Автоматика судового дизель генератора

Автоматика судового дизель генератора

Главная Судовые двигатели внутреннего сгорания Испытания и эксплуатация судовых двигателей Автоматизация судовых дизельных установок

Автоматизация судовых дизельных установок

Для прогресса техники последних лет характерно широкое и все углубляющееся внедрение автоматизации во все отрасли народного хозяй­ства, в том числе и на транспортный флот.

Как уже было сказано, автоматизация является одним из необходимых условий надежной и высокоэффективной эксплуатации судовых дизельных установок, особенно при работе экипажей методом совмещения профессий. В этих условиях особое значение приобретает комплексная автоматизация судовых силовых установок.

Автоматизация судовых дизельных установок повышает производи­тельность и улучшает условия труда судового экипажа, улучшает маневрен­ность судна, снижает вероятность аварийных случаев, обеспечивает экс­плуатацию судовых дизелей на заданных (в большинстве случаев оптималь­ных) режимах, благодаря чему снижается себестоимость перевозок, увели­чиваются надежность и срок службы двигателей.

По своему назначению автоматические устройства на судовых дизелях могут быть разделены на следующие типы:

1. Автоматическая предупредительная (аварийная) сигнализация.

2. Система автоматической защиты.

3. Автоматическое управление.

Автоматическая предупредительная сигнализация срабатывает в слу­чае выхода из нормальных пределов какого-либо из контролируемых ею рабочих показателей и тем самым дает возможность вахтенному штурману— механику своевременно предпринять необходимые меры для предупрежде­ния соответствующих аварийных последствий. Обычно предупредительная сигнализация срабатывает, т. е. начинает подавать световые и звуковые сигналы, если недопустимо снизится давление в системе смазки двигателя, либо перегреется охлаждающая вода или масло, либо чрезмерно повысится температура отработавших газов.

Типовая принципиальная схема автоматической предупредительной сигнализации показана на рис. 206.

Автоматическая система состоит из трех основных элементов: датчика (чувствительного элемента) 1; управляющего элемента (реле) 2 и исполни­тельных органов (сигнализаторов световых и звуковых) 3 и 4.

Указанные основные элементы схемы связаны между собой электри­ческими, гидравлическими или пневматическими связями, и, кроме того, имеется источник питания 6 (на схеме— аккумуляторная батарея). В цепи звукового сигнализатора обычно устанавливается выключатель 5, позволяю­щий в необходимых случаях выключить звуковой сигнал.

Датчики являются чувствительными элементами автоматической си­стемы, они реагируют на изменение давления, температуры, числа оборотов вала и других показателей работы.

Температурные датчики применяют биметаллические, жидкостные и паровые. В качестве датчиков давления на двигателях наибольшее приме­нение получили датчики мембранного сильфонного типа и датчики с труб­кой Бурдона.

Датчики, реагирующие на изменение числа оборотов вала двигателя, в большинстве случаев — центробежные.

Управляющий элемент — реле или гидравлический переключатель (золотник). Исполнительные органы — сигнализаторы в рассматриваемой схеме пояснений не требуют.

Как видно, автоматическая предупредительная сигнализация контро­лирует наиболее важные показатели работы дизеля и оповещает вахтенного штурмана — механика о нарушениях его нормальной работы. Благодаря этому штурман — механик имеет возможность меньше занимать свое внимание наблюдением за показаниями контрольных измерительных приборов двига­телей и, следовательно, в большей степени концентрировать свое внимание на внешних условиях судового хода, на выполнении маневров и на более рациональном выборе режимов движения судна и работы главного двига­теля.

Таким образом, автоматическая предупредительная сигнализация облег­чает условия работы вахтенного штурмана — механика, способствует лучшему выполнению маневров и уменьшению вероятности аварийных случаев.

Однако в отличие от других типов автоматических устройств предупре­дительная сигнализация выполняет пассивную роль, т. е. непосредственно в процессе управления дизелем участия не принимает.

Система автоматической защиты также состоит из трех основных эле­ментов: датчиков, реагирующих на изменения каких-либо показателей ра­боты; управляющего элемента и исполнительного органа. Однако в отличие от предыдущей схемы исполнительный орган (соленоид или сервомотор) здесь воздействует на топливные насосы, уменьшая число оборотов вала ди­зеля или останавливая его.

