Автоматизация контроля работы двигателя


Категория Судовые дизели

Степени автоматизации. Согласно ГОСТ 14228 — 69 судовые дизели по объему операций, выполняемых автоматически, и по продолжительности необслуживаемой работы классифицируют по степеням автоматизации.

Первая степень автоматизации обеспечивает время необслуживаемой работы дизеля не менее 4 ч. Для этого должны быть предусмотрены: автоматическое поддержание заданной частоты вращения, заданных температур в системах смазки и охлаждения, автоматическая аварийно-предупредительная сигнализация и защита, автоматический подзаряд устройств питания системы автоматизации (при необходимости).

При второй степени автоматизации время необслуживаемой работы дизелей мощностью до 150 л. с. увеличивается до 16 ч, мощностью свыше 150 л с. — до 24 ч. Помимо операций первой степени автоматизации, должны предусматриваться: автоматические или дистанционные пуск и остановка с выполнением предпусковых или послеостановочных операций, автоматическая подготовка к приему нагрузки, автоматизированное дистанционное управление оборотами двигателя и реверсирование, автоматическое поддержание двигателя в готовности к быстрому приему нагрузки, автоматическая совместная работа с другими агрегатами, дистанционный контроль основных параметров дизеля.

Третья степень автоматизации обеспечивает время необслуживаемой работы дизеля от 150 до 240 ч (в зависимости от его мощности), четвертая степень — комплексную автоматизацию с управлением из одного центра при продолжительности необслуживаемой работы 240 ч.

ГОСТ 10150—75 предусматривает автоматизацию двигателей лишь по требованию их владельца. Однако в любом случае двигатели должны быть оборудованы автоматической сигнализацией.

Виды автоматической сигнализации. Автоматическая сигнализация гарантирует, что опасное отклонение контролируемого параметра от нормального его значения не останется незамеченным. Она совершенно необходима при дистанционном управлении двигателем и особенно при комплексной автоматизации обслуживания, когда в машинном отделении отсутствует постоянная вахта.

Автоматическая сигнализация бывает предупредительной, когда сигнал извещает о том, что контролируемый параметр вышел за допустимые пределы. После этого сигнала обслуживающий персонал еще имеет некоторое время для принятия мер, предотвращающих достижение двигателем аварийного состояния. При аварийной сигнализации сигнал извещает о том, что двигатель достиг аварийного состояния и его надо немедленно остановить. Иногда система подает оба сигнала: сначала предупредительный, затем, если контролируемый параметр достиг аварийного состояния,—аварийный. Такая сигнализация называется аварийно-предупредительной.

При ДУ нужна также исполнительная сигнализация, извещающая оператора о выполнении заданной им команды.

На многих теплоходах есть лишь предупредительная сигнализация, но согласно ГОСТ 11928—66 по большинству параметров следует иметь аварийно-предупредительную сигнализацию.

В соответствии с требованиями Минречфлота и Правилами Речного Регистра РСФСР на судах должна быть предусмотрена автоматическая сигнализация по минимальным давлениям масла у двигателя за фильтром и масла в редукторе, по максимальным температурам масла на выходе из двигателя, воды на выходе из негр, выносных упорных подшипников, по минимальным уровням воды в расширительном баке системы охлаждения и топлива в расходном баке. Предупредительный сигнал должен появляться при повышении температур в системах не более чем на 5% сверх максимального рабочего значения и при понижении давления не более чем на 10% от минимального рабочего значения. Для аварийного сигнала установлены удвоенные нормы срабатывания, т. е. при повышении температуры в пределах 10%, при понижении давления в пределах 20% по отношению к тем же рабочим значениям.

Датчики автоматической сигнализации. На флоте встречается довольно большое количество типов датчиков давления и температуры. Некоторые из них выполнены в виде отдельного узла. Однако преимущественно используются комбинированные реле КРД, объединяющие контактные устройства по нескольким параметрам в одном корпусе.

На рис. 1 даны схемы двух отдельно устанавливаемых датчиков: реле давления РДК-55 и реле температуры ТС-100.

Реле РДК-55 сильфонного типа с пределом регулирования 3 кгс/см2. Контролируемое давление подводится с наружной стороны силь-фона. Когда сильфон находится под давлением, его шток поднимает правый конец трехплечего рычага с осью качания, растягивая пружину. В данном положении рычага его третье вертикальное плечо освобождает шток микровыключателя. Если давление на сильфон упадет, пружина повернет рычаг по часовой стрелке и его вертикальное плечо нажмет на шток микровыключателя, замкнув сигнальную цепь.

Натяжение пружины можно изменять передвижением каретки с помощью винта. Этим изменяется значение давления, при котором будет подан сигнал. Оно определяется по шкале, вдоль шкалы перемещается указатель каретки.

Чувствительный элемент реле типа ТС состоит из термопатрона и трубчатой пружины, имеющей несколько витков. Полость внутри трубчатой пружины соединена с термопатроном капиллярной трубкой. Термопатрон содержит легкокипящую жидкость.

Запаянный конец трубчатой пружины соединен с поводком, сидящим на оси, несущей рычаг, к которому пружиной прижат двуплечий рычаг. Он жестко насажен на ось указательной стрелки. При повышении темиературы термопатрона, омываемого контролируемой средой, под давлением пара жидкости-заполнителя трубчатая пружина начинает раскручиваться и ее свободный конец поворачивает ось. Рычаг поворачивает двуплечий рычаг, причем пружина растягивается. Вместе с рычагом поворачивается стрелка, показывающая на шкале температуру.

