диагностирования и наладки пневматических систем ДАУ используют прибор «Поиск». Он включает блоки диагностирования, дистанционного контроля, комплект преобразователей (датчиков) и необходимую оснастку для монтажа на судне. Для определения работоспособности элементов системы используют микровыключатели и специальные реле давления, размыкающие или замыкающие соответствующие контакты электрической цепи прибора в зависимости от давления до или после проверяемого элемента ДАУ при включении тормозного устройства, отключения подачи топлива и т. д. Фиксация элементов управления после выполнения маневра осуществляется в зависимости от состояния сигнальных табло на мнемосхеме. Если, например, применительно к системе ДАУ дизелей 6ЧРН36/45 какое-либо из табло: реле направления вращения (РНВ), главного пускового клапана (ГПК), тормозного устройства (ТОРМ), и т. д. светится недостаточно, это значит, что элемент срабатывает и возвращается в необходимое положение; если табло светится достаточно — элемент системы срабатывает, но не возвращается в исходное положение, а если табло не светится — элемент не срабатывает.

Исправность действия элементов системы с помощью прибора «Поиск» устанавливают также по времени прохождения сигнала между последовательно работающими элементами и продолжительности работы отдельных элементов ДАУ. Так, например, применительно к системе ДАУ дизелей 6ЧРН36/45 время прохождения сигнала по магистрали от РНВ до ТОРМ при реверсировании работающего дизеля (переключатель в положении ТОРМ) должно быть 1,5-2 с; продолжительность открытия главного пускового клапана (переключатель в положении ГПК) при пуске дизеля на передний ход должна составлять 0,8-1,2 с, на задний ход — 1,8-2 с и т. д.

Параметры работы системы регулируют в процессе технического обслуживания ДАУ после ремонта и зимнего отстоя в указанной последовательности. Вначале настраивают редукционные клапаны на заданное давление воздуха в цепи питания. Настройку производят регулировочными винтами, увеличивая или уменьшая выходное давление и контролируя его по манометру. Давление воздуха на выходе из редукционного клапана (стабилизатора давления) в этом случае должно меняться плавно и пропорционально углу поворота регулировочного винта. Затем регулируют элементы системы, изменяющие Ремонт коленвала и других основных подвижных деталей дизелейскорость коленчатого вала дизеля от холостого хода до максимальных значений. Настройку беспозиционного клапана регулятора скорости производят путем контроля выходного сигнала по манометру. Давление воздуха на выходе из клапана должно меняться плавно и пропорционально углу поворота рукоятки (маховика) управления. Изменение давления должно быть одинаковым при повороте органов управления на передний и задний ход Давление после клапана регулируют изменением эксцентриситета шайбы наполнения или перемещением беспозиционного клапана относительно оси вала управления. При увеличении эксцентриситета шайбы наполнения, а также при смещении беспозиционного клапана в сторону шайбы давления воздуха на выходе из клапана возрастает.

Настройку клапанов постов управления, блокировочных клапанов, реле скорости, останова и направления вращения осуществляют нажимными болтами и путем изменения сил натяжения регулировочных пружин. Открытие (закрытие) клапанов должно происходить при выполнении заданной операции либо после ее завершения (например, при крайних положениях распределительного вала, определенной скорости коленчатого вала, по прошествии какого-то времени с момента выдачи команды). Клапаны системы должны работать четко, без заеданий и утечек воздуха. Продолжительность открытия ГПК регулируют сменным (дросселем клапана сброса нагрузки или дросселем ускорителя пуска.

Топливоподающие устройства (длину тяг, зазоры в сочленениях) монтируют так, чтобы при положении рукоятка (маховика) управления в зоне «Стоп» рейки ТНВД обеспечивали нулевую подачу топлива.

Системы автоматической сигнализации и защиты

Параметры контроля СЭУ. Автоматический контроль за работой энергетической установки осуществляется путем непрерывного измерения ее основных параметров и подачи на пост управления световых и звуковых сигналов при отклонении этих параметров от заданных значений. Число контролируемых параметров зависит от типа установки и способов управления ею. При наличии ДАУ обслуживающий персонал не находится постоянно в машинном помещении, поэтому число контролируемых параметров значительно возрастает.

В зависимости от выполняемых функций автоматические системы подразделяют по назначению на системы дистанционной индикации, исполнительные, предупредительные, аварийные и предупредительно-аварийные.

Системы дистанционной индикации служат для измерения параметров работы или определения состояния судовой техники и представляют собой измерительные приборы, указатели которых устанавливают на дистанционных постах управления.

Системы исполнительной сигнализации оповещают обслуживающий персонал о выполнении заданных команд управляющими устройствами, например, об открытии или закрытии клапанов, включении или выключении тех, или иных механизмов, наличии питания в цепи управления и т. п.

Системы предупредительной сигнализации предупреждают обслуживающий персонал об отклонении контролируемых параметров от допустимых значений.

Морская сигнализация и связьАварийные системы сигнализации извещают обслуживающий персонал о достижении контролируемыми параметрами предельных значений и срабатывании автоматической защиты. В отличие от систем сигнализации с разомкнутой схемой (управляемый объект, чувствительный элемент, преобразовательный элемент и сигнальный прибор) устройства автоматической защиты являются замкнутыми, так как по назначению они должны изменять режим работы или выводить из действия тот или иной объект при его предаварийном состоянии.

Судовые энергетические установки оборудуют системами предупредительно-аварийной сигнализации с отключаемой защитой (СПАСЗО), т. е. действие автоматической защиты можно приостановить, хотя контролируемый параметр и достиг аварийного значения. Исключение составляет неотключаемая защита по скорости коленчатого вала дизеля. Она срабатывает при повышении скорости вала на 15-25 % более номинальной. В этом случае устройство защиты (стоп-устройство) останавливает дизель. Ввод дизелей в работу после их остановки производят только с местного поста управления.

Большинство находящихся в настоящее время в эксплуатации судов как отечественной, так и зарубежной постройки оснащено различными приборами дистанционного контроля и сигнализации работы СЭУ. На постах управления судном и в ЦПУ устанавливают предупредительно-аварийную автоматическую сигнализацию по следующим параметрам:

• максимальным температурам:
  • масла в смазочных, системах дизелей и выносного упорного подшипника валопровода (на судах мощностью более 1440 кВт);
  • воды в системе охлаждения дизелей, автономных компрессоров (на судах мощностью более 440 кВт) и вспомогательных водогрейных котлах;
  • выпускных газов по цилиндрам дизеля (на судах мощностью более 1 140 кВт);
• минимальным давлениям: масла в смазочной системе на входе в дизель, в реверсредуктивной передаче и в смазочной системе автономных компрессоров (на судах мощностью более 1 440 кВт);
  • воды во внутреннем контуре охлаждения установок с автономными насосами охлаждения, во внешнем контуре охлаждения у двигателей судов, эксплуатирующихся в ледовых условиях, в трубопроводе прокачки дейдвудного подшипника валопровода (на судах мощностью более 1 440 кВт);
  • воздуха в баллонах;
• максимальному давлению в котлах;
• минимальным уровням:
  • топлива в расходных цистернах и воды в расширительном баке системы охлаждения (на судах мощностью более 440 кВт);
• максимальным уровням;
• в цистернах сливного и грязевого топлив (на судах мощностью более 1 440 кВт);
• минимальным и максимальным уровням воды в паровых котлах;
• максимальной частоте вращения коленчатого вала;
• а также автоматической сигнализации о прекращении работы автономных котлов, появлении очагов пожара в помещениях судна и подаче в них огнегасящих веществ, появлении воды в конкретных отсеках и трюмах судна, максимальном уровне в цистернах сбора сточнофановых и подсланевых вод, прекращении работы станции приготовления питьевой воды и другим параметрам контроля СЭУ, предусмотренным правилам Регистра.