Например, если давление смазочного масла в системе работающего дизеля упадет ниже допустимого минимального значения, то система авто­матической защиты, обнаружив это с помощью своего датчика, должна сработать и, воздействуя своим исполнительным органом на топливные на­сосы дизеля, уменьшить или прекратить подачу топлива в рабочие цилиндры либо остановить с помощью специальной воздушной заслонки.

Автоматическая остановка главного двигателя по условиям безопас­ности плавания в одновальных силовых установках недопустима, в них автоматическая система снижает число оборотов и включает предупреди­тельные аварийные сигналы.

В двухзальных установках теплоходов и для большинства дизель- генераторов предусматривается автоматическая аварийная остановка.

Таким образом, системы автоматической защиты предохраняют двига­тели от аварий, связанных с перегрузкой либо с нарушениями нормальной работы систем охлаждения и смазки. Автоматическая защита при аварий­ной ситуации активно вмешивается в процесс управления двигателем.

Системы автоматического управления можно разделить на две группы:

А. Автоматические устройства, ограничивающие изменение или под­держивающие на определенном уровне значение какого-либо показателя работы двигателя.

Б. Системы автоматического управления, изменяющие режимы работы двигателя по определенной программе, заданной соответствующим положе­нием регулирующего органа (рукоятки) на посту управления.

В первую группу входят автоматические устройства, поддерживающие заданную температуру, давление или число оборотов вала двигателя. Эти устройства органически входят в конструкцию современных дизелей, опыт их применения исчисляется десятилетиями. Сюда входят редукционные и предохранительные клапаны, терморегуляторы (термостаты) в системах охлаждения и смазки и регуляторы числа оборотов вала двигателя.

Во вторую группу входят автоматика дистанционных систем управления и автоматические системы управления резервными или аварийными дизель- генераторами, которые срабатывают в зависимости от напряжения или час­тоты в контролируемой электрической сети.

Одним из основных условий, обеспечивающих возможность судовому экипажу работать с совмещением профессий, является наличие системы ди­станционного управления главными двигателями.

Дистанционное управление (сокращенно ДУ) позволяет производить запуск двигателя, изменять число оборотов его вала, реверсировать направ­ление вращения движителя и останавливать двигатель непосредственно из штурвальной рубки, которая находится на некотором расстоянии от ма­шинного отделения. Это управление должно быть надежным в работе, по­стоянно готовым к действию, допускать быстрый переход к непосредствен­ному управлению дизелем, обладать высокой точностью’ выполнения опе­раций управления и требовать небольших усилий для перемещения управ­ляющих рукояток и маховичков; управление двигателем с его помощью должно быть простым и удобным.

Наиболее удобны в работе те дистанционные системы управления, в которых все вышеперечисленные операции управления осуществляются одной рукояткой или маховичком.

По способу связи между постом управления и дизелем различают сле­дующие типы дистанционного управления:

1) механическое ДУ (тросиковая, рычажная или валиковая передача);

2) гидравлическое ДУ;

3) пневматическое ДУ;

4) электрическое ДУ;

5) комбинированное ДУ (пневмомеханическое, электропневматическое и др.).

Достоинства и недостатки конкретных конструкций ДУ зависят не только от особенностей использованных связей, но и от конструкции си­стемы управления двигателя, расстояния между рубкой и машинным отде­лением, конструктивного решения отдельных узлов, качества их изготов­ления и многих других факторов.

Общим недостатком всех систем ДУ является необходимость раздель­ного выполнения судоводителем каждой операции управления двигателем, соблюдая строгую последовательность этих операций и контролируя их выполнение.

Для облегчения труда судоводителя и исключения возможных ошибок в производстве маневров в последние годы все большее применение полу­чают автоматизированные системы дистанционного управления (ДАУ), в которых перевод двигателя с одного режима работы на любой другой сво­дится к одной операции — перемещению рукоятки управления в нужное положение. При этом промежуточные операции управления для перехода на новый режим работы система ДАУ выполняет автоматически.

Например, если реверсивный двигатель работает на средних оборотах переднего хода и необходимо перевести его на средние обороты заднего хода, то на посту управления в рубке достаточно одним движением переставить рукоятку в соответствующее положение.

Получив это задание, ДАУ автоматически снижает обороты вала, оста­навливает и реверсирует дизель, запускает его для работы «назад» и увели­чивает обороты вала до значения, заданного положением управляющей рукоятки на посту.

Все перечисленные операции выполняются строго последовательно и с минимальной затратой времени на каждую из них.