При снижении температуры трубчатая пружина в силу упругости скручивается и пружина обеспечивает возвратный поворот стрелки.

На верхнем плече рычага укреплена траверса 8 с двумя подвижными контактами, скользящими по двум секторам с неподвижными контактами. Когда подвижный контакт находит на контакт сектора, замыкается первая сигнальная лампа. При дальнейшем повышении температуры второй подвижный контакт набегает на контакт сектора и замыкает вторую цепь. Первая цепь может быть предупредительной, вторая — аварийной.

Датчик регулируется на значение температуры срабатывания поворотом секторов, соединенных со стрелками, поэтому на шкале видна уставка прибора.

В качестве датчиков давления иногда применяют электроконтактные манометры. В них вместе с указательной стрелкой поворачивается подвижный контакт. При падении давления он, набегая на неподвижный контакт, замыкает сигнальную цепь.

Чувствительным элементом реле типа КРД является сильфон, нагруженный пружиной. Шток сильфона может воздействовать на переключатель.

С помощью реле КРД можно контролировать температуру. В этом случае к штуцеру присоединяется капиллярная трубка от термопатрона, омываемого контролируемой средой. Реле будет реагировать на температуру термопатрона, причем в сигнальную цепь включаются замыкающие нормально открытые (н. о.) контакты переключателя.

Реле КРД можно также контролировать давление. Тогда через штуцер внутрь сильфона подводится контролируемое давление и используются размыкающие нормально закрытые (н. з.) контакты переключателя. При достаточно высоком давлении шток будет поднят и контакты разомкнуты. При падении давления пружина опустит его, контакты замкнутся и сработает сигнальная цепь.

Таким образом, реле давления и реле температуры однотипны, но с разными характеристиками чувствительных элементов. Реле типа КРД может иметь несколько секций. Количество их отражается в марке реле, например КРД-1, КРД-2 и т. д. Назначение секций указывается в паспорте прибора.

Рис. 1. Датчики РДК-55 и ТС-100

Рис. 2. Реле КРД

Рис. 3. Электромагнитное стоп-устройство с защелкой

Реле КРД регулируется на давление или температуру срабатывания изменением натяжения пружины посредством пробки.

Автоматическая защита. Общесоюзные стандарты и требования Минреч-флота РСФСР предусматривают оборудование дизелей автоматической защитой. Она заключается в том, что при достижении контролируемым параметром (частотой вращения коленчатого вала, давлением масла в системе смазки, температурой воды на выходе из двигателя) аварийного состояния прибор автоматической защиты останавливает двигатель.

При плавании в речных условиях внезапная остановка двигателя может привести к более серьезной аварии, чем выход его из строя. Поэтому у судовых двигателей, если автоматическая защита и есть, то отключаемая: действие ее можно приостановить, хотя контролируемый параметр достиг аварийного значения. Исключение составляет автоматическая защита по скорости вращения вала двигателя: она делается неотключаемой и срабатывает при разносе двигателя беспрепятственно.

Для остановки двигателя при падении давления масла и повышении температуры воды применяют электромагнитные стоп-устройства, одна из конструкций которых приведена на рис. 3.

Внутри корпуса размещены две обмотки, электромагнита, сердечник, шток, втулка-сердечник и микропереключатель. Сердечник соединяется с рейкой топливного насоса, причем при обесточенной основной обмотке пружина удерживает его в выдвинутом (правом) положении. Втулка-сердечник имеет пружину, стремящуюся сдвинуть ее влево. Обе пружины упираются внутренними торцами в гильзу, жестко посаженную в корпусе стоп-устройства. В радиальное отверстие этой гильзы вставлен шарик-фиксатор (защелка). При выдвинутом сердечнике он входит в выточку цилиндра, жестко связанного с втулкой-сердечником.

Когда для остановки двигателя будет подано питание на обмотку, магнитное поле втянет сердечник, в связи с чем рейка топливного насоса окажется в положении нулевой подачи. При крайнем левом положении сердечника проточка штока окажется против шарика. Пружина сдвинет втулку-сердечник вместе с цилиндром влево, сместив шарик в проточку штока. Одновременно шток воздействует на микровыключатель, размыкающий цепь обмотки. Таким образом, при вдвинутом (левом) положении сердечник оказывается застопоренным защелкой (шариком), а обмотка — обесточенной.

Для последующего пуска дизеля подается питание на обмотку защелки. Магнитное поле обмотки втягивает втулку-сердечник. При правом положении втулки-сердечника против шарика окажется выточка цилиндра, шарик сдвинется в выточку, освободив шток, и сердечник под действием пружины вернется в правое положение, освободив рейку топливного насоса. Предусматривается возможность сдвига втулки-сердечника вправо и вручную.

Стоп-устройства с защелкой согласно ГОСТ 11102—64 маркируют РСУЗ с добавлением числа, указывающего значение перестановочного усилия (в кгс). Оно бывает от 5 до 25 кгс. Питаются стоп-устройства, как правило, постоянным током напряжением 24В.

Для остановки двигателя в случае его разноса применяется также перекрытие поступления в цилиндры воздуха. Всасывающий или наддувочный коллекторы оборудованы заслонкой с пружиной, стремящейся ее закрыть. При нормальной работе двигателя заслонка удерживается в открытом состоянии защелкой. В случае разноса двигателя защелка сбрасывается датчиком, обычно центробежного типа.

Аварийный сигнал по разносу и защита должны срабатывать при повышении частоты вращения на 15—25% сверх номинальной.


Читать далее:

Категория Судовые дизели