Система управления СЭУ


Категория Судовые энергетические установки

Общие сведения о постах управления. Комплекс устройств, обеспечивающих реверсирование, пуск, изменение угловой скорости коленчатого вала и остановку дизеля, образует систему управления. Органы управления, приводящие в действие систему, основные приборы текущего контроля работы дизелей, средства связи и сигнализации объединяют в один конструктивный узел, называемый постом управления. Посты управления подразделяются на местные, дистанционные и центральные. Местные посты управления (МПУ) монтируют непосредственно на двигателе. Дистанционные посты управления (ДПУ) размещают в рубке совместно с постом управления судном. Центральные посты управления (ЦПУ) являются также дистанционными. Их монтируют в стороне от двигателей в пределах машинного помещения. С центральных постов осуществляют управление работой всех главных и вспомогательных дизелей.

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

Все операции по выводу дизеля на заданный режим работы в неавтоматизированных системах ДУ выполняет обслуживающий персонал в определенной последовательности. Перестановка органов управления для проведения последующей операции возможна только после завершения предыдущей, что затрудняет работу судоводителя, который обязан еще и управлять судном. Поэтому в последние годы системами ДУ оборудуют только суда мощностью менее 220 кВт. На судах большей мощности устанавливают систему ДАУ, которая в отличие от системы ДУ обеспечивает изменение режимов работы дизеля в соответствии с заданной командой независимо от последовательности и скорости перемещения органов управления. Так, например, для изменения режима работы дизеля с «Полный вперед» на «Полный назад» достаточно переместить орган управления (маховик или рукоятку) в положение «Полный назад». При этом дизель автоматически останавливается, реверсируется, осуществляется пуск его сжатым воздухом и ТНВД подает такое количество топлива в цилиндры, при сгорании которого коленчатый вал дизеля развивает заданную частоту вращения.

Таким образом, в первом случае (при ДУ) обслуживающий персонал производит все операции по управлению раздельно и контролирует их выполнение, во втором (при ДАУ) —одним 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. В соответствии с требованиями Речного Регистра РСФСР надежность систем ДУ и ДАУ должна обеспечивать их работу без настройки и регулирования не менее 3000 ч (одной навигации), а ресурс между ремонтами должен составлять не менее 15 000 ч (пяти навигаций).

Схемы систем ДУ. На судах речного флота эксплуатируется большое число систем ДУ и ДАУ, различающихся объемом автоматизации и используемыми в них элементами. В общем виде система ДУ включает пост управления в рулевой рубке, дистанционную связь с местным постом и «встроенные» в дизель главный пусковой клапан, распределительный вал, воздухораспределитель, пусковые клапаны, средства включения (выключения) реверс-редукторов (реверсивно-разобщительных муфт) и другие устройства.

По типу дистанционных связей (цепей) неавтоматизированные системы управления подразделяют на механические, электрические, пневматические, гидравлические и комбинированные. Наибольшее распространение на речных судах получили механические и гидравлические системы ДУ. В качестве механических дистанционных связей чаще всего используют канатные, рычажно-валиковые и смешанные механические цепи. При канатной связи валики постов управления соединяют со звездочками (шкивами). При повороте рукоятки поста управления в рулевой рубке через шарнирные цепи (канаты) заданная команда воспринимается валиком МПУ. Силу натяжения канатов регулируют с помощью талрепов. На ДПУ в рулевой рубке монтируют одну или несколько рукояток управления. Механические цепи отличается простотой устройства и высокой надежностью, но их можно применять только на расстоянии 20—25 м. Гидравлические дистанционные цепи получили наибольшее распространение в системах ДУ дизелей М400, М401, установленных на судах «Ракета». Пост управления в рулевой рубке на таких судах имеет рукоятку для включения и выключения реверсивной муфты и рукоятку регулирования частоты вращения коленчатого вала дизеля. Такие же рукоятки установлены и на МПУ. Каждая из названных рукояток шарнирно соединена со штоком поршня гидроцилиндров, полости которых через трубопроводы подсоединены к масляному баку. Рукоятки управления на постах перемещаются синхронно. Так, при перемещении, например, рукоятки на некоторый угол вправо масло из гидроцилиндра перетекает в гидроцилиндр, что приводит к повороту рукоятки МПУ на тот же угол вправо и переключению реверсивной муфты в положение «Назад». Для предотвращения самопроизвольного смещения рукоятки снабжены соответствующими фиксаторами положения.