Судовые дизель-генераторы в связи с работой экипажа методом совме­щения профессий также оборудуются системами дистанционного и автома­тического управления.

Дистанционное управление позволяет из рубки производить пуск и оста­новку дизель-генераторов и соответствующие переключения в электриче­ской сети.

ГОСТ 10032—62 устанавливает три степени автоматизации дизель- генераторов:

I степень — автоматическое поддержание нормальной работы дизель- генератора, аварийная сигнализация и защита;

II степень — дистанционное и автоматическое управление дизель-гене­ратором с частичным обслуживанием без постоянного наблюдения;

III степень — дистанционное и автоматическое управление без обслу­живания дизель-генераторов в течение 150 ч работы и более.

Автоматический пуск дизель-генератора происходит при срабатыва­нии специального реле вследствие понижения напряжения или изменения частоты тока валогенератора, питающего электрическую сеть многих типов судов на ходовых режимах работы силовой установки, если на пульте в рулевой рубке переключатель управления находится в положении «Автозапуск». При автоматическом пуске дизель-генератора до начала прокрутки его электростартером или с помощью сжатого воздуха производится про­качка его системы смазки и разогреваются пусковые свечи (если они имеются).

Если дизель после раскрутки вала начинает работать на топливе, то скорость вращения вала увеличивается, что и является сигналом к отклю­чению системы пуска.

При неудавшемся пуске система повторяет пусковые операции.

Перевод нагрузки с валогенератора на дизель-генератор может осуще­ствляться как вручную, так и автоматически.

Для сокращения промежутка времени от момента подачи команды «пуск» до переключения судовой электрической сети на резервный дизель-генератор обычно предусматривают постоянное поддержание его в прогре­том состоянии за счет какого-либо внешнего источника тепла.

С увеличением до нормального уровня напряжения или частоты тока от валогенератора последний может автоматически принять на себя на­грузку, после чего резервный дизель-генератор автоматически останавли­вается.

По аналогичной программе работают системы автоматического управ­ления аварийными дизель-генераторами. В системе автоматического управ­ления аварийными дизель-генераторами на пассажирских теплоходах типа «Родина» для их пуска и остановки при выходе из строя судовой электро­станции используется специальный программный механизм.

Системы автоматического управления судовыми двигателями совер­шенствуются и развиваются. Ведутся работы по созданию самонастраиваю­щихся автоматических систем управления, которые, исходя из внешних условий (атмосферного давления и температуры, технического состояния двигателя запаса глубины под килем и др.) и заданных требований (опре­деленной продолжительности рейса, наименьшего расхода топлива и др.), будут выбирать и поддерживать оптимальные для этих условий режимы ра­боты главных двигателей. Такие системы, кроме того, будут надежно защи­щать двигатели от опасных перегрузок, способствуя этим увеличению мото­ресурса.

В дальнейшем возможно создание таких автоматических систем, ко­торые с помощью своих датчиков будут непрерывно контролировать тех­ническое состояние двигателя и сигнализировать о необходимости ремонта тех или иных его узлов, о необходимости смены смазочного масла и необхо­димости выполнения других назревших работ .

Технические требования к автоматизации дизель-генераторов ГОСТ 10032-80

Настоящий стандарт распространяется на автоматизированные стационарные, передвижные, судовые вспомогательные дизель-генераторы мощностью до 5000 кВт (далее-дизель-генераторы), предназначенные для использования в качестве источников электроэнергии, и устанавливает технические требования к их автоматизации.

Стандарт не распространяется на судовые аварийные дизель-генераторы по ГОСТ 22246-76 и дизель-генераторы систем, обеспечивающих электродвижение наземного и водного транспорта.
Значение предпускового давления, место и метод его контроля, а также длительность прокачки устанавливаются предприятием-изготовителем дизель-генераторов и указываются в инструкции по эксплуатации.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. При автоматизации дизель-генераторов должны выполняться требования настоящего стандарта и рабочих чертежей, утвержденных в установленном порядке; при автоматизации судовых вспомогательных дизель-генераторов должны также выполняться Правила Регистра СССР или Речного Регистра РСФСР.
1.2. Дизели дизель-генераторов должны соответствовать ГОСТ 4393-74 и ГОСТ 10150-75.
1.3. Генераторы дизель-генераторов должны соответствовать стандартам и техническим условиям на конкретные генераторы.
1.4. Средства автоматизации дизель-генераторов должны соответствовать ГОСТ 10511-72, ГОСТ 11102-75, ГОСТ 11928-66, ГОСТ 20820-75, ГОСТ 21193-75, ТОСТ 22464-77, а также стандартам и техническим условиям на конкретные средства автоматизации.
1.5. Дизель-генераторы должны быть оборудованы или подготовлены к оборудованию средствами автоматизации. Перечень средств автоматизации устанавливают в стандартах и технических условиях на конкретные дизель-генераторы.

