3. Основные функции, принципы, особенности эксплуатации системы дау «моссовет»
3.1 Назначение и функции систем ДАУ
Системы ДАУ предназначены для автоматизации процессов управления ГД при пуске, реверсе, изменении режимов из РР с помощью одного органа, обычно совмещенного с рукояткой МТ. При этом степень автоматизации процессов управления должна быть достаточной для того, чтобы судоводитель при задании режимов действовал привычным для себя образом, перемещая рукоятку управления в любое положение с любой скоростью без опасности аварии ГЦ.
На некоторых судах, оборудованных системами ДАУ, автоматизированное управление предусмотрено также из ЦПУ. В большинстве случаев это не оправданно. В связи с тем, что на маневрах в ЦПУ находятся старший и вахтенный механики, целесообразно управление ГД из ЦПУ осуществлять с помощью системы дистанционного управления, а не ДАУ. Управление главным двигателем из ЦПУ с помощью системы ДУ обеспечивает необходимое резервирование при отказе логической части системы ДАУ.
В последнее время появилась тенденция при строительстве автоматизированных судов замены местного поста управления ГД на аварийный. Анализ аварийности свидетельствует о том, что на этих судах при отказе ДАУ затруднен переход на ручное управление.
По видам энергии и рабочей среды большинство систем ДАУ являются комбинированными, так как в них используются электрические, пневматические и гидравлические элементы.
Системы ДАУ должны обеспечивать выполнение следующих функций:
-пуск подготовленного к работе ГЦ, а в случае неудачного первого пуска –повторные попытки пуска с подачей светозвукового сигнала;
-реверс ГЦ, в особых случаях экстренный реверс дизеля с подачей контрвоздуха при определенном снижении частоты вращения с возможностью одновременного отключения защит, кроме защиты по разносу;
-изменение частоты вращения вала ГД в соответствии с нормальной, замедленной и экстренной программами управления;
-аварийную остановку ГД при подаче соответствующей команды с пульта управления или от системы защиты;
-выполнение необходимых блокировок в соответствии с правилами технической эксплуатации судового дизеля;
-консервативность заданного режима работы ГЦ при прекращении питания системы ДАУ рабочей средой или энергией;
-регистрацию и светозвуковую сигнализацию отклонений параметров от нормальных значений.
Применение систем ДАУ позволяет повысить надежность и оперативность выполнения процессов управления ГД, так как исключается возможность неправильной или недостаточно быстрой реакции вахтенного механика на заданную команду.
Системы ДАУ реализуют оптимальные алгоритмы по изменению режимов работы ГД и обеспечивают высокую точность исполнения команд. Операции управления двигателем сводятся к бесступенчатому заданию команд из РР. Вахтенный механик освобождается от постоянного дежурства у органов управления на МПУ ГД, как это имеет место при ручном управлении, и более полноценно использует свое рабочее время, выполняя обязанности оператора в ЦПУ.
3.2 Система ДАУ АN 102/105 судов типа «Моссовет»
Система ДАУ типа АN 102/105, изготовленная фирмой «Сепа» (Италия), позволяет управлять ГД с любого из двух пультов, расположенных в РР или ЦПУ. Система ДАУ— электронная, выполненная на интегральных микросхемах с применением электромагнитных реле в качестве выходных элементов.
Штатная пускореверсивная система управления двигателем 9ДКРН 80/160-4 пневматическая, выполненная на элементах фирмы «Вестингауз», обеспечивает дистанционное управление двигателем из ЦПУ и аварийное управление с местного поста управления. При управлении штатная система является промежуточным звеном между ДАУ и исполнительными элементами органов управления двигателем.
Система управления может функционировать в двух режимах: нормальном и аварийном, обеспечивая: дистанционное автоматизированное управление ГД из рулевой рубки; дистанционное автоматизированное управление ГД из ЦПУ; дистанционное управление ГД из ЦПУ; аварийное управление ГД с местного поста.
Основными функциями системы ЦПУ являются:
-пуск ГД, возможны при этом 3 попытки пуска, в том числе 2 первые с нормальной, а третья — с увеличенной подачей топлива;
-вывод ГД на заданный скоростной режим с возможностью регулирования времени, в течение которого ГД достигает полной мощности;
-реверс двигателя с возможностью подачи контрвоздуха при сниженной частоте вращения;
-ограничение времени пуска и реверса с момента смещения рукоятки МТ из положения «стоп» при пуске или прохождении этого положения при реверсе до начала работы двигателя на топливе;
ограничение частоты вращения и нагрузки ГД с помощью регулятора частоты вращения;
-защита двигателя путем снижения частоты вращения или его остановки при возникновении аварийных ситуаций;
-дистанционная аварийная остановка ГД
-имитация основных операций по управлению двигателем для проверки работоспособности системы.
Функциональная схема системы ДАУ фирмы «Сепа» представлена на рис. 3.2.1. Командные сигналы с пультов управления 1 и 10 через управляющую вычислительную машину 3 поступают на штатную пневматическую систему управления 4. Исполнительные механизмы 7 и регулятор 8 частоты вращения типа «Вудварда» управляются штатной системой 4, а в случае аварийного управления - с местного поста 9. Основным стыковочным узлом между электронной системой SЕРА и штатной пневматической пускореверсивной системой является электропневмопреобразователь.
Рис3.2.1 функциональная схема системы ДАУ фирмы «Сепа» Италия
10 -пульты управления соотв. в РР и ЦПУ; 2- СЦК; 3 -управляющая вычислительная машина; 4- штатная пневматическая система управления; 5- датчики; 6-ГД; 7- ИМ; 8- регулятор частоты вращения; 9- местный пульт управления
Электропневмопреобразователь типа 3080/6 (рис. 3.2.2) фирмы «Вестингауз» (США) предназначен для передачи управляющего сигнала от системы ДАУ в виде постоянного тока (0—500 мА) и преобразования этого сигнала в давление управляющего воздуха задания регулятора «Вудвард». Давление воздуха на выходе электропреобразователя прямо пропорционально подводимой электрической мощности, зависимость между ними практически линейна.
Рис 3.2.2 Электропневмопреобразователь фирмы «Вестингауз»
Электропневмопреобразователь состоит из двух частей:
верхней — электромагнитной и нижней— пневматической, Электрическая часть преобразователи состоит из катушки 2 и постоянного магнита 1. При прохождении тока катушка 2 движется вниз под действием силы, прямо пропорциональной этому току, воздействуя через толкатель и листовую пружину З на шарик 4 пневматической части. Положение шарика в гнезде клапана является входной координатой системы пневмопреобразования. Внутри корпуса пневматической части размещен дроссель 5. Регулировочный винт 9 используется для регулировки заданной нагрузки. Заводом-изготовителем проведена регулировка винта 9 таким образом, что при нулевой мощности электрического сигнала на входе преобразователя на выходе его устанавливается нулевое значение давления воздуха.
При подаче сигнала (0-500 мА) на вход электропневмо-преобразователя катушка 2 воздействует через толкатель и листовую пружину З на шарик 4, который опускается в гнездо клапана и ограничивает стравливание воздуха в атмосферу. Давление в нижней части мембранного клапана 8 увеличивается, выходной клапан 7 закрывается, а впускной клапан 6 открывается. Воздух поступает на выход до тех пор, пока давление под мембранным клапаном 8 не уравновесится давлением сверху. При этом впускной клапан 6 закрывается и на выходе преобразователи устанавливается определенное значение давления воздуха.
При уменьшении сигнала на входе преобразователя силовое воздействие катушки 2 уменьшается, под действием листовой пружины З шарик 4 освобождает гнездо клапана и увеличивается стравливание воздуха в атмосферу. Это приводит к уменьшению давления под мембраной 8, которая, двигаясь вниз, открывает выходной клапан 7. Давление на выходе преобразователя уменьшается до тех пор, пока положение клапана 7 не уравновесится давлением снизу и сверху. Дальнейшее движение вверх листовой пружины повторяет процесс до равновесия системы и появления на выходе преобразователи давления воздуха, пропорционального электрическому сигналу на входе.
Работа системы ДАУ происходит следующим образом.
Автоматический пуск ГД осуществляется тогда, когда рукоятка МТ передвигается из положения «стоп» или «готовсь» в одно из «ходовых» положений при условии отсутствия следующих сигналов: низкое давление смазочного масла; низкое давление управляющего воздуха, валоповоротное устройство сообщено. Наличие любого из этих сигналов исключает пуск, при этом срабатывает сигнализация на пультах управления в ЦПУ и РР. Если выполнены все необходимые условия для пуска ГД, на пультах управления в и РР загораются сигнальные табло «Готов к пуску» и пуск ГД осуществляется в следующем порядке:
1. Исполнительный механизм ГД устанавливается в положение требуемого направления вращения, открывая, таким образом, доступ пускового воздуха в цилиндры. Если распределительный вал или кулаки воздухораспределителей еще не находятся в требуемом положении, то главный клапан пускового воздуха не открывается. Включается соответствующая сигнализация.
2. Когда частота вращения вала ГД достигает предварительно установленного спускового предела, тормозной цилиндр открывается и регулятор «Вудвард» включается, а пусковой воздух закрывается.
3. Система отключается и регулятор «Вудвард» поддерживает частоту вращения ГД в соответствии с командой МТ, если выполняется одно из следующих условий: ГД достиг «устойчивой» частоты вращения; промежуток времени, обратно пропорциональный давлению пускового воздуха, меньше заданного времени.
4. Если ГД не пускается, система возвращается в исходное положение и первая попытка пуска считается неудавшейся. Через определенный интервал времени автоматически следует вторая попытка пуска с такими же характеристиками, как и первая. При неудавшейся второй попытке третья попытка пуска будет проведена с более высокой пусковой подачей топлива.
Неудача трех попыток пуска ГД сопровождается соответствующей сигнализацией, подача топлива в двигатель прекращается. Общее время всех попыток также контролируется для того, чтобы прекратить попытки пусков, как только оно превысит заданное значение. После этого рукоятку МТ необходимо установить в положение «стоп» и затем повторить команду на пуск.
5. После того как ГД пустился, автоматически достигается заданная частота вращения. В зависимости от выбранного положения рукоятки МТ предусмотрены 2 способа регулирования частоты: согласно четырем возможным командам маневрирования как вперед, так и назад; в соответствии с установкой органа управления в положение «навигация» переднего хода. Переход от режима «маневрирование» на режим «навигация» осуществляется постепенно со скоростью, регулируемой переключателем из ЦПУ. Предусмотрен также 2-стрелочный измерительный прибор для беспрерывного указания заданной и действительной частот вращения.
Промежуток времени, в течение которого ГД достигает максимальной мощности, может настраиваться от нескольких минут до нескольких часов.
6. Реверсирование ГД происходит когда машинным телеграфом задан режим, противоположный по направлению вращения вала фактическому. Реверсирование осуществляется в результате выполнения следующих операций: тормозной цилиндр переходит в положение «стоп»; распределительный вал и воздухораспределитель устанавливаются в новое положение в соответствии с командой МТ; когда частота вращения ГД снизится до заданной величины, распределитель пускового воздуха переходит в положение «старт» и контрвоздух поступает в цилиндры до остановки ГД.
С помощью регулятора «Вудвард» обеспечивается заданная частота вращения вала ГД.
7. При установке рукоятки МТ в положение «стоп» обеспечивается выполнение следующих операций: тормозной цилиндр ГД устанавливается в положение «стоп»; включается электроклапан регулятора «Вудвард»; автоматически включается система рециркуляции ТТ при помощи специального прибора, установленного на ГД.
Предусмотрена также система аварийной остановки ГД из рулевой рубки. Операция выполняется посредством переключателя, снабженного защитной крышкой, который воздействует на специальный электропневматический клапан, установленный в воздушной системе тормозного цилиндра.
8. При включении «аварийной программы» посредством специальной кнопки на панелях ЦПУ и РР происходит: снятие блокировки пуска, за исключением «валоповоротное сообщено»; отключение защит на «снижение оборотов» и «остановка» ГД (за исключением защиты от разноса); снятие ограничения давления управляющего воздуха на регуляторе; подача контрвоздуха при реверсировании может происходить при более высокой частоте вращения вала, чем при нормальном реверсе.
9. Система ДАУ может обеспечить автоматическое снижение частоты вращения вала ГД при появлении следующих аварийных сигналов, поступающих от системы сигнализации: большие перепады температур выпускных газов по цилиндрам ГД; высокая температура выпускных газов на выходе из цилиндров ГД; высокая температура выпускных газов на входе ГТН; высокая температура охлаждающей воды на выходе из головки ГД и ГТН; низкое давление смазочного масла ГД; низкая частота вращения ГТН; наличие масляного тумана в картере.
Снижение частоты составляет 20 % номинальной. При снижении частоты вращения вала ГД срабатывает соответствующая сигнализация ЦПУ и РР.
10. Предусмотрено автоматическое предотвращение работы ГД в зоне критической частоты вращения вала. Так, при маневрировании исполнение команды в зоне критической частоты не осуществляется. Исполнение команды происходит выше или ниже критического диапазона до тех пор, пока команда не будет изменена; в режиме «навигации», если ГД работает по программе разгона, происходит увеличение частоты с тем, чтобы как можно быстрее пройти эту зону.
В блоках системы ДАУ установлены 25 печатных плат (карт), реализующих алгоритмы управления, в том числе: 2 карты общего назначения, З карты МТ, карта пусковых блокировок, карта базового времени, карта квитирования, 2 карты пусковых операций, 9 карт тахометра и регулирования частоты вращения, 6 силовых карт. В электронных картах используются в основном электронные цифровые и аналоговые элементы.