Рис. 1. Механическая и гидравлическая системы ДУ

Сила, приложенная к рукоятке (маховику) управления, должна быть равной (в соответствии с требованиями Речного Регистра РСФСР) 0,05— 0,1 кН. Переключение системы на работу с ДПУ на МПУ или наоборот должно осуществлятья с поста управления в машинном помещении в течение 10 с и не дольше.

Система управления дизелей 6ЧСП 15/18. В систему ДУ дизелей 6ЧСП 15/18 входят пост управления в рулевой рубке с панелью контроля и сигнализации основных параметров работы СЭУ, местный пост управления в машинном помещении с механизмами реверсирования и регулирования подачи топлива, соединяющая посты канатная связь.

Дистанционный пост управления обеспечивает реверсирование, регулирование частоты вращения коленчатого вала и остановку дизеля рукоятками. С помощью первой из них изменяют режим работы дизелей, а с помощью второй осуществляют их пуск и остановку. Рукоятка жестко соединена с валом 8, который может вращаться в подшипниках корпуса. С валом (на шпонке) соединены шайба и шкив системы реверсирования. При повороте рукоятки на передний и задний ход (соответственно от себя или на себя) поворачивается шайба и шкив, который через канатную связь устанавливает пробку крана управления в одно из рабочих положений, соответствующих переднему, заднему или холостому ходу. Шайба имеет профильный вырез а, по которому может перемещаться поводок, запрессованный в шкив. Последний закреплен на валу и соединен канатной связью со шкивом механизма управления подачей топлива.

Форма профильного выреза в шайбе такова, что при повороте на ±35° от среднего положения при холостом ходе она скользит по поводку и не воздействует на шкив. И только при повороте шайбы на угол от ±35 до ±75° поводок поворачивает шкив, что вызывает изменение угловой скорости коленчатого вала дизеля от холостого хода до максимально допустимых значений. Пуск и остановку дизеля осуществляют рукояткой 4, соединенной с валом, на квадратном хвостовике которого смонтирован кулачок. Для остановки дизеля рукоятку устанавливают в положение «Холостой ход», а рукоятку перемещают на себя (в сторону «Стоп»), Кулачок при этом нажимает на поводок шкива, поворачивает шкив против часовой стрелки до прекращения подачи топлива в цилиндры дизеля. При перемещении рукоятки вперед (от себя) в случае пуска дизеля кулачок нажимает на поводок и поворачивает шкив по часовой стрелке в положение, при котором достигается пусковая скорость коленчатого вала. Для перевода дизеля после пуска на необходимый режим работы рукоятку из положения «Холостой ход» передвигают в направлении, соответствующем переднему или заднему ходу до отметки «Жди сигнала», выдерживают рукоятку в этом положении 3—4 с, пока на панели управления не загорится соответствующая лампа, сигнализирующая о включении реверс-редуктора на требуемый ход. После этого передвижением рукоятки в зону изменения частоты вращения вала устанавливают заданный режим работы дизеля.

Рис. 2. Схема системы ДУ дизелей 6ЧСП 15/18

Фиксируются рукоятки в положениях «Холостой ход» и «Жди сигнала», а рукоятки в положениях «Пуск» и «Стоп» специальными шариковыми защелками, стопорящими от проворачивания шайбу.

Для наблюдения за режимом работы дизеля в рулевой рубке установлена панель контроля и сигнализации, на которой смонтированы тахометр, термометр для измерения температуры воды в замкнутом контуре системы охлаждения, манометр для измерения давления смазочного масла, лампы сигнализации о реверсировании «Вперед» и «Назад», а также кнопки пуска электростартера и маслопрокачивающего насоса. Исполнительный механизм реверсирования образуют гидравлический – поршневой привод и кран управления. Гидравлический поршневой привод состоит из корпуса и кривошипно-шатунной передачи, вал которой кулачковой муфтой соединен с валом реверс-редуктора дизеля.