2.ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Дизель-генераторы в зависимости от объема автоматизированных и (или) автоматически выполняемых операций и времени необслуживаемой работы должны соответствовать степеням автоматизации по ГОСТ 14228-80.

2.2.Требования к автоматизируемым операциям

2.2.1. Предпусковая прокачка смазочного масла должна обеспечивать наличие предпускового давления в масляной магистрали.
2.2.2. При пуске дизель-генератора электростартером должно автоматически осуществляться не менее трех попыток пуска в соответствии с ГОСТ 10150-75.
2.2.3. При пуске сжатым воздухом его подача должна ограничиватьс временем по ГОСТ 10150-75 и одной попыткой пуска.
2.2.4. При достижении дизель-генератором частоты вращения, соответствующей состоявшемуся пуску, должно осуществляться выключение электростартера или подачи сжатого воздуха. При несостоявшемся пуске за установленное время или число попыток должен появляться аварийный сигнал.
2.2.5. Готовность дизель-генератора к приему нагрузки до номинального значения должна определяться контролем (прямым или косвенным) выхода дизель-генератора на заданную частоту вращения, а также контролем (по инструкции по эксплуатации на конкретные дизель-генераторы) дополнительных параметров.
2.2.6. При экстренном пуске должен допускаться прием нагрузки непрогретым дизель-генератором. При этом значение нагрузки и режим ее включения для определенной температуры смазочного масла устанавливают в инструкции по эксплуатации дизель-генератора.
2.2.7. В начале останова дизель-генератора должна отключаться нагрузка.
После отключения нагрузки должна осуществляться работа дизель-генератора на холостом ходу в течение времени, обусловленного конструкцией дизеля, или до снижения температуры охлаждающей жидкости или масла до значения, установленного в инструкции по эксплуатации дизель-генератора.
2.2.8. Останов дизель-генератора должен осуществляться отключением подачи топлива путем воздействия непосредственно на механизм управления топливоподачей или на регулятор частоты вращения. При состоявшемся останове должна обеспечиваться готовность очередного пуска.
2.2.9. Для дизель-генераторов, автоматизированных по 2-4-й степеням при несостоявшемся останове за время, установленное инструкцией по эксплуатации, должен осуществляться останов посредством аварийной защиты, если он не обеспечивается конструкцией дизель-генератора или не произошел за установленное время.
2.2.10. Для дизель-генераторов мощностью свыше 630 кВт после останова исключая аварийный останов из-за падения давления масла должна осуществляться послеостановочная прокачка масла в течение времени, обусловленного конструкцией дизеля.
2.2.11. Поддержание дизель-генератора в готовности к быстрому приему нагрузки должно осуществляться либо прогревом смазочного масла и при необходимости охлаждающей жидкости путем использования внешней энергии, (электрической, тепла горячей воды работающих дизелей и т.п.), либо путем периодических или постоянных прокачек масла и (или) воды, а также при необходимости прокруток и (или) пусков дизель-генератора.
Условия поддержания дизель-генератора в готовности к быстрому приему нагрузки, в том числе продолжительность периодических режимов, должны устанавливаться в стандартах и технических условиях на конкретный дизель-генератор.
2.2.12. В период работы дизель-генератора должна осуществляться автоматическая аварийно-предупредительная сигнализация и защита в соответствии с ГОСТ 11928-66.
2.2.13. Исполнительная сигнализация должна информировать об исполнении задаваемых автоматизируемых операций.
Объем сигнализации, ее вид, применяемую текстовую информацию устанавливают в инструкции по эксплуатации системы управления.

Читайте также  Автодеск инвентор генератор рам

2.3.Требования к эксплуатационным характеристикам

2.3.1. Время от поступления (подачи) сигнала на автоматический или дистанционный автоматизированный пуск до момента готовности приема нагрузки до номинального значения для дизель генераторов. находящихся в готовности к быстрому приему нагрузки, должно быть не более указанного в таблице.

