Отчет по практике: Автоматизация на судах

Автоматизация на судах

1. Автоматика судовых энергетических установок и аппаратуры контроля

.1 Схема ДАУ с указанием и назначение элементов и принцип работы

В схему ДАУ конструкции ЦТКБ входят: пост на двигателе с валом управления 11, кулачки с соответствующими клапанами, обеспечивающими формирование пневматических сигналов для различных угловых скоростей коленчатого вала дизеля при его работе на передний и задний ход; блок разгрузки и пуска, состоящий из золотника 18 управления пуском и пневмоцилиндра с рукояткой ручного пуска, клапана сброса 17, двух блокировочных клапанов 13, 16 и клапана разгрузки 14; тормозного устройства 43 с клапаном управления 40; реле 35 скорости и остановки. Угловая 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 в 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 подается в систему маховиком 2, связанным с валом управления 11, на котором закреплены кулачки 4, 9, 10 и 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, изменения peжимов работы, контроля работы н остановки дизеля; управления с местного поста при отключении канатной связи с ДПУ; аварийной остановки дизеля.

Элементы системы показаны на схеме 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 угловой 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 балонам 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.

1.2 Системы автоматической сигнализации и защиты

Систему технической эксплуатации и требования к техническому состоянию судов, судовых конструкций и технических средств на морском флоте определяет Положение о технической эксплуатации морского флота. Общие требования по технической эксплуатации СЭУ, установленных на судах, определяют Правила технической эксплуатации судовых технических средств. В соответствии с этими документами под технической экс-плуатацией понимается совокупность мероприятий по техническому использованию, техническому обслуживанию и ремонту СЭУ.

Совокупность свойств и характеристик СЭУ или отдельных ее элементов определяют техническое состояние СЭУ, свойства которой в процессе эксплуатации подвержены изменению и могут отличаться от установленных технической документации фирм изготовителей.

Рисунок 2 - Обобщенная функциональная схема автоматизированной системы диагностирования технического состояния судовых дизелей: 1 - дизель; 2 - датчики; 3 - калибровочный прибор; 4 - блок логики; 5 - блок памяти; 6 - блок регистрации; 7 - блок управления; 8 - блок самоконтроля; 9 - тестовое устройство

В соответствии с обобщенной функциональной схемой (рисунок 2) на дизеле 1 устанавливаются датчики 2, которые регистрируют параметры рабочих и сопутствующих процессов. Весь поток информации от них поступает в устройство 3, преобразующее сигналы разной физической природы и уровня в стандартные электрические сигналы, удобные для дальнейшей автоматической обработки. В блоке памяти 5 хранится информация о допустимых нормативных значениях сигналов, соответствующих допустимым значениям параметров технического состояния дизеля, и запоминаются результаты сравнения.

Диагноз технического состояния дизеля автоматически осуществляется блоком логики 4, который обрабатывает, сравнивает и выдает информацию. В этом блоке информация обрабатывается в два этапа: сперва проверяется (периодически или постоянно) работоспособность дизеля в целом, затем проводится углубленный поиск конкретной неисправности при отрицательном исходе проверки на первом этапе.

Результаты оценки и прогнозирования технического состояния дизеля поступают в блок регистрации 6. Блок управления 7 служит для задания программы и управления диагностированием. Необходимые сигналы тестового воздействия на дизель подает стимулирующие устройство 9. Контролирует правильность функционирования системы блок самоконтроля 8.

2. Судовые котельные установки. Автоматическое регулирование работы котлов

.1 Системы автоматизации котла и ее описание

В схему автоматического управления газотрубных паровых котлов KBAГ 1/5 входят: два реле РДК, причем реле на рис. 100 срабатывает при давлении 0,35 и 0,55 МПа и осуществляет двухпозиционное регулирование, а реле б - при давлении 0,56 МПа и используется в качестве аварийного; два дифференциальных реле 13 и 1 уровня с конденсационным сосудом 2; водяной насос 3; вентилятор 11 и топливный насос 10; электромагнитный топливный клапан 8; клапан сброса 9; трансформатор зажигания 12; фоторезистор 4 и щит 7 автоматического управления. При включении котла в работу от щита управления через магнитные пускатели включаются вентилятор 11, вал которого жестко связан с валом шестеренного топливного насоса 10, и водяной насос 3. Реле времени при пуске котла в течение 10-15 с держит электромагнитный клапан 8 закрытым, топливный насос через клапан сброса 9 перекачивает топливо обратно в расходную цистерну. За 10-15 с вентилятора продувает топку воздухом, после чего реле времени замыкает цепь электромагнитного клапана 8 и трансформатора зажигания 12. В обесточенном состоянии электромагнитный клапан под действием пружины перекрывает топливную магистраль при подаче питания на катушку электромагнитного клапана магнитное поле втягивает сердечник с запорной иглой и открывает отверстие в гнезде корпуса, в результате чего топливо поступает к форсунке. Поступившее в котел топливо воспламеняется, фоторезистор 4 (см рис. 100) освещается и размыкает свои контакты в электрической цепи трансформатора зажигания. В случае невоспламенения топлива или обрыва факела фоторезистор через ЩИТ управления выключает вентилятор с топливным насосом 10, включает звуковую сигнализацию, и только после устранения неисправностей установки ее снова можно перевести на автоматическую работу. Средства автоматизации котельной установки обеспечивают повышение давления пара до 0,55 МПа, после чего реле давления РДК размыкает электрическую цепь управления электровентилятора и закрывает электромагнитный клапан, прекращая подачу топлива в котел. Если реле давления РДК не сработает, то при повышении давления до 0,56 МПа указанную цепь размыкает реле аварийного давления 6. При снижении давления пара в котле до 0,35 МПа реле 5 снова включает котел, и он работает, как было описано выше.

.2 Сигнализации и защиты

В зависимости от выполняемых функций автоматические системы сигнализации 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. Аварийные системы сигнализации извещают обслуживающий персонал о достижении контролируемыми параметрами предельных значений и срабатывании aвтоматической защиты. В отличие от систем сигнализации с разомкнутой структурной схемой (управляющий 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 угловой скорости коленчатого вала дизеля. Она срабатывает при повышении угловой 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.

3. Автоматизация общесудовых систем

автоматический сигнализация судовой вентиляция котельный

3.1 Автоматика систем вентиляции и кондиционирования

Для управления системами вентиляции и кондиционирования проектируется система автоматики.

Создание комфортных условий в офисных помещениях, торговых комплексах, квартирах элитного класса происходит благодаря управлению внутри них микроклиматом в зависимости от различных условий, таких как погода, режим функционирования здания, время суток, технологические требования производства и т.д. Такие возможности позволяют экономить не только на энергоресурсах, но и на количестве обслуживающего персонала, а так же надежно защитить оборудование при аварийных ситуациях.

Автоматика систем вентиляции должна обеспечивать:

•        автоматическое или ручное включение / отключение любой системы вентиляции в зависимости от времени суток и количества людей, находящихся в помещениях

•        поддержание заданных параметров воздуха

•        регулирование частоты вращения вентилятора

•        возможность «мягкого» пуска привода оборудования

•        защиту водяного калорифера от замерзания

•        индикацию степени загрязнения фильтров

Автоматика систем кондиционирования должна обеспечивать:

•        постоянный контроль над работой системам кондиционирования

•        автоматическое поддержание заданной температуры и влажности в каждом отдельном помещении, отдельном блоке и во всем здании

Основные составляющие элементы системы автоматики вентиляции:

Датчики - элементы системы, служащие для получения информации о параметрах окружающей среды в конкретной точке здания. Выбираются на основании данных условий эксплуатации, требуемой точности измерения параметров и диапазона.

Виды датчиков:

•        датчики температуры (комнатного или наружного исполнения, накладные или канальные в зависимости от требуемых условий)

•        датчики влажности (комнатного или канального исполнения)

•        датчики давления (реле давления или аналоговый датчик давления)

•        датчики потока (вихревые, турбинные, лопастные, сужающие, роторные, электромагнитные и ультразвуковые)

•        датчики концентрации углекислого газа

Регуляторы - одни из основных элементов системы, обеспечивающие управление исполнительными механизмами в зависимости от показаний датчиков и заданных параметров.

Виды регуляторов:

•        регуляторы температуры (биметаллические, капиллярные или электронные термостаты)

•        контроллеры

•        механические регуляторы (терморегуляторы, регуляторы давления)

Исполнительные механизмы - приводные части исполнительных устройств, делятся на механические, электрические и гидравлические.

Виды механизмов:

•        клапаны (двухходовые и трехходовые, резьбовые и фланцевые, типа «бабочка», обратные и т.д.)

•        заслонки (дроссельные, шиберы)

•        задвижки

•        электроприводы (классифицируются по величине питающего напряжения или крутящего момента, по способу управления: плавное, двухпозиционное или трехпозиционное; по способу возврата в исходное положение: с помощью пружины или реверсивного двигателя)

3.2 Системы водоснабжения

Морские суда обычно оборудуются независимыми трубопроводами питьевой, мытьевой и забортной воды. Питьевая вода подается в камбуз и к кипятильникам, а также в умывальники. В банях и прачечных используется пресная мытьевая вода. Холодная и горячая забортная вода подводится в туа-леты, а также используется для охлаждения кипятильников и питания опреснительных установок. Трубопроводы каждой системы водоснабжения имеют свои отличительные знаки. На трубах забортной и мытьевой воды накрашивают два узких отличительных кольца зеленого цвета. Трубопровод питье-вой воды имеет отличительные кольца, между которыми наносят предупреждающее кольцо синего цвета. К качеству питьевой воды предъявляют очень строгие требования. Поэтому хранение питьевой воды н судне производится в специальных вкладных цистернах, не соприкасающихся с забортной водой и цистернами топлива. Для замера уровня врды цистерны оборудованы водомерными стеклами или дистанционными уровнемерами. Применять футштоки для определения количества питьевой воды запрещается. Мытьевую воду на судах обычно хранят в отсеках двойного дна, изготовленных из нержавеющей стали и оборудованных бактерицидными установками.

Напор в системе создается с помощью пневмоцистерны. Принцип ее действия состоит в том, что приподаче воды в герметически закрытую цистерну в верхней части сжимается воздух. Повышенное давление в пневмоцистерне используется для подачи воды в расходную магистраль.

Нормальная работа систем водоснабжения и их содержание в исправном состоянии обеспечиваются повседневными наблюдением и уходом. Особенно тщательно следует наблюдать за состоянием питьевой воды: цистерны, в которых она хранится, необходимо регулярно очищать и окрашивать. Запасы воды можно хранить в цистернах зимой не более 7, а летом 5 сут. Для увеличения сроков хранения система питьевой воды оборудуется ионизационными бактерицидными установками.

.3 Системы канализации

Для удаления различных нечистот и загрязнений воды на судах имеются три канализационные системы: фановая, сточная и шпигатная. Фановая служит для удаления нечистот (фекальных вод) из туалетов, сточная - воды из умывальников, бань, душевых, прачечных и т.п. Вода с открытых палуб удаляется за борт шпигатной системой. Отличительный знак труб канализационных систем - два узких кольца черного цвета.

Современные морские суда имеют фаново-сточную систему закрытого типа (рис. б). При такой системе загрязненная вода и нечистоты отводятся в специальные сборные цистерны, опорожнение которых производится в открытом море, а при стоянке в порту - в плавучие станции сбора фекаль-ных вод. Удаление нечистот производится фекальным насосом, который имеет устройство для автоматического пуска при заполнении цистерны. При стоянке судна в порту, а также при плавании в водах с санитарным режимом автоматика должна быть отключена. Трубопровод сброса имеет два вывода за борт - ниже и выше ватерлинии. Верхним сбросом пользуются при сливе нечистот в плавучие емкости.

У выхода за борт отливной трубопровод имеет невозвратно-запорный клапан.

Из санитарных помещений фекальные и сточные воды поступают в цистерны самотеком по фаново-сточному трубопроводам. Трубопровод фановой системы выполняется из стальных оцинкованных труб диаметром не менее 100 мм. Такой диаметр обеспечивает быстрое и надежное прохождение фекальных вод при уклоне не менее 0,05° (угол к горизонту около 5°). Для сточного трубопровода применяют трубы меньшего диаметра. Чтобы в помещение не проникал неприятный запах, на сточных и фановых трубах устанавливают водяные затворы, представляющие собой изгибы труб, где задерживается вода, которая препятствует проходу газов. С этой же целью под умывальниками устанавливают отстойники.

Шпагатная система состоит из палубных шпигатов и спускных труб. Спускные трубы доводят только до нижележащей палубы, так что спуск воды производится последовательным пере пуском с самой верхней палубы на все палубы, расположенные ниже, а с нижней из открытых палуб вода спускается за борт. Забортные отверстия спускных труб могут быть расположены как непосредственно у палубы, так и у ватерлинии. Второе лучше, так как в этом случае на борту не будет подтеков загрязненной воды.