Основной деталью крана управления является пробка, поворачивающаяся

в корпусе крана управления на двух подшипниках качения. Хвостовик пробки соединен со шкивом 16, при повороте которого пробка может занимать несколько различных положений в корпусе крана управления, благодаря чему происходит переключение реверс-редуктора дизеля в положение «Передний ход», «Задний ход» или «Холостой ход». Механизм управления подачей топлива предназначен для дистанционного управления перемещением рычага регулятора скорости вала с ДПУ в рулевой рубке или непосредственно с МПУ в машинном помещении. Механизм состоит из рукоятки, закрепленной на ступице рычага. При управлении с местного поста фиксатор за кольцо вытягивают на себя, рассоединяют его со шкивом, поворачивают на 90° и вводят кольцо в паз. Для перевода на дистанционное управление рукоятку расцепляют с сектором щитка управления и соединяют фиксатором со шкивом. Перевод системы с ДУ на местное управление и обратно происходит без нарушения регулировки канатной связи.

Регулирование положения задающих и исполнительных органов в рулевой рубке и машинном помещении, а также длины канатной связи осуществляют с помощью талрепов.

Пневматическая система ДАУ дизелей 6ЧРН 32/48. Дизели 6ЧРН 32/48 на речных судах эксплуатируют с ДАУ конструкции ЦТКБ Минречфлота или завода-изготовителя (народного предприятия СКЛ ГДР).

В схему ДАУ конструкции ЦТКБ входят: пост на двигателе с валом управления; 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 управления пуском и пневмоци-линдра с рукояткой ручного пуска; клапан сброса /7; два блокировочных клапана и клапан разгрузки; тормозное устройство с клапаном управления; реле скорости и остановки.

Угловая скорость коленчатого вала дизеля поддерживается в заданных пределах с помощью регулятора. В цепи пуска и реверсирования воздух поступает по трубопроводам под давлением 3 МПа, в трубопровод цепи управления тормозом (через редукционный клапан 36) под давлением 1,2 МПа, а в трубопровод цепи управления подачей топлива (через клапан и фильтр) под давлением 0,4 МПа. Командный сигнал с МПУ подается в систему маховиком, связанным с валом управления, на котором закреплены кулачки и шайба наполнения (в виде эксцентрика). Кулачок управляет клапаном В (реверса «Вперед»), кулачок — клапаном Н (реверса «Назад»), Кулачок через соответствующие рычаги и тяги, защелку и клапан воздействует на рейку ТНВД и тормозное устройство. Шайба наполнения 8 через беспозиционный клапан и регулятор скорости управляет подачей топлива в цилиндры дизеля. Дистанционный пост управления соединен с МПУ механической передачей.

Система ДАУ предназначена для следующих целей: дистанционного автоматического пуска, изменения режимов работы, контроля работы и остановки дизеля; управления с местного поста при отключении канатной связи с ДПУ; аварийной остановки дизеля.

Элементы системы показаны на рис. 105 при положении «Стоп», когда дизель подготовлен к пуску на задний ход. Беспозиционный клапан управления подачей топлива открыт и воздух по трубопроводу поступает в мембранную полость регулятора скорости. Однако тяга через систему рычагов удерживает рейку ТНВД в положении, соответствующем нулевой подаче. Одновременно тяга удерживает открытым клапан управления тормозным устройством. Сжатый воздух через клапан и клапан разгрузки заполняет поршневую полость тормозного устройства. Коленчатый вал дизеля затормаживается. Реле частоты вращения и остановки держит открытым клапан управления, и воздух по трубопроводу поступает в цепь реверса. Клапаны В и Н при указанном положении кулачков закрыты, и доступ воздуха к гидравлическим баллонам перекрыт. Цепь пуска в этом случае также находится под воздействием давления воздуха. По трубопроводу воздух поступает под разгрузочный поршень главного пускового клапана и далее по трубопроводу через открытый золотник управления пуском проходит в верхнюю (надпоршневую) полость ГПК, который закрывается.

Рис. 3. Схема пневматической системы ДАУ дизелей 6ЧРН 32/48

Рассмотрим принцип работы элементов системы при повороте маховика в положение «Назад». Вал управления поворачивает на определенный угол кулачки и шайбу наполнения. В зависимости от заданного режима работы дизеля шайба наполнения изменяет силу натяжения пружины клапана, а следовательно, и давление воздуха в мембранной полости регулятора скорости. Однако рейка ТНВД останется в положении, соответствующем нулевой подаче топлива, так как тяга застопорена защелкой и не воспринимает воздействия кулачка. Клапан Н (реверс «Назад») открывается кулачком. Через открытые клапаны, и Н воздух поступает в гидравлический баллон реверса заднего хода к блокировочному клапану и клапану пуска назад. Распределительный вал находится в положении «Назад», и рычажное блокировочное устройство держит клапан открытым. Следовательно, воздух через него по трубопроводу поступает в мембранную полость блокировочного клапана, к клапану и затем по трубопроводу — к пневмоцилиндру. Поршень последнего сбрасывает защелку, и тяга под действием пружины выводит рейку ТНВД из положения «Стоп». Клапан управления тормозным устройством при повороте тяги по часовой стрелке закрывается, и воздух из тормозного устройства через клапан выпускается в атмосферу. Колодки тормозов отжимаются пружинами, и коленчатый вал дизеля растормаживается. В то же время закрывается блокировочный клапан 14 и открывается клапан. Из последнего воздух проходит в клапан сброса нагрузки, открывает его и поступает в нижнюю полость пнев-моцилиндра золотника управления пуском. Поршень пневмоцилиндра сдвигает клапан золотника вверх, верхняя полость ГПК сообщается с атмосферой, ГПК открывается, и воздух поступает в цилиндры дизеля.

При возрастании угловой скорости коленчатого вала воздух из пусковой магистрали через регулируемый дроссельный клапан поступает в мембранную полость клапана сброса нагрузки. При достижении пусковой скорости вала клапан закрывается. Воздух из нижней полости пневмоцилиндра золотника управления пуском выпускается в атмосферу. Клапан золотника сдвигается вниз. Воздух по трубопроводу поступает в верхнюю полость ГПК и закрывает его. Продолжительность пускового режима дизеля регулируется дроссельным клапаном и сменным дросселем клапана сброса нагрузки. При возрастании частоты вращения коленчатого вала до 50—70 мин. реле скорости закрывает клапан, и воздух из системы управления выпускается в атмосферу. Дизель продолжает работать на топливе. Заданный скоростной режим дизеля поддерживается регулятором.

Для переключения работающего дизеля с заднего хода на передний маховик из положения «Назад» переводят в положение «Вперед». В момент прохождения им положения «Стоп» кулачок через рычаг и тягу устанавливает рейку ТНВД в положение, соответствующее нулевой подаче, и открывает клапан управления. При выключенной подаче топлива частота вращения коленчатого вала начинает уменьшаться. При открытии клапана воздух поступает в поршневую полость тормозного устройства. Следовательно, при падении частоты вращения коленчатого вала начинается его торможение.

При переводе маховика управления в положение «Вперед» клапан Н закрывается, а клапан В открывается. Когда частота вращения вала понижается до 30—20 мин-1, реле открывает клапан. Воздух по трубопроводу поступает в цепь реверса через клапан В к гидравлическому баллону, а также к клапанам. Под воздействием давления воздуха масло из гидравлического баллона вытесняется в левую полость исполнительного механизма. С открытием клапана воздух проходит под поршень толкателя клапана разгрузки. Через открытый клапан трубопроводы 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 и открывает клапан управления пуском переднего хода. Воздух по трубопроводам поступает к пневмоцилиндру 38. Защелка освобождает тягу 6. Рейка ТНВД выходит из положения «Стоп». Клапан закрывается, и начинается растормаживание коленчатого вала.

Под воздействием давления воздуха на мембрану клапаны закрываются, и воздух из цилиндров дизеля по трубопроводу выпускается в атмосферу. При уменьшении давления в магистрали разгрузки открывается мембранный блокировочный клапан, и воздух по трубопроводу через клапан сброса нагрузки проходит в поршневую полость золотника управления пуском. Открывается ГПК. Происходит пуск дизеля. Перевод дизеля для работы на топливе и на заданный режим работы происходит в указанной выше последовательности.

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

Гидравлическая система ДАУ дизелей 6ЧСП 18/22. Пуск и остановка дизеля с МПУ производятся при повороте вала управления с рукояткой. Включение и выключение реверс-редуктора, а также изменение подачи топлива с МПУ осуществляются при повороте маховика управления в ту или другую сторону. Маховик соединен с валом, на котором закреплены кулачок и эксцентриковая шайба наполнения. Кулачок через рычажно-валиковую передачу воздействует на золотник (распределитель), при повороте которого реверс-редуктор переводится на заданный ход. Шайба наполнения управляет подачей топлива в цилиндры дизеля. Когда дизель не работает, маховик управления занимает положение «Стоп», реверс-редуктор выключен. Шайба наполнения не соприкасается со стаканом регулятора, а пружина сжата задающим устройством (маховиком и регулировочным винтом) до положения, при котором цикловая подача топлива может обеспечить только устойчивую частоту вращения коленчатого вала.

Для подключения системы к ДПУ вал муфтой сцепления соединяют с ротором лопастного исполнительного механизма, золотник которого поворачивается из рубки. Обычно холодный дизель запускают с местного поста управления. Оттуда же изменяется и частота вращения коленчатого вала при работе дизеля на холостом ходу. Для управления дизелем с МПУ муфту сцепления выключают. Пуск дизеля осуществляется следующим образом. Рукоятку переводят в положение «Пуск», и вал управления рычажной передачей открывает разгрузочный клапан. Воздух через клапан выпускается из-под ГПК в атмосферу. Главный пусковой клапан открывается и пропускает воздух в пневмоцилиндр предпусковой прокачки дизеля маслом. После вытеснения масла в смазочную систему воздух из пневмоцилиндра поступает в пусковую магистраль дизеля. Одновременно защелка входит в вырез шайбы, предотвращая проворачивание вала управления. При достижении коленчатым валом пусковой скорости стакан

I регулятора через рычаг 8 поворачивает на некоторый угол вал. Рычаг, закрепленный на валу, сбрасывает защелку и вал управления под действием пружины

II поворачивается в нейтральное положение. Главный пусковой клапан закрывается, и коленчатый вал дизеля начинает вращаться с минимально устойчивой частотой вращения.

Пускают дизель на холостом ходу, т. е. при выключенном реверс-редукторе. Включение его на передний или задний ход при минимально устойчивой частоте вращения вала происходит при повороте в соответствующую сторону маховика управления до положения «Реверс».

Для повышения частоты вращения вала маховик поворачивают в сторону заданного хода на угол, несколько больший, чем требуется для включения реверс-редуктора. Шайба наполнения через стакан сжимает пружину. Стакан регулятора смещается вниз, и рычаг под действием пружины передвигает тягу рейки ТНВД в положение, соответствующее заданной подаче топлива.

Чтобы остановить дизель, рукоятку переводят из нейтрального положения в положение «Стоп». Рычаг через механическую передачу сдвигает рейку ТНВД влево, и частота вращения коленчатого вала начинает снижаться.

При падении частоты вращения вала маховик управления устанавливают в положение «Стоп» и выключают реверс-редуктор. Пускают и останавливают дизель с ДПУ в рассмотренном порядке через дистанционную связь, а регулируют работу при включенной муфте с помощью дистанционной связи.

На холостом ходу поршни блокировочного золотника под воздействием давления, создаваемого насосом реверс-редукторной передачи (РРП), сдвигаются влево и масло из смазочной системы поступает в соответствующую полость лопастного исполнительного механизма. При повороте ротора исполнительного механизма поворачивается и вал. Кулачок через систему рычагов и тяг устанавливает золотник (распределитель) в рабочее положение, реверс-редуктор включается на передний или задний ход. Шайба наполнения при включении реверс-редуктора сжимает пружину регулятора, и рейка ТНВД передвигается в положение, соответствующее заданной подаче топлива. Как только шайба наполнения поворачивается на угол, соответствующий заданной частоте вращения коленчатого вала, лопастной исполнительный механизм выключается.

Рис. 4. Схема гидравлической системы ДАУ дизелей 6ЧСП 18/22


Читать далее:

Категория Судовые энергетические установки