Кроме средств предупредительно-аварийной сигнализации, посты управления оборудуют приборами дистанционной индикации:

• скорости коленчатого вала главных дизелей и направления упора движителей;
• давления смазочного масла на входе в дизель и реверсредуктивной передаче;
• Ремонт регуляторов давления, температуры и расхода массы дизелядавления воздуха в пусковых баллонах и системах управления;
• температуры охлаждающей воды во внутреннем контуре на выходе из дизеля, а также приборами исполнительной сигнализации:
  • о включении резервных насосов;
  • пуске автономных компрессоров;
  • остановке вентиляторов;
  • работе генераторов;
  • положении различных клапанов, кранов, клинкетов и т. д.

Принцип построения схем СПАСЗО. Предусматривают сигнализацию двух видов: световую и звуковую. Световую сигнализацию выполняют в виде светящихся табло с надписями: в машинном отделении помещения, как правило, по каждому контролируемому параметру, а на посту управления судном — для каждого дизеля, парового котла, вспомогательного механизма. Звуковая сигнализация является общей по всем параметрам как в машинном помещении, так и на посту управления судном и обращает внимание на срабатывание системы сигнализации, а световая в какой-то мере раскрывает характер неисправности и указывает место ее возникновения. Судовые энергетические установки оборудованы различными схемами автоматической сигнализации на переменном и постоянном токе. Однако по принципу действия они весьма схожи между собой. Для электрического разделения цепей в схемы СПАСЗО, вместо промежуточных реле с большим числом контактов в последнее время включают более надежные бесконтактные полупроводниковые элементы. Для предотвращения ложных сигналов (например, при падении давления, в смазочной системе в период реверсирования или остановки дизеля) в схемы СПАСЗО включают специальные блокировочные устройства. В системах автоматической сигнализации дизелей 6ЧРН36/45, например, такую блокировку осуществляет реле давления воды. Когда нет давления в системе охлаждения, реле отключает сигнальную цепь, а при пуске дизеля, когда навесной насос системы охлаждения создает заданное давление, реле включает в действие СПАСЗО.

У дизелей 6С275Л блокировочное устройство СПАСЗО выполнено в виде конечных выключателей, механически связанных с рейками топливных насосов, а в схемах СПАСЗО дизелей 64 СП 18/22 для блокировки ложных сигналов используется ток навесного генератора. Поскольку давление масла в смазочной системе (и многие другие контролируемые параметры) не достигают номинального значения в момент пуска дизеля, в схемы СПАСЗО вводят реле времени, которое, получив сигнал от блокировочных устройств, при пуске дизеля на некоторое время задерживают подключение сигнальных цепей.

Измерительные преобразователи (датчики) СПАСЗО. Как правило, измерительные преобразователи неэлектрических параметров (их называют также датчики или приемные реле) управляют цепями электрических схем с помощью контракта.

Датчики измеряют контролируемую величину и преобразуют ее, как правило, в электрический сигнал, удобный для дистанционной передачи и дальнейшей обработки.

По роду контролируемой среды в системах СПАСЗО используют Тепловая напряженность судовых дизелейдатчики температуры, давления, уровня, частоты вращения, эффективной мощности и др. В качестве контактных измерительных преобразователей температуры используют в основном устройств, работающие по принципу термометров сопротивления (ТСП), термопар и манометрических комбинированных реле. Измерения с помощью терморезисторов основаны на свойстве проводников изменять сопротивление в зависимости от повышения или понижения температуры. Терморезистор с высокой теплопроводностью (из алюминия, латуни или меди) вводят в плечо измерительного моста, подключенного к стабилизированному источнику питания, и на выходе получают электрический сигнал, пропорциональный температуре контролируемой среды. Для измерения температуры выпускных газов дизелей и котлов применяют датчики, работающие по принципу термопар, в которых используется зависимость электродвижущей силы от измерения температуры, возникающей при нагревании места спая двух разнородных металлов и сплавов.

Манометрические комбинированные реле (рис. 14) работают по принципу манометрического термометра. Чувствительным элементом реле является сильфон 7, нагруженный пружиной 2.

Внутренняя полость его через штуцер соединяется капиллярной трубкой с термобаллоном 8, вмонтированным в объем контроля. К верхнему подвижному донышку сильфона прикреплен шток 6. При повышении температуры контролируемой среды давление паров легко испаряющейся жидкости с термобаллоне повышается и шток 6 замыкает контакты 3 микропереключателя 4. При понижении температуры среды перемещение штока вниз осуществляется под воздействием пружины 2, сила натяжения которой регулируется винтом 1. В этом случае за-мыкается контакт 5 микропереключателя. Несколько таких измерительных преобразователей (от одного до четырех) встраивают в общий корпус реле, по числу контролируемых параметров им соответственно присваивают индекс КРМ-1, К.РМ-2, КРМ-3, КРМ-4.

Указанные измерительные преобразователи используют и для контроля давления среды. Комбинированные реле, как реле давления, вместо термобаллона и капиллярной трубки имеют ниппель с прокладкой и накидной гайкой для присоединения, трубопровода, подающего контролируемую среду (воду, топливо, масло) в полость сифона.

Это интересно: Контрольно-сортировочные автоматы для колец и собранных подшипников

Для контроля и измерения давления среды широко применяют также дистанционные электрические мембранные датчики типа ТЭМ и ЭДМУ. Давление жидкостей или газов в них воспринимаются мембраной, шток которой передвигает движок реостата, включенного в плечи моста измерительной схемы магнитоэлектрического логометра. При изменении положения движка реостата нарушается равновесие мостовой схемы, увеличивается или уменьшается напряжение, которое и передается в систему контроля или сигнализации СЭУ. В качестве измерительных преобразователей давления в средствах автоматизации, в том числе и СПАСЗО, широкое распространение получили контактные реле давления РДК.

Реле (рис. 15) состоит их трех основных частей: корпуса, контактной системы и регулирующего устройства. В нижней части корпуса 7 (на рисунке показана его левая половина) установлены поршни 6 и мембраны 8. Колонки поршней упираются в подушку 5. В верхней части корпуса смонтированы контактная система (микропереключатели) 2, рычаги 1 и регулирующее устройство. Последнее состоит из пружин 4, установленных на стержнях, которые жестко связаны с корпусом. Сила натяжения пружин А регулируется гайками 3.

При изменении давления среды один из микропереключателей размыкает или замыкает цепь при нижнем, другой — при верхнем пределах давления.

Для автоматического замыкания электрической цепи звукового или светового сигналов при падении давления в системе ниже установленного значения применяют также контактный дискретный датчик СПДМ (сигнализатор падения давления мембранный). Указанный датчик по принципу действия аналогичен реле РДК. При падении давления ниже установленного уровня мембрана под действием пружины смещает соединенный с ней шток, а последний, поворачивая соответствующий рычаг, замыкает контакты в цепи сигнализации минимального давления.

Для измерения, сигнализации и позиционного регулирования избыточного давления или разрежения различных сред (воды, масла, пара, воздуха) в средах автоматизации используют также электроконтактные мано-вакуумметры. Измерительный преобразователь их имеет, как правило, одновитковую трубчатую пружину, внутренняя полость которой соответствующим штуцером соединена с контролируемой средой, и два электрических контакта. При замыкании стрелкой манометра того или иного контакта в цепь сигнализации подается соответствующий сигнал о падении или возрастании давления контролируемой среды.

В качестве измерительных преобразователей уровня СПАСЗО применяют преимущественно реле поплавкового типа ПДУ50/5, РП52 и ПРУ5. Измерительный преобразователь уровня — реле ПДУ50/5 (рис. 16), представляет собой поплавок 4, рычаг 8 которого, поворачиваясь на оси 1, замыкает контакты 2 (нижнего) или контакты 9 (верхнего уровня). Фланцем 7 реле крепится к цистерне 6. В районе расположения к цистерне приварен стакан 5 с отверстиями. Внутри него поддерживается такой же уровень жидкости, как и в цистерне.

Полость микропереключателя изолирована от стакана уплотнительным сильфоном 3. При понижении уровня жидкости поплавок опускается и замыкает контакты 2. Реле можно отрегулировать и на подачу сигнала при повышении уровня жидкости. Принципа действия поплавковых реле ПРУ5 и РП52 тот же, что и ПДУ, но они отличаются от него конструкцией микропереключателя и формой поплавка.

Для измерения частоты вращения вала в системах СПАСЗО используют механические и электрические датчики, сходные по принципу действия с регуляторами скорости и тахометрами.

Эффективную помощь дизеля определяют по углу скручивания коленчатого вала. В качестве датчиков чаще всего используют два тахогенератора переменного тока без контактных колец и с якорными полюсами особой формы. Тахогенераторы располагают в начале и конце участка промежуточного вала, приводимого во вращение через зубчатую передачу от коленчатого вала дизеля. Сигнал, пропорциональный углу скручивания промежуточного вала, определяемый разностью положения якорей тахогенераторов, обрабатывается торсиометром и поступает на вход системы СПАСЗО, как сигнал крутящего момента коленчатого вала дизеля.

Предлагается к прочтению: Радиолокационные станции и средства автоматической радиолокационной прокладки

В системах контроля за пожарной безопасностью судовых помещений с дымовыми извещателями широко используют полупроводниковые фоторезисторы. Конструктивно такие преобразователи состоят из тонкого слоя полупроводникового вещества 1 (рис. 17), нанесенного на стеклянную пластину 2, а также соединенных с ним электродов и корпуса 3: фоторезисторы не преобразуют лучевую энергию в электрическую, а лишь изменяют свое сопротивление под воздействием светового потока. При задымленности воздуха в контролируемом помещении освещенность фоторезистора уменьшается, и на пост управления поступает соответствующий сигнал о пожаре.

Рассмотренные измерительные преобразователи СПАСЗО относят к первичным приборам. В качестве вторичных приборов в таких системах используют электромагнитные реле, диоды, резисторы, конденсаторы, световые и звуковые сигнализаторы. Световые сигнализаторы выполняют в виде ламп с оправами из цветных стекол (зеленых, красных, белых) или специальных табло, представляющих собой матовые прямоугольные или круглые окна на панели поста управления, через которые при включении сигнальной лампы можно прочесть, например, «Уровень воды», «Температура топлива», «Насос включен», «Клапан закрыт».

В качестве звуковых сигнализаторов в системах используют обычные сирены и электрические звонки.

Настройка и установка измерительных преобразователей. Реле температуры и давления систем настраивают специалисты судоремонтных предприятий и устанавливают их на двигатель полностью отрегулированными. Регулировку реле по температуре и давлению производят на специальных стендах. При настройке измерительных преобразователей температуры термобаллон устанавливают в сосуд с водой, имеющей температуру на 3-4 °С ниже заданной температуры срабатывания реле. Затем, повышая температуру воды 3 раза, по контрольному термометру определяют действительную температуру срабатывания преобразователя. Настройку его осуществляют поворотом регулировочного винта. Аналогично настраивают и измерительные преобразователи давления. При этом последние устанавливают в среду с давлением на 0,03-0,04 МПа выше их заданного давления срабатывания и испытывают 3 раза при снижении давления до момента срабатывания.

Монтаж реле температуры и давления следует производить лишь после тщательной проверки сохранности капилляров, термобаллонов и электрических соединений.

Во время эксплуатации СПАСЗО обслуживающий персонал обязан:

• при смене вахты проверять лампы переводом переключателя на щите сигнализации в положение «Проверка»;
• не реже одного раза замерять сопротивление изоляции всей системы;
  • дин раз в течение навигации вместе с работниками БПУ проверять точность срабатывания всех измерительных преобразователей.

В эксплуатационных условиях надежность работы измерительных преобразователей давления проверяют на холостом ходу двигателя. При этом четыре пять раз повышают и понижают угловую скорость коленчатого вала двигателя и определяют по манометру давление масла в системе при включении зеленых и красных сигнальных ламп. Несоответствие моментов срабатывания измерительных преобразователей указанным в формуляре устраняют поворотом винта в положение, при котором указатель циферблата реле устанавливается на заданное давление. Аналогично проверяют и измерительные преобразователи температуры масла и воды. Их обычно настраивают одновременно, что сокращает время работы двигателя в повышенном температурном режиме. Изменения температуры воды и масла на выходе из двигателя при настройке реле достигают путем уменьшения и увеличения потока забортной воды, поступающей в водяной и масляный охладители.

Настройку поплавковых реле производят изменением уровня жидкости в пределах, необходимых для срабатывания контактов микропереключателя.

Автоматическая защита. К основным параметрам срабатывания аварийной защиты дизелей относятся максимально допустимые температуры воды и смазочного масла, минимально допустимое давление в смазочной системе и предельные значения скорости коленчатого вала. Целесообразность применения автоматической защиты судовых дизелей, по тем или иным параметрам в каждом конкретном случае определяется проектировщиками в зависимости от типа СЭУ и особенностей ее эксплуатации.

При сверхвысокой скорости коленчатого вала дизель может «пойти вразнос», что вызовет серьезные аварийные повреждения. Падение давления масла в смазочной системе может привести к предаварийном режиму продолжительностью 1-3 мин., после чего также возможна авария дизеля. В связи с кратковременностью предаварийного режима обслуживающий персонал может и не заметить его. Поэтому в установках с одним дизелем предусматривают автоматическую защиту только по угловой скорости коленчатого вала, так как срабатывание автоматической защиты (выключение дизеля) с СЭУ с одним главным двигателем может при определенных условиях создать аварийные ситуации, для судна в целом. В установках с двумя и более дизелями автоматическую защиту осуществляют по угловой скорости вала и давлению в смазочной системе.

С повышением Ремонт регуляторов давления, температуры и расхода массы дизелятемпературы воды и смазочного масла в системах дизеля ухудшаются показатели работы установки. Изменение указанных параметров СЭУ не вызывает немедленно аварийных ситуаций, поэтому защита дизелей по этим показателям осуществляется реже.

При достижении коленчатым валом дизеля предельной скорости автоматическая защита выключает подачу топлива в цилиндры и одновременно через систему тяг и рычагов специальной заслонкой перекрывает впускной коллектор. Подача воздуха в камеры сгорания прекращается, что при выключенной подаче топлива приводят к резкому снижению скорости вала дизеля.

Для защиты дизеля от «разноса» чаще всего используют предельные выключатели инерционного типа. Принцип действия одного из таких выключателей, установленных на дизелях 6ЧСП18/22, заключается в следующем. При нормальной работе дизеля заслонка 4 удерживается штифтом в положении, указанном на рис. 18, а. Воздух из корпуса 3 глушителя через фильтр 1 и патрубок 2 поступает к дизелю. С увеличением скорости коленчатого вала до установленных пределов стержень 12, сжимая пружину 13 под воздействием центробежных сил, выдвигается из обода маховика 14 и поворачивает рычаг 11 против часовой стрелки. Рычаг воздействует на закрепленный с ним в специальной оболочке гибкий канат 10, связанный со штифтом 8. Последний освобождает шток 7 и заслонка 4 под действием пружины 5, смещаясь влево, перекрывает патрубок 2. Подача воздуха к дизелю прекращается. Одновременно через переключатель 6 включаются приборы аварийной сигнализации. Открыть и закрыть заслонку вручную можно рукояткой 9.

Ряд дизелей оборудованы инерционными выключателями с измерительным преобразователем (стержнем 2) (рис. 18, б), смонтированным в специальном диске распределительного вала 3. Центр тяжести вращающейся массы измерительного преобразователя расположен эксцентрично по отношению к оси вала. Возникающие в стержне 2 центробежные силы инерции будут уравновешиваться пружиной до тех пор, пока угловая скорость вала не превысит установленных пределов. С превышением предельной скорости стержень сместится в сторону от центра, рычаг 4 освободится от защелки 1 и закроет воздушную заслонку на всасывающем трубопроводе дизеля. Для его повторного запуска необходимо вручную установить защелку в положение, указанное на рисунке.

Некоторые дизели (в большинстве случаев вспомогательные) оборудуют электромагнитными стоп-устройствами (рис. 19). На схеме устройство показано в нерабочем состоянии. Сердечник 2 занимает крайнее правое положение и не оказывает никакого воздействия на рейку ТНВД. Обмотка 4 электромагнита обесточена. Когда для останова дизеля через реле скорости и микровыключатель 1 подается питание на обмотку 4, магнитное поле втягивает, сжимая пружину 3, сердечник 2, связанный с рейкой ТНВД. Рейка передвигается в положение нулевой подачи топлива и дизель останавливается. Сердечник 2 в крайнем левом положении стопорится фиксатором 5. Одновременно через микровыключатель 1 прекращается подача питания обмотки электромагнита. В нерабочее положение сердечник возвращается с помощью пружины 3 при вытягивании фиксатора 5.

На рис. 20 приведена схема автоматического выключателя, смонтированного на дизелях 6ЧСП5/18. Выключатель каналами а в б соединен с топливной магистралью до ТНВД, каналом г — со смазочной системой дизеля. Шариковый клапан 4 препятствует просачиванию топлива в смазочную магистраль неработающего дизеля. Топливо поступает в магистраль к ТНВД только в том случае, если окно а золотника 3 совпадает с каналом б в корпусе 2 выключателя. А совпадают они только тогда, когда в смазочной системе дизеля поддерживается нормальное давление и золотник 3 сдвинут влево. При падении давления в смазочной системе (и канале г) пружина смещает золотник 3 вправо. Канал б перекрывается и ТНВД клапанного типа с регулированием по началу подачи дизельного топливаподача топлива к ТНВД прекращается. Золотник можно сдвинуть влево при нажатии на головку 5.

Также действует и реле максимальных температур воды и смазочного масла. При повышении температуры, а следовательно, и давления жидкости в термобаллоне сильфон реле прогибается и через систему рычагов перекрывает подачу топлива к ТНВД. В ряде случае автоматическая защита при срабатывании не выключает дизель, а приводит к изменению параметров его работы, предотвращающему аварийные ситуации. В качестве таких средств защиты используют предохранительные и перепускные клапаны различной конструкции: первые при повышении давления «стравливают» рабочее тело в атмосферу, вторые — перепускают его из полости высокого в полость низкого давления.

Как правило, предохранительные клапаны монтируют в крышках цилиндров и корпусе картера. При повышении давления в рабочей полости цилиндра или внутри картера до предельных значений они открываются и часть газов по соответствующим каналам «стравливается» в атмосферу. При нормальном давлении газов клапаны регулировочными пружинами прижимаются к соответствующим гнездам и герметизируют камеры сгорания и картер дизеля.

Перепускные клапаны в смазочных системах, например, размещают перед фильтром тонкой очистки и охладителем или непосредственно в них. Они перепускают масло в обход фильтра или охладителя при чрезмерном засорении фильтра при пуске холодного дизеля.

Микропроцессорные системы автоматизации главных энергетических установок

Общие сведения. Внедрение на судах новых технических средств все в большей степени характеризуется переходом от автоматизации отдельных механизмов к дистанционному автоматическому управлению комплексами судовых энергетических установок и развивается в двух направлениях:

• по пути увеличения числа и номенклатуры операций, выполняемых уже проверенными в эксплуатации устройствами автоматизации;
• по пути создания новых средств автоматизации на основе современных достижений науки и техники.

Задачи современного этапа развития средств автоматизации сводятся к:

• определению рационального объема автоматизации судового энергетического оборудования;
• разработке требований к автоматизированному оборудованию по характеристикам, компоновке, размещению на судне, технологичности обслуживания и ремонта;
• унификации систем, т. е. рациональному сокращению числа элементов одинакового функционального назначения;
• совершенствованию организации труда плавсостава на автоматизированных судах;
• внедрению автоматических систем, поддерживающих оптимальный режим работы объектов управления;
• оптимальному распределению функций контроля и управления между человеком и устройствами автоматизации.

Перспективным является объединение функций управления и контроля в одной информационно-управляющей машине, построенной на базе ЭВМ, которая производит необходимые операции по расчетам технико-экономических характеристик СЭУ для конкретных условий эксплуатации и поддерживает оптимальный режим работы оборудования. В настоящее время развитие судовых управляющих комплексов на базе ЭВМ идет по пути использования микропроцессорных систем, построенных на интегральных элементах электроники.

Многие Современные транспортные суда различного назначениясуда транспортного флота (особенно за рубежом) оснащены бортовыми микропроцессорными системами (МПС) для автоматической прокладки курса на основе данных лага и гирокомпаса; определения местонахождения судна по сигналам искусственных спутников Земли или радионавигационных станций; решения задач удержания судна на заданном курсе; предупреждения столкновения судов в условиях интенсивного движения и (или) плохой видимости. Микропроцессорные системы находят все более широкое применение для обработки информации и принятия решений также и в средствах автоматизации СЭУ. Разработка методов построения микропроцессорных систем осуществляется:

• по пути усложнения логических структур и увеличения числа реализуемых МПС команд, что позволяет с помощью одного и того же микропроцессора вести управление широкой группой различных технических средств с одинаковыми законами управления;
• по пути создания узкоспециализированных систем для управления каким-либо конкретным производственным процессом, что позволяет получать наиболее простые в эксплуатации и дешевые по стоимости управляющие ЭВМ. Появление и внедрение в народном хозяйстве микропроцессоров следует рассматривать как рождение новых многофункциональных элементов автоматических систем, обладающих памятью и способных учитывать практически почти все факторы, оказывающие влияние на управление любым объектом.

Структурные схемы систем. Как в любых средствах автоматизации основными сопоставляющими МПС являются измерительные элементы (датчики) и исполнительные механизмы.

Перевод информации, полученной в датчиках, в электрический сигнал осуществляется в преобразователе. Преобразованная информация проходит процесс кодирования, т. е. построения сигналов по определенному физическому или математическому закону. В процессе модуляции кодированный сигнал превращается в соответственно измененный электрический параметр, который и служит передатчиком информации по каналам связи к исполнительным механизмам. Структурная схема микропроцессорных систем управления (рис. 21) в общем виде включает:

• УВВ — устройство входа-выхода;
• ОЗУ — оперативное запоминающее устройство;
• АЛУ — арифметико-логической устройство;
• УУ — устройство управления;
• П – пульт управления.

Устройство входа выхода служит для связи МПС с объектом управления. Оно выполняет главную функцию преобразования входной информации из аналоговой формы в цифровую и выходной информации из цифровой формы в аналоговую.

Оперативно запоминающее устройство (ОЗУ) осуществляет запись и хранение полученной от датчиков информации. В процессе переработки информации оно взаимодействует с АЛУ, выполняющем арифметические и логические операции по кодированию сигналов и выдачи команд на исполнительные механизмы.

Предлагается к прочтению: Организационные аспекты управления морскими перевозками грузов

Для быстродействия системы к ОЗУ параллельно подключено постоянно запоминающее устройство (ПЗУ). Информация, хранящаяся в ПЗУ, задается заводом изготовителем и не подлежит изменению в условиях эксплуатации. Как правило, в ПЗУ хранятся все программы работы микропроцессора. После обработки сигнала от УВВ запоминающее устройство выдает команду на УУ для изменения или восстановления заданного режима работа установки.

В управлении судовыми установками и механизмами МПС используют для контроля их работы и оптимизации режимов подачи топлива, воздуха, воды и смазочных материалов. Эти системы постоянно следят за состоянием процессов во всех основных устройствах энергетического комплекса, анализируют тенденции в изменении значений интересующих величин и дают рекомендации о предупредительных действиях или включают сигналы опасности, если какие-либо показатели рабочих процессов вышли за пределы допустимых значений.

Комплексная автоматизация ГЭУ строится по иерархической системе управления, состоящей из трех уровней. Уровень 1 включает автоматические системы локального управления, работающие по принципу «включено-выключено». Уровень 2 структурно объединяет три автоматизированных комплекса: АСУ главным энергетическим (движительным) комплексом, АСУ рулевым, радионавигационным и электроэнергетическим комплексом. Каждый из этих комплексов координирует работу соответствующего судового оборудования с целью обеспечения оптимальных режимов его эксплуатации. На уровне 3 АСУ в основном решаются задачи по организации работы судна с координацией управления всеми автоматизированными комплексами.

Микропроцессорные системы ДАУ дизелей. В настоящее время на судах транспортного флота используются микропроцессорные системы Альфапром-2 (Россия), Brown Boveri (Швейцария), ASEA (Швеция), MAN (Германия) и ряд других средств автоматики.

Примером широкого использования МПС является система ДАУ дизелей, разработанной фирмой ASEA. Основой МПС является микропроцессор INTEL-8080, на базе которого фирма разработала системы: центрального контроля и сигнализации СЭУ, отделением среднего индикаторного давления в цилиндрах двигателя, дистанционного автоматического управления главными двигателями.

Система унифицирована, что позволяет использовать ее для управления двигателями различных типов: Бурмейстер и Вайн, Зульцер, Пилстик, МАН, Фиат. ДАУ ГД позволяет выполнять прямой пуск, остановку и регулирование скорости ГД посредством машинного телеграфа (МТ) без участия операторов в ЦПУ или машинном отделении.

Аппаратура систем ДАУ ГД включает (рис. 22): панели управления (ПРУ) с мостика и из ЦПУ, пост ручного управления (ПРУ), регистр команд (РК) и центральный аппаратный шкаф (ЦАШ). В последнем смонтированы две независимые системы: центральный процессор (ЦП) и электронный регулятор режимов (ЭРР) для регулирования частоты вращения вала и топливоподачи.

Работа электронного регулятора осуществляется в соответствии с временной программой пуска двигателя. Сигнал с выхода регулятора сравнивается с выходным сигналом аналогоцифрового преобразователя. При наличии отклонения от него электронный регулятор осуществляет выполнение программы разгона ГД (от 0 до 80 % максимальной частоты вращения), а также защиту ГД от разноса.

Встроенный в аппаратный шкаф имитатор позволяет проверить функционирование системы. При этом имитируются положение распределительного вала, установка положения рычага топливоподачи, Руль и гребной винт судначастота вращения гребного винта и ряд других параметров работы установки.

Система обеспечивает:

• подачу команд и подтверждение их приема на мостике и в ЦПУ посредством машинного телеграфа (МТ), а также кнопочных выключателей на панели управления (ПУ) с центрального ЦПУ) и дистанционного постов управления;
• пуск дизеля на воздухе с последующей подачей топлива в зависимости от скорости судна, реверсирование, вывод на заданную скорость ходового режима по программе разгона;
• надежное изменение подачи топлива (для улучшения экономических показателей);
• быстрое прохождение через интервал критической скорости;
• контроль за работой датчиков и задающих устройств и в определенных случаях автоматический переход в другой режим эксплуатации двигателя:
  • аварийно предупредительную сигнализацию и защиту с выходом на центральную АПС.

Электронное управление топливоподачей в дизель. В последние годы достигнута очень высокая степень надежности электронных схем управления и они во многих установках заменили механические устройства, выполняющие функции подачи топлива в цилиндры дизелей. Одной из первых стала применять электронное управление впрыскиванием топлива фирма МАН. Применение электронной системы управления позволило сохранить максимальное давление сгорания практически неизменным в диапазоне нагрузок от 85 до 100 % и поддержать в оптимальных пределах скорость изменения топливоподачи (соотношение топливо-воздух), что значительно повысило экономичность работы СЭУ. Так как функции таймирования и дозировки подачи топлива и воздуха в таких системах осуществляются электронным блоком, отпала необходимость в обычных ТНВД и распредели-тельных механизмах, управляющих их работой.

В схеме управления впрыскиванием топлива, разработанной фирмой МАН (рис. 23), несколько секций топливного насоса высокого давления (ТНВД) используют для перекачивания топлива из расходной цистерны (РП) в специальный бак-аккумулятор (БА). Давление в баке-аккумуляторе регулируется путем воздействия на золотники ТНВД, а также с помощью быстродействующего разгрузочного клапана (К), который при чрезмерном повышении давления сбрасывает часть топлива обратно в цистерну (РЦ).

Форсунки двигателей MAN-B&W L-MCФорсунки дизеля (Ф) оборудованы специальной системой гидрозапора, в которой насосами (Н) поддерживается постоянным давление масла 20 МПа. Подача топлива к распылителям форсунок происходит по командам, вырабатываемым блоком управления (БУ), на вход которого поступают сигналы от датчиков (Д) давления впрыска, давления газов в цилиндре, давления наддувочного воздуха, частоты вращения вала и других измерительных приборов. Блок управления сравнивает эти сигналы с заданными, и, в случае их неравенства, соответственно изменяет подачу топлива и давление наддувочного воздуха. Команды подаются при определенных положениях коленчатого вала. Время подачи командных сигналов определяет как момент начала впрыскивания, так и его продолжительность и количество подаваемого топлива.

На трубопроводе, соединяющем бак-аккумулятор с форсунками, установлены электромагнитные быстродействующие клапаны, при срабатывании которых прекращается подача топлива к форсункам и одновременно полость форсунок перед распылителями сообщается со сливной магистралью.

Блок управления системы выполнен с широким применением цифровых интегральных микросхем. Основой блока управления является микропроцессор, программы которого введены в постоянные запоминающие устройства, к которым подключены: датчики давления впрыскивания, давления газом в цилиндрах, давления воздуха, датчик частоты вращения вала ГД. Микропроцессор осуществляет оценку всех поступающих сигналов; проводит соответствующие расчеты по заданным программам; вырабатывает необходимые команды, управляющие впрыскиванием топлива, процессами пуска, реверса дизеля, а также работой различных устройств отображения информации. На экране дисплея при этом может фиксироваться информация о показателях функционирования ГД (мощность, расход топлива, распределение нагрузок по цилиндрам, угол опережения и максимальное давление впрыска топлива, продолжительность подачи топлива, давление наддувочного воздуха, частота вращения вала и другие параметры).

Системы централизованного контроля (СЦК). Безвахтенное или периодическое обслуживание СЭУ возможно только при автоматизированном центральном контроле всех основных параметров, характеризующих работу главных и вспомогательных дизелей, электро- и парогенераторов, механизмов различных систем, оборудования и многих других устройств на судне.

Сущность автоматизированного контроля заключается в том, что сравнение текущих значений параметров с предельно допустимыми, сигнализация об отклонениях и документирование результатов контроля происходит без участия вахтенного механика-оператора, а визуальный контроль ведется по нескольким показывающим прибора и по вызову оператором параметров на цифровое табло индикации. Для этого на автоматизированных судах установлены машины централизованного контроля, которые совместно с датчиками и элементами представления информации (мнемосхемами, цифровыми табло, печатающими и другими устройствами) образуют СЦК.

На судах морского флота широкое распространение получили системы централизованного контроля «Шипка» и «Альфапром». Система «Альфапром-2», например, имеет свыше 200 каналов, большая часть которых отведена для измерения контроля температуры, давления и уровня. По степени важности все каналы разбиты на шесть групп. При выходе какого-либо показателя за установленные пределы включается индивидуальная (каналовая) сигнализация и сигнализация группы: главных дизелей, дизельгенераторов, парогенераторов, вспомогательных механизмов основных судовых систем или средств противопожарной зашиты в машинном отделении.

Система осуществляет непрерывный обегающий контроль состояния дискретных каналов и выходов (выбегов) аналоговых каналов за пределы допустимых значений.

При появлении отклонений сигналов в любом из контролируемых каналов включается Морская сигнализация и связьзвуковая и световая сигнализация и на экране видеодисплея появляется мигающая строка, показывающая адрес канала и значение величины в нем. Одновременно включается телетайп, который печатает информацию о выбеге (адрес канала, дата, время и значение контролируемой величины). С помощью кнопочной панели управления вахтенный может вызвать желаемую информацию о состоянии величин на экран видеодисплея, а с помощью устройства ручного набора адреса — на вспомогательный цифровой индикатор, расположенный на лицевой панели поста управления.

Применяемые на речных судах измерительные системы можно разделит на две группы: централизованные (ЦИИС) и периферийные (ПИИС). К первым относят такие, как «Аутроника КБ-6» (на теплоходах типа «Ладога» проект №285); «Стремберг-Сако» (на теплоходах типа «Балтийский» проекта №613); «Сематик-Ц-1» (на тепло-ходах типа «Владимир Ильич» проекта №301); «Аутроника КМ-1» (на теплоходах типа «Капитан Чечкин» проекта №1105). Во вторую группу входят устройства, обеспечивающие контроль за работой вспомогательного оборудования. По насыщенности электронными элементами, развитым функциональным связям между ними, обеспечивающими логические, математические, преобразовательные и другие действия над измерительными величинами, судовые СЦК представляют довольно сложные средства автоматизации. В каждом канале самой простой из СЦ, например, типа «Аутроника КБ-6» содержится 73 электронных комплекта, в том числе около 30 полупроводниковых изделий и микросхем. В состав системы, кроме этого, входят термометры сопротивления, термопары, измерительные преобразователи давления и другие первичные измерительные преобразователи; вторичные преобразователи и усилители; элементы формирования средних значений измеряемых величин; элементы задания зоны допусков и другие устройства. Первичные измерительные преобразователи (датчики) СЦК по конструкции и принципам действия аналогичны рассмотренным выше датчикам СПАСЗО.

В общем виде информационно-измерительная система (рис. 24) включает в себя первичные измерительные преобразователи (датчики Д), сигналы, от которых (различные по значению и физической природе) поступают на вход блока преобразования (БП), где они трансформируются в унифицированный сигнал — чаще всего в цифровой код, удобный для последующей обработки. Код каждого сигнала содержит информацию не только о значении, но и принадлежности сигнала к определенному параметру. Унифицированные сигналы поступают на блок измерения (БИ), в котором происходит сравнение их с заданным значением. Блок обработки сигналов (БО) дифференцирует сигналы и подает их на определенную панель сигнализации (ПС), расположенную на центральном посту управления (машинном помещении) и на ДПУ в рубке. Если на оперативной панели ЦПУ фиксируется индивидуальный сигнал о каждом конкретном параметре, на панели ДПУ они объединены в несколько групп. Системы централизованного контроля по принципу действия относят к типу прерывистых импульсных автоматических систем. Сигналы о тех параметрах, которые на неавтоматизированных судах записывают в вахтенный журнал, в С ЦК периодически с интервалами 15, 30, 60, 120 мин. подаются на устройство регистрации (Р). Сигналы о параметрах, вышедших за предельные значения, поступают на устройство регистрации и сигнализации (С). Размыкание контактов датчиков в случае выхода контролируемых параметров за допустимые пределы воспринимается соответствующими каналами СЦК, и к устройству (С) поступают сигналы постоянного напряжения или импульсные сигналы для мигающего света контрольных ламп. Значение всех параметров фиксируется устройством индикации (И).

С оперативной панели можно проверить исправность сигнальных ламп и всей системы централизованного контроля, изменить режим работы СЦК, установить дежурство с ЦПУ или ДПУ за конкретными параметрами, переключить сигнализацию на каютный приемник вахтенного механика, обеспечить «вызов» на устройство индикации или регистрации любого контролируемого параметра вне очереди, осуществить «обегающий с определенной скоростью» контроль параметров или автоматическую регистрацию (запись) значений наиболее важных параметров и всех параметров, вышедших за допустимые пределы, выключить акустическую сигнализацию, произвести при необходимости квитирование сигнала (мигающий свет контрольной лампы перевести в режим постоянного свечения) и другие операции.

Системы автоматического диагностирования. Одним из путей увеличения эксплуатационной надежности и долговечности СЭУ является широкое внедрение средств технического диагностирования в практику работы судовых экипажей и промышленных предприятий водного транспорта.

Под техническим диагностированием понимают комплекс мер, которые позволяют оценить техническое со-стояние СЭУ и ее элементов без разборки.

Техническое обслуживание насос-форсунокДиагностирование технического состояния механизмов и оборудования СЭУ производят по параметрам рабочих процессов; герметичности рабочих полостей; тепловому состоянию, виброакустическим и инструментальным характеристикам: составу продуктов изнашивания трущихся деталей в смазочном масле и составу выпускных газов.

При инструментальном контроле герметичность камеры сгорания определяют специальным прибором, называемым пневмоиндикатором.

Действие пневмоиндикатора основано на том, что при подаче сжатого воздуха в камеру сжатия цилиндра утечка его в картер при закрытых клапанах характеризует состояние деталей цилиндропоршневой группы (износ, потерю упругости или закоксование колец; износ рабочей втулки).

Давление в цилиндрах дизеля измеряют через некоторый промежуток времени после его остановки, достаточный для того, чтобы детали ЦПГ остыли и зазор между поршнем и втулкой каждого цилиндра стал максимальным.

Важным параметром технического состояния ЦПГ являются зазоры между поршневым пальцем и бобышкой поршня, поршневым пальцем и подшипником верхней головки шатуна, подшипников нижней головки шатуна и шейкой вала. Для измерения этих зазоров широко используют приборы П31 и П31М, принцип действия которых основан на определении зазоров в крипошипно-шатунном механизме при перемещении последнего вверх под воздействием вакуума, создаваемого в надпоршневом пространстве цилиндра дизеля.

Для инструментального контроля топливной аппаратуры используют прибор ПДТ2, состоящий из магнито-динамического измерительного преобразователя давления и электронного блока. Интеграл времени впрыскивания топлива, зависящий от состояния основных деталей форсунки, преобразуется в приборе в электрический импульс, по длительности импульса судят о техническом состоянии форсунки.

Анализ газов, воды, топлива и масла на судах осуществляется специальными газоанализаторами, с помощью Лабораторий водоконтроля ЛВК2М. СКЛАВ1; лабораторий качества нефтепродуктов ЛКНСЗМ и другими средствами.

Это интересно: Транспортные характеристики грузов

Уменьшить затраты времени на диагностирование и провести его во время работы СЭУ можно только при помощи автоматических средств с использованием микропроцессорной техники. Технический объект, средства диагностирования с микропроцессорной техникой в совокупности и образуют систему автоматического диагностирования. В общем виде система диагностирования (рис. 25) включает датчики сигналов микро ЭВМ и устройства отображения. Датчики сигналов (Д) выдают информацию о тех или иных величинах контролируемого процесса.

Сигнал на выходе датчика является электрической величиной. С помощью нормирующего преобразователя (Н.П.) он приводится к стандартному значению и аналого-цифровым преобразователем (АЦП) преобразуется в цифровой код, поступающий в микро-ЭВМ для обработки в соответствии с заданной программой. Устройство отображения (ОУ) представляет информацию в удобной для оператора форме. Датчики систем диагностирования в основном аналогичны выше рассмотренным датчикам, используемым в СЦК. Только для характеристик работы объекта измеряют не абсолютные значения параметров, а их отклонения от некоторых значений, принимаемых за эталонные. Разность между эталонными и фактическими показателями, называемыми параметрами технического диагностирования, и определяют степень ухудшения состояния объекта. Изменение этой разности во времени свидетельствует о степени ухудшения показателей функционирования объекта и составляет основу прогнозирования его работоспособности.

Функции системы диагностирования СЭУ сводятся к автоматическому вычислению и регистрации на дисплее параметров, по которым можно было бы установить накопление отложений, появление загрязнении, износов, пропусков, термических или механических напряжений и других факторов, являющихся причинами возникновения тех или иных неисправностей.

При диагностировании технического состояния СЭУ особое внимание уделяют элементам ЦПГ, так как термические напряжения достигают наибольших значений в деталях дизелей, прилегающих к камере сгорания, и расходы на ремонт этих деталей составляют значительную часть общих расходов на ТО дизеля.

На базе микропроцессорной техники уже созданы и совершенствуются средства (так называемые «тестеры») по определению и локализации неисправностей элементов СЭУ, позволяющих определять техническое состояние ЦПГ; турбокомпрессоров, температуру подшипников; загрязнение охладителей воды, воздуха, масла и многие другие параметры СЭУ. В системе диагностирования СЭУ, разработанной фирмой «Аутроника» контроль технического состояния деталей ЦПГ осуществляется, например, путем измерения их температур, вибраций и зазоров. На каждом цилиндре дизеля при этом установлено три датчика температур: один в крышке двигателя и два во втулке под нижней кромкой верхнего поршневого кольца 9 при положении поршня в ВМТО. Датчик в крышке контролирует процесс горения, и, следовательно, качество топлива и исправность действия ТНВД и форсунок. По температуре датчиков во втулке судят о зазорах между деталями ЦПГ. При снижении контактного давления поршневого кольца на втулку, газы прорываются их камеры сгорания в пространство за кольцом и температура втулки в местах ее измерения повышается. Датчики температуры в данном случае аналогичны приборам, используемым в СЦК.

Состояние цилиндровой втулки оценивают по ее теплонапряженности. При работе дизеля силы трения генерируют продольные колебания втулки, амплитуда и частота которых зависит от условий смазочного режима, зазоров в ЦПГ и ряда других причин. Уровень вибрации втулки определяют с помощью пьезоэлектрических датчиков, укрепленных на торцах нижних кромок втулок специальным штуцером с кристаллом кварца. Контакт с массой втулки осуществляется посредством штыря, упирающегося головкой в выточку втулки. Кабель от датчика выведен из картера через маслонепроницаемый изолятор.

Наряду с контролем технического состояния ЦПГ фирмой «Бурмейстер и Вайн» разработана система диагностирования также потока воздуха и газов, включая воздухоохладитель и Конструкция современных судовых двигателейгазотурбонагнетатель; качества процесса топливосжигания и сепарации топлива; качества функционирования систем смазки и охлаждения дизеля; распределение нагрузки по цилиндрам ДВС и другие параметры работы СЭУ. Поступающие из систем оперативных измерений данные передаются на ЭВМ, в которой осуществляется обработка и комплексная оценка результатов работы по установке в целом. Информация предоставляется на двух экранах устройства отображения по вызову оператора.

Общие сведения об автоматизации атомных и газотурбинных установок

Автоматизация атомных энергетических установок (АЭУ). В общем виде судовые атомные (ядерные) энергетические установки, как и дизельные оборудуют:

• системами автоматического управления, обеспечивающими их пуск и остановку;
• средствами автоматического регулирования мощности реактора и частоты вращения ротора турбины;
• системами регулирования теплообмена (температуры, расхода) теплоносителя в первичном контуре, уровня и давления среды в парогенераторе;
• системами автоматического регулирования уровней, температур и давлений рабочих жидкостей в различных блоках АЭУ;
• устройствами автоматического контроля, сигнализации и защиты по установленным эксплуатационными требованиями параметрам.

Регулирование мощности реактора. В реакторах АЭУ происходит цепная реакция деления ядер некоторых тяжелых элементов (изотопов урана, плутония или тория) и атомная (ядерная) энергия их преобразуется в тепловую. Мощность (тепловую энергию) в реакторе изменяют, воздействуя на поток нейтронов. Для этого в активную зону реактора вводят специальные стержни из пористой стали, кадмия, гафния и других металлов, способных поглощать нейтроны. Чем глубже входят в активную зону реактора стержни управления, тем они больше поглощают нейтронов и тем меньше мощность реактора.

Стержни управления в верхней части (над реактором) механически связаны со специальным плунжером цз магнитного материала. Плунжер вмонтирован в подвижную катушку индуктивности (кольцевой электромагнит). Когда через обмотку катушки проходит ток, плунжер занимает в ее магнитном поле центральное положение, и при подъеме или опускании катушки повторяет ее движения. Перемещение катушки (электромагнита), а вместе с ним и стержней управления обеспечивают с определенной скоростью специальные электрические, пневматические и гидравлические двигатели.

Технико-эксплуатационные характеристики морских судов и плавучих сооруженийСтруктурная схема регулирования мощности реактора представлена на рис. 26. Датчик потока нейтронов (ДН), смонтированный в активной зоне реактора (Р), в зависимости от мощности реактора подает соответствующий сигнал в электронный блок сравнения (ЮС), где он сравнивается с сигналом заданной мощности и при их рассогласовании через усилитель (У) подается команда на исполнительный двигатель (ИД), который и обеспечивает перемещение стрежней управления (СУ).

В процессе пуска реактора автоматические средства обеспечивают его разгон с периодом удвоения мощности за 25-30 с. в случае более быстрого разгона реактора на блок сравнения (БС) подается сигнал и средства блокировки замедляют движение стержней.

Регулирование параметров работы агрегатов первичного контура АЭУ. Одновременно с изменением мощности реактора происходит регулирование и теплообмена (температуры и расхода теплоносителя) в первичном контуре. При компоновке схем теплообмена в первичном контуре обычно предусматривается изменение расхода теплоносителя при постоянном расходе, либо изменение и температуры и расхода.

Агрегаты первичного и вторичного контуров обладают различной тепловой инерцией, поэтому средства регулирования АЭУ (рис. 27), представляют собой две взаимосвязанные автоматические системы. В первичный контур АЭУ включены реактор (Р), парогенератор (ПГ), циркуляционный насос (ЦН), а также датчик потока нейтронов (ДН) в реакторе, реле температуры (РТ) на выходе из реактора, реле давления (РД) в парогенераторе и регулятор расхода (РР) теплоносителя. Данные от датчиков ДН, РТ и РД поступают в блок сравнения (БС), который сравнивает полученные сигналы с заданным значением и в случае их рассогласования выдает команду регулятору мощности (РМ) на изменение положения стержней управления (СУ). Расход теплоносителя в первичном контуре регулируется регулятором РР.

С возрастанием скорости разгона реактора, уровня мощности, температуры активной зоны и теплоносителя выше допустимых значений; понижении давления в контуре; выходе из строя циркуляционных насосов; повышении уровня излучения срабатывает аварийная защита, и стержни управления входят в активную зону реактора, уменьшая поток нейтронов до установленного минимума. При этом включаются звуковые и световые сигналы тревоги.

Регулирование параметров работы агрегатов вторичного контура. Основными агрегатами вторичного контура являются: Главные и вспомогательные паровые котлыпаровая турбина (Т), электрогенератор (ЭГ), конденсатор (К) и питательный насос (ПН). Пар из парогенератора поступает в турбину, а из нее в конденсатор, где он превращается в воду, которая перекачивается питательным насосом (ПН) в парогенератор (ПГ). Уровень воды в парогенераторе поддерживается в заданных пределах регулятором (РУ).

При пуске и остановке турбины средства автоматизации с помощью специальных блокировочных устройств обеспечивают требуемую последовательность их выполнения. Пуск главного турбозубчатого агрегата (ГТЗА), изменение режима его работы во всех диапазонах нагрузок от максимального переднего хода до полного заднего хода, а также остановка агрегата осуществляется с МПУ или дистанционно с ДПУ при помощи задатчика частоты вращения. На судах отечественной постройки применяются, как правило, гидравлические системы автоматического управления, регулирования и защиты ГТЗ.

Во вторичный контур АЭУ включены:

• регулятор скорости ротора турбины (PC);
• регуляторы уровня (РУ) в парогенераторе, главном конденсаторе и в деаэраторе;
• регуляторы давления (РД) в парогенераторе, в паровых магистралях, а также автоматические средства контроля, сигнализации и защиты.

Система регулирования скорости включает регулятор частоты вращения ротора (PC) и датчики давления в отборе мощности и за турбиной при этом осуществляется количественное, качественное или смешанное регулирование. Количество пара изменяют путем открытия или закрытия части направляющих сопел. Качество пара изменяют дросселированием потока в одном или нескольких клапанах. Комбинируя то и другое обеспечивают смешанное регулирование скорости.

В качестве измерительного элемента у регулятора скорости чаще всего используют импеллер (своеобразный центробежный насос), напор которого пропорционален квадрату частоты вращения. С изменением частоты вращения, в следовательно и напора, масло под определенным давлением воздействует на золотник, а последний перепуская масло в соответствующую полость гидроцилиндра передвигает силовой поршень, шток которого связан с быстро запорным стопорным клапаном (БЗК).

Регуляторы давления пара и уровня воды в парогенераторе по принципу действия сходны с аналогичными устройствами. Уровни воды в конденсаторе, деаэраторе и других цистернах поддерживаются в установленных пределах мембранными датчиками. С повышением уровня мембраны, прогибаясь, через шток и систему рычагов прикрывают регулирующие клапаны на соответствующие магистрали и, наоборот, при понижении уровня увеличивают проходное сечение клапанов.

Агрегаты вторичного контура снабжены также средствами автоматической сигнализации и защиты.

Предлагается к прочтению: Консервация и расконсервация судовых котлов и механизмов

Система защиты осуществляет остановку турбогенератора: при увеличении скорости ротора выше допустимых пределов, сдвиге ротора в осевом направлении (обычно в сторону генератора), при падении давления масла в системе, повышении температуры подшипников выше установленных значений.

Автомат безопасности, прерывающий подачу пара в турбину, при повышении скорости ротора по принципу работы аналогичен инерционному выключателю дизеля (см. рис. 18). Боек, смонтированный в росточке ротора, при максимальной скорости сбрасывает защелку, что приводит к быстрому закрытию стопорного клапана и прекращению подачи пара в турбину.

При аварийном сдвиге вала золотник, связанный с гребнем ротора, смещается в соответствующую сторону и через масляный выключатель (гидроцилиндр с силовым поршнем), воздействуя на БЗК, перекрывает главный паропровод.

Аналогично действует и вакуум реле. С падением вакуума в конденсаторе до предельного значения мембрана реле, прогибаясь в соответствующую сторону, через шток и масляный выключатель закрывает стопорный клапан.

Защитные блоки ГТЗА мгновенно закрывают БЗК и обратные клапаны отбора мощности при повышении частоты вращения роторов ТВД и ТНД на 13 % выше оптимальной; снижении давления в масляной системе до 0,75 МПа, с падением вакуума в главном конденсаторе до 60 кПа, в случае сдвига роторов ТВД или ТНД более чем на 1 мм.

Автоматизация пароэнергетических установок (ПЭУ). В отличие от АЭУ на судах с пароэнергетическими установками вместо парогенераторов установлены паровые котлы с регуляторами давления и уровня воды в них. Регуляторы имеют практически такую же конструкцию как и на парогенераторах АЭУ. Однако система сигнализации и защита паровых котлов несколько отличается от аналогичных си тем парогенераторов. Сигнализация и защита паровых котлов осуществляется в основном по уровню воды в коллекторе, давлению пара и по наличию факела в топке.

В качестве датчиков уровня используются различные поплавковые реле, которые при минимальном уровне воды в котле замыкают электрическую цепь быстрозапорного электромагнитного клапана, перекрывающего топливную магистраль котла. Такое же воздействие на электромагнитный топливный клапан оказывают и реле типа РДК при повышении давления пара и фотореле в случае погашения факела в топке котла. Запально-защитные устройства обеспечивают вентиляцию топки в течение 30-50 с перед подачей топлива по избежание воспламенения взрывоопасной концентрации газов.

Автоматизация газотурбинных установок (ГТУ). Газо-турбинные установки оборудуют:

• системами автоматического управления (пуска, выхода на холостой ход и под нагрузку);
• системами автоматизированного регулирования частоты вращения ротора и противопомпажных устройств;
• системами сигнализации и аварийной защиты.

Автоматическое управление пуском осуществляется по принципу очередности проведения операций с контролем либо их окончания, либо параметров, характеризующих данную операцию, либо времени их проведения. Условно пуск ГТУ производится при выполнении в указанной последовательности следующих операций; включение смазочного насоса, валоповоротных устройств, циркуляционного насоса; запуск пусковых двигателей и увеличение скорости вращения ротора до момента зажигания топлива в камере сгорания. При достижении ротором турбины скорости вращения, равной 25-30 % номинальной и работе установки некоторое время в этом режиме для вентиляции тракта, включается система зажигания топлива. С подключением камеры сгорания мощность турбины возрастает, электродвигатели отключаются, ГТУ переводится на холостой ход, а через некоторое время и на режим заданной нагрузки.

Регуляторы частоты вращения ротора ГТК обычно центробежного (как у дизелей), либо импеллерного (с центробежным масляным насосом) типа. Защиту компрессора от помпажа (пульсирующей подачи) в ГТУ обеспечивают противопомпажные регуляторы, которые с приближением режима работы в границе помпажа, открывают клапан, сообщающий нагнетательную полость компрессора с всасывающей.

Электрогидравлическая система предупредительно аварийной сигнализации и защиты (СПАЗС):

• оповещает обслуживающий персонал об аварийном измерении параметров газа, падении давления в масляной системе, предельном осевом сдвиге вала, об отсутствии напряжения в цепях СПАСЗ и схеме автоматического пуска;
• обеспечивает защиту ГТУ от невоспламенения топлива или погашения факела в камерах сгорания турбин, от осевого аварийного сдвига ротора, повышения температуры газа, падения давления в смазочной системе до установленных значений, повышения частоты вращения ротора сверх максимально допустимых значений, от повышения температуры масла в подшипниках и аварийных повреждений в электрических сетях. Средства автоматизации ГТУ подробно изложены.