Системы управления судовыми дизель-генераторами

Системы управления дизель-генераторами

Схема автоматического запуска готова к работе при включении автоматов Q1, Q2, Q3 и установке переключателя S1 в положение 1 «Авто-запуск». В случае уменьшения напряжения или частоты тока сети ниже допустимых значений получает питание катушка реле К1, в цепи которой замыкаются контакты реле напряжения валогенератора К2.1 и промежуточного реле частоты тока К3.1. Катушка К2 и К3 включены на шины ГЭРЩ (на схеме не показаны).

Автоматический запуск возможен также при выходе из строя второго дизель-генератора, контакт К4 аварийного реле которого включен параллельно контактам К2.1 и К3.1.

Контакты реле К1 замыкаются в цепи питания электродвигателя M1 маслопрокачивающего насоса. Дизель прокачивается маслом, и в смазочной системе создается давление, приводящее к срабатыванию реле давления S2. Одновременно с помощью электромагнита Y1 снимается защелка электромагнита остановки (стоп-устройства).

Регулятор скорости К5 включает контактор К14. Электродвигатель М2 устанавливает рейку топливного насоса на режим пуска. При замыкании контакта К1.3 получают питание реле времени запуска К15, осуществляющее блокировку пуска по времени, и катушка реле разрешения пуска К7.

Контакт К7.1 включает электромагнит Y2 подачи пускового воздуха, дизель начинает вращаться. Если запуск прошел нормально и дизель перешел на работу на топливе, в цепи катушки реле К10 замыкается контакт реле К8. Контакт К10.2 в цепи реле К1 размыкается.

Последнее своим главным контактом К1.1 отключает электродвигатель прокачки маслом, а контактом К1.3 разрывает цепь питания катушек реле К15 и К7. Реле К7, отключаясь, обесточивает электромагнит Y2. Подача пускового воздуха к дизелю прекращается. Реле К15 возвращается в исходное положение. Катушки реле скорости К5, К8, К9 на схеме не показаны.

По мере возрастания частоты вращения дизеля замыкается контакт реле К9, включающий реле К11 и К12.

Контакт К11.1 отключает реле увеличения частоты вращения К13, контакты реле К12 включают цепи сигнализации и защиты по минимальному давлению масла (на схеме не показаны). Повышение частоты вращения прекращается, так как контакт К13.1 останавливает электродвигатель М2 регулятора скорости дизеля, размыкаясь в цепи его якоря. Дизель-генератор работает с установившейся частотой вращения.

Системы автоматического запуска вспомогательного ДГ

На современных судах широко распространены системы автоматического стартерного запуска дизель-генераторов (рис. 2). Управление дизель-генераторами осуществляется через магнитную станцию автоматического пуска.

Принципиальная схема стартерного запуска дизель-генератора

В процессе эксплуатации выключатель Q включен, на ГЭРЩ горит сигнальная лампа Н1, свидетельствующая о наличии питания станции автоматического запуска. С помощью переключателя S1 на пульте управления в рубке и на ГЭРЩ один из дизель-генераторов подготавливают к автоматическому запуску, другим дизель-генератором одновременно управляют дистанционно или вручную с местного пульта управления.

При снижении или исчезновении напряжения на ГЭРЩ через контакты реле К7—К9 (катушки их не показаны) схема автоматического запуска подключается к аварийной аккумуляторной батарее. Реле К1 и К2 мгновенно срабатывают и включают питание накала свечей R1, R2 дизель-генераторов. Затем с выдержкой времени в 7—9 с замыкается контакт реле времени К2.2 в цепи питания катушки реле времени К3 и звонка Н2. Реле К3 мгновенно одним контактом К3.1 замыкает цепь катушки контактора К5 или К6. Контактор включает реле стартера К10 соответствующего дизеля. Стартер вращает дизель, который затем переходит на работу на топливе.

Контакт К11 или К12 реле скорости соответствующего дизеля разомкнется при достижении дизелем частоты вращения около 500 об/мин. Через 5—6 с от начала запуска контакт К3.2 замкнет цепь катушек реле К4, которое, сработав, разорвет цепь катушек реле К1 и K2. Схема автоматического запуска обесточится и будет подготовлена к повторному действию.

Если дизель не запустился, его повторный пуск произойдет только после полной остановки, т. е. когда контакты реле К11 и К12 окажутся замкнутыми. В случае запуска дизеля на выводах генератора появится напряжение, в результате чего реле напряжения К7 или К8 сработает и разорвет цепь питания схемы запуска.

Автоматический пуск АДГ

  • реле напряжения К1 и реле времени К2, осуществляющие контроль напряжения на шинах ГЭРЩ. При исчезновении напряжения эти реле включают систему автозапуска и обеспечивают предварительную прокачку дизеля маслом;
  • M1—стартер, включаемый с помощью реле стартера К3 и реле пуска К4;
  • G2— генератор постоянного тока, приводимый во вращение дизель-генератором. Он служит для зарядки аккумуляторной батареи. Схемы зарядной станции и обмотки возбуждения машин на рис. 3 не показаны;
  • М2 — двигатель масляного насоса для предварительной прокачки масла;
  • К5—реле удавшегося запуска, срабатывающее при достижении дизелем частоты вращения 500—600 об/мин. Это реле подает импульс на отключение стартера и дальнейшее увеличение подачи топлива с помощью двигателя подачи топлива М3;
  • Q1, S9, S7 — соответственно выключатель автоматический аварийного генератора G1, выключатель ручной прокачки масла и выключатель звукового сигнала Н2;
  • К6—реле нормальной частоты вращения, срабатывающее после замыкания контакта конечного выключателя подачи топлива S6 при нормальной частоте вращения дизель-генератора. Это реле включает реле подключения нагрузки К7, в результате чего обеспечивается прием 50 % нагрузки. Включение и выключение элементов схемы в заданной последовательности осуществляются программным реле времени, имеющим двигатель М4 и пять контактов S1—S5. Диаграмма замыкания контактов приведена на рис. 4.

Принципиальная схема автопуска дизель-генератора

При подготовке схемы к действию (см. рис. 3) включается автоматический выключатель Q1. При исчезновении напряжения на шинах ГЭРЩ теряют питание реле К1 и К2 и контакторы К11 и K12. Гаснет сигнальная лампа Н1. Реле К1 своим размыкающим контактом К1.2 через замыкающий контакт реле времени К2.1 подает питание двигателю масляного насоса М2 и включает звуковой сигнал Н2.

Если через 3 с напряжение на шинах ГЭРЩ не восстановится, реле времени К2, переключая свои контакты, отключит двигатель М2 и подаст питание двигателю подачи топлива М3 и двигателю М4 программного реле. Двигатель М3, проработав 3 с, устанавливает пусковую подачу топлива. В начале работы двигателя М4 программного реле замыкает контакт S1 и получает питание реле пуска К4, которое включает реле стартера К3, а последнее — стартер M1.

Если запуск дизеля осуществился, то срабатывает реле удавшегося запуска К5, катушка которого включена на выводы навешенного генератора G2. Реле К5 своим размыкающим контактом К5.1 лишит питания реле пуска К4, которое в свою очередь отключит стартер M1 и прервет цепи питания звукового сигнала Н2.

Диаграмма замыканий контактов программного реле времени

Замыкающий контакт реле К5.2 вновь включит двигатель М3 в сторону увеличения подачи топлива. При достижении полной подачи топлива, соответствующей нормальной частоте вращения дизеля, контакт конечного выключателя S6 включит реле нормальной частоты вращения К6, а последнее своим размыкающим контактом К6.1 отключит двигатель М3.

Замыкающий контакт К6.2 подаст питание реле подключения нагрузки К7, которое включает реле К8, а последнее — контактор К13, подключающий 50 % нагрузки к шинам аварийного дизель-генератора. Двигатель М4 программного реле продолжает вращаться, получая питание через контакты S5 и К5.3. Примерно через 30 с после начала работы системы автозапуска замкнется контакт S3 программного реле, включающий реле К9, а последнее контактор К11. К шинам аварийного дизель-генератора подключается вторая половина потребителей. Так как при этом открывается контакт S5 программного реле, то его двигатель М4 останавливается в положении готовности к работе в следующем цикле запуска дизель-генератора.

Контакт S1 программного реле включается трижды через промежутки времени в 3 с. В случае если первый пуск не состоится, происходят еще два повторных включения стартера. После трех неудачных попыток запустить дизель-генератор контакт S4 программного реле размыкается, и двигатель М4 останавливается.

Звуковой сигнал продолжает работать, так как реле К5 не включилось. Программное реле устанавливается в исходное положение включением двигателя М4 с помощью кнопочного выключателя S8 и работой его до момента замыкания контакта S4 и размыкания контакта S5.

При восстановлении напряжения на шинах ГЭРЩ обеспечивается автоматическое переключение нагрузки с щита аварийного дизель-генератора на ГЭРЩ. В этом случае получают питание реле К1 и К2, а схема управления автозапуском обесточивается.

Отключаются реле К8 и контактор К13, что вызывает отключение нагрузки от шин щита аварийного дизель-генератора G1. Через размыкающий контакт К13.2 получает питание реле К10 и, следовательно, контактор К12, подключающий нагрузку к ГЭРЩ. Аварийный дизель-генератор останавливают вручную. При этом теряет питание реле К5, которое своим размыкающим контактом включает лампу Н1, сигнализирующую о готовности системы к автоматическому пуску дизель-генератора.

Автоматический контроль и защита судовой электростанции

На современных судах выполняются автоматический контроль и защита агрегатов судовой электростанции и сети при помощи системы с применением микроЭВМ. Система осуществляет: контроль и защиту генераторов; контроль и защиту первичных двигателей; контроль и защиту сетей; индикацию результатов контроля и неисправностей.

Основными элементами микроЭВМ являются: микропроцессор с программируемой логикой; оперативная память; устройства управления вводом-выводом. Система выполнена в виде функционально законченных блоков, объединенных в устройства по каждому объекту электростанции. Реализация различных операций по времени в микроЭВМ выполняется на принципе программируемой логики число-импульсным методом. Блоки имеют некоторое число структурных схем программируемых каналов, каждый из которых предназначен для контроля одного параметра или для защиты агрегата от какой-то одной неисправности. В каждом канале используются сигналы различной частоты через определенные временные интервалы. Временная программа сигналов предназначена для защиты от помех и от ложных срабатываний датчиков.

Блок защиты генераторов обеспечивает защиту каждого генератора от перегрузки по току, тока короткого замыкания и обратной мощности при параллельной работе.

Блок защиты судовой сети предохраняет от обрыва фаз, перенапряжения, снижения напряжения и частоты тока.

Блок защиты первичных двигателей осуществляет контроль и защиту дизелей при отклонении параметров работы их систем и ответственных узлов.

Система предусматривает деление всех контролируемых неисправностей на две группы. К первой группе относятся отклонения технического состояния дизеля, которые требуют ускоренного его выключения из работы (например, упало давление масла в смазочной системе дизеля). В результате система контроля и защиты меняет режим работы всей электростанции с автоматическим запуском резервного дизель-генератора. К второй группе относятся неисправности, допускающие определенную задержку включения резервного дизель-генератора.

Читайте также  Ток обмотки возбуждения генератора переменного тока

Световая сигнализация осуществляется светодиодами. При появлении сигнала о неисправности или при отклонении параметра на соответствующий светодиод поступает пульсирующее напряжение частотой 1 Гц, сигнализируя мигающим светом.

Система с применением микроЭВМ имеет автоматическую проверку состояния электроники основных блоков при помощи тактовых импульсов повышенной частоты с часовым интервалом следования. По импульсу на все каналы подаются контрольные сигналы, имитирующие предельные значения рабочих параметров электронных элементов. Через промежуток времени, предусмотренный для процесса проверки, автоматически прекращается контроль состояния элементов, и система возвращается в обычный рабочий режим.

Автоматизация дизель генераторных установок

Дизель-генераторные установки зачастую применяются на труднодоступных объектах, и именно поэтому их техническое обслуживание становится сложным и затратным делом. Блок управления БУ-ДГУ разработан для автоматического запуска и останова дизель-генераторной установки по заданному алгоритму. Он поддерживает удаленную настройку и мониторинг и обладает другими возможностями, значительно снижающими затраты и облегчающими работу с ДГУ. Раздел автоматизация дизель генераторных установок.

В 2013 году ООО НПЦ «Компьютерные технологии» получило техническое задание на разработку нового оборудования. Заказчику требовалось устройство для запуска и останова дизель-генераторной установки по заданному алгоритму в зависимости от уровня разряда аккумуляторных батарей. Доступ к устройству для мониторинга и настройки параметров необходимо было организовать удаленно через веб-интерфейс.

Специалисты научно-производственного центра любят решать сложные задачи и всегда успешно справляются с ни­ми. Вот и на этот раз коллективом НПЦ «Компьютерные технологии» был разработан блок управления дизель-генераторной установкой БУ-ДГУ для автоматизации дизель генераторных установок.Он полностью соответствующий требованиям технического задания.

Начиная с 2014 года данными блоками управления комплектуются дизель-генераторы на объектах различного назначения в труднодоступной местности России и Казахстана. Блоки управления ДГУ (для автоматизации дизель генераторных установок) безупречно зарекомендовали себя в нефтегазовой отрасли, на узлах связи и в отдаленных населенных пунктах (рис. 1). Благодарные отзывы эксплуатационников, работающих в сложнейших условиях, подтверждают качество и надежность этого оборудования.

Ris_1.png

Рис. 1. Блок управления БУ-ДГУ, подключенный к генераторной установке: компактность, удобство монтажа и эксплуатации, надежность (автоматизация дизель генераторных установок).

Что дает автоматизация дизель генераторных установок

Блок управления дизель-генераторной установкой БУ-ДГУ выполняет несколько важных задач:
— автоматический запуск и останов дизель-генераторной установки (ДГУ) по заданному алгоритму в зависимости от:
— статуса основного электроснабжения;
— уровня разряда станционных аккумуляторных батарей (АКБ);
— постоянный контроль параметров состояния АКБ;
— быстрый запуск ДГУ для электропитания объекта и подзарядки АКБ при прекращении подачи электроэнергии от внешнего источника;
— своевременный останов дизель-генератора для перехода на основное или аккумуляторное электропитание при фиксировании:
— восстановления основного электроснабжения;
— полного заряда АКБ;
— поддержка удаленного мониторинга и управления параметрами.

В чем преимущества ДГУ, оснащенной блоком управления БУ-ДГУ

Электроэнергия как воздух необходима для нормального функционирования инфраструктуры объектов, расположенных в удалении от обжитых мест. На необслуживаемых точках физически некому запустить дизель-генератор после аварии на линии электропередачи, и оборудование перестает функционировать после истощения заряда станционных аккумуляторов.

Выезды на удаленные объекты для принятия экстренных мер по подаче электропитания требуют значительных затрат на транспорт (особенно если транспортное средство – вертолет), топливо и содержание персонала (рис. 2). Простой обесточенного оборудования приносит убытки, сказывающиеся на бюджете компаний-владельцев, и наносит урон их репутации.

Ris_2.png

Рис. 2. Даже специальная техника не всегда может пройти на некоторые удаленные объекты, чтобы доставить ремонтную бригаду, обслуживающую ДГУ

Установка БУ-ДГУ целиком снимает все проблемы, превращая обычный ДГУ в управляемый агрегат. Значительно повышается длительность автономной работы дизель-генератора и его надежность, предотвращаются аварийные ситуации, сокращается число выезда ремонтных бригад, минимизируются расходы и убытки. Монтаж БУ-ДГУ позволяет сэкономить денежные средства наряду с улучшением технологической стабильности объектов.

Где востребованы блоки управления БУ-ДГУ

Блоки управления БУ-ДГУ успешно эксплуатируются на объектах в отдаленной местности, позволяя поддерживать стабильное энергоснабжение и увеличивая надежность работы оборудования. Блоки управления показали себя с лучшей стороны на самых разных объектах:
— нефтегазовых участках;
— телевизионных и радиоретрансляторах;
— сельских и районных АТС;
— базовых станциях сотовой связи;
— пунктах радиорелейной связи;
— временных базах геологических и геофизических партий;
— объектах леспромхозов и лесничеств.

Алгоритм работы блока управления БУ-ДГУ

Основным достоинством блока (автоматизации дизель генераторных установок) управления является полностью автоматическая отработка заданного алгоритма, а также возможность удаленного мониторинга и управления.

Рассмотрим типовую ситуацию: исчезает внешнее электроснабжение объекта. В этом случае оборудование объекта переключается на питание от АКБ (ИБП/ЭПУ). После разряда аккумуляторов до определенного уровня происходит запуск дизель-генератора и переключение подачи электропитания от ДГУ. Разряженные аккумуляторы подзаряжаются в процессе работы ДГУ. Когда АКБ полностью заряжены, ДГУ отключается, а объект снова переходит на питание от АКБ. В таком цикле БУ-ДГУ работает до восстановления внешнего электроснабжения, при появлении которого объект переключается на питание от внешнего источника, а дизель-генератор выключается.

Блок управления БУ-ДГУ может работать