Требования и процесс регулирования судовой автоматики

Процессы, происходящие в системе автоматического регулирования, могут быть установившимися и переходными. При регулировании на установившихся режимах осуществляется баланс между подводом и отводом энергии в объекте, а регулируемая величина постоянна. В объекте регулирования на установившихся режимах могут происходить сложные физические и химические про­цессы. Однако установившийся режим характерен тем что нагрузка, регулируемая величина и все другие вели­чины, характеризующие воздействие одних элементов на другие, практически неизменны. Амплитуда колебаний этих величин должна быть относительно малой и не пре­вышать заданных значений.

При регулировании всякому изменению нагрузки со­ответствует изменение регулируемой величины, причем величина этого изменения обусловлена статической ха­рактеристикой САР. Статические характеристики и регулировка топливной аппаратурыСтатическая характеристика САР может быть рассчитана и определена экспериментально при плавном изменении нагрузки и фиксированной на­стройке регулятора. Замер нагрузки и регулируемой ве­личины производится при условии постоянства этих ве­личин к моменту замера.

Как показано на рис. 1, а, реальная статическая харак­теристика САР может быть не прямой линией, а кривой. Кроме того, одной и той же нагрузке может соответство­вать разное значение регулируемой величины (зона не чувствительности).

 Поэтому реальную статическую ха­рактеристику определяют следующие параметры:

• степень непрямолинейности Г, которая представляет собой максимальное отклонение статической характери­стики САР от идеализированной прямой в диапазоне из­менения нагрузки от нуля до номинальной величины,
• степень нечувствительности ε, равная наибольшему диапазону изменения регулируемой величины при уста­новившейся нагрузке,
• наклон статической характеристики δ, численно равный перепаду регулируемой величины, при измене­нии нагрузки на номинальное значение:

$\delta =(y_0–y_1)100\%y_{ном},$

где:

• $y_0=OA \mathrm{и} y_1=OC$

   — значения y, соответствующие на­грузке 0 и 100%;

• $y_{ном}$

   — значение y, соответствующее на­грузке 50%.

Обычно имеет место соотношение

$y_{ном}\approx (y_0+y_1)/2.$

При регулировании в переходном режиме баланс ме­жду подводом и отводом энергии в объекте нарушается, а регулируемая величина отклоняется от значения, соот­ветствующего статической характеристике. Характер пе­реходного процесса зависит от характера изменения на­грузки, который может быть самым различным, и от свойств САР. Для удобства оценки свойств САР при ис­пытаниях и расчетах принимается, что нагрузка изменя­ется ступенчато на значение, равное номинальному (λ = 1). Изменение регулируемой величины при этом на­зывается переходной характеристикой (кривая 1 на рис. 1, б).

В переходном режиме регулируемая величина перво­начально отклоняется от того значения, которое должно соответствовать новой величине нагрузки.

Предлагается к прочтению: Общие вопросы сборки судовых машин

Переходный процесс можно оценить следующими по­казателями:

• длительностью t_n, т.е. промежутком времени от на­чала переходного процесса до момента, начиная с кото­рого отклонение мгновенного значения регулируемой величины от ее нового установившегося значения не бу­дет выходить за установленные пределы, (см. рис. 1, б).

Такими пределами можно, например, считать зону нечувствительности или оговоренную допуском величину нестабильности,

• наибольшим отклонением регулируемой величины ΔУ_max в переходном процессе от предшествующего уста­новившегося значения,
• наибольшим отклонением регулируемой величины δ_n и переходном процессе от нового установившегося зна­чения (величиной перерегулирования).

Кривой 1 на рис. 1, б изображен устойчивый процесс регулирования, при этом регулируемая величина прини­мает значение, соответствующее статической характери­стике САР. При неудачно выбранной конструкции регу­лятора или его неправильной настройке процесс регули­рования может быть неустойчивым: отклонение регули­руемой величины от значения по статической характери­стике САР будет постепенно возрастать (рис. 1, б, кривая 2) или регулируемая величина будет совершать незатухающие колебания с амплитудой, превышающей заданное значение.

Требования к процессу регулирования. Наклон статиче­ской Требования и процесс регулирования судовой автоматикихарактеристики САР задается небольшим. Как пра­вило, он составляет δ = 2 – 5%. Вместе с тем, необходимо, чтобы степень непрямолинейности Г и нечувствительно­сти e были минимальными. Последнее обусловлено тем, что увеличение Г и ε может привести к значительной не­равномерности распределения нагрузок между парал­лельно работающими агрегатами. Требования к переход­ному процессу определяют величины максимального от­клонения или перерегулирования и длительности пере­ходного процесса, которые должны быть минимальными. Желательно, чтобы число колебаний при затухании пере­ходного процесса было небольшим, так как колебания регулируемой величины могут привести к нежелательным резонансным явлениям в системе потребления энергии. Иными словами, к системе регулирования предъявляется требование обеспечения высокой точности регулирова­ния не только на установившихся, но и на переходных режимах. Процесс регулирования должен быть устойчи­вым.

Степени автоматизации

В соответствии с ГОСТ 14288 устанавливаются 4 сте­пени автоматизации.

1Анализ результатов измерений, регулирование рабочего процессаАвтоматическое регулирование основных парамет­ров частоты вращения, температуры воды, масла, наду­вочного воздуха (при необходимости), регулирование напряжения электрогенераторов, аварийно-предупреди­тельная сигнализация и защита. Время не обслуживаемой работы не менее 4-х часов.

2То же, что при 1-й степени автоматизации, и до­полнительно: автоматизированный пуск и остановка, дистанционное автоматизированное управление, автома­тизация совместной работы группы двигателей.

Пуск может производиться от автоматического или дистанционного устройства с комплексами операций пред пусковой подготовки. Остановка производится с вы­полнением после остановочных операций. Совместная работа двигателя с другими агрегатами или сетью (ввод в параллель и др.) обеспечивается дистанционным автома­тизированным управлением, частотой вращения и ревер­сированием.

Поддержание двигателя в горячем резерве осуществ­ляется в соответствии с принятой технологией. Осуществляется дистанционный или централизованный контроль основных параметров.

Время не обслуживаемой работы для дизелей до 150 кВт — 16 часов, свыше 150 — 24 часа.

3То же, что при 2-й степени автоматизации, и, кро­ме того, автоматическое обслуживание двигателя и его вспомогательных устройств. Например, двухпозиционное регулирование уровней в расходных баках, давления в пусковых баллонах, подзарядки аккумуляторных батарей. Осуществляется диагностика и прогнозирование оста­точного ресурса работы двигателя.

Время не обслуживаемой работы для дизелей мощно­стью 150 кВт и свыше соответственно 150 и 240 ч.

4Управление производится из единого вычислитель­ного центра объекта.

В соответствии с Правилами Регистра судам, энерге­тические установки которых обслуживаются (вахтенно) на ходу и безвахтенно на стоянке, присваивается знак А2 в символах класса Регистра.

Читайте также: Конструкция современных судовых двигателей

В состав средств автоматики энергетических устано­вок входят система ДАУ главным двигателем с мостика, системы централизованного контроля (СЦК) и аварийно­предупредительной сигнализации (АПС) с регистрацией от­клонений параметров и подачей обобщенных сигналов в каюты механиков, рулевую рубку, кают-кампанию и сто­ловую системы управления судовой электростанции, воз­душными компрессорами, подготовленными к действию вспомогательными и утилизационными котлами дистанци­онного пуска и остановки пожарных насосов из ЦПУ и др.

Судам, объем автоматизации энергетической установки которых допускает безвахтенное обслуживание на ходу и стоянке присваивается знак А1. В последнем случае допол­нительно оборудуются системы дистанционного или авто­матизированного пуска из ЦПУ, дистанционной экстрен­ной остановки главного дизеля, сигнализация о контроле готовности и исправного целей СЦК и аварийной защиты, систем ДАУ главными механизмами и систем сигнализации осушения машинного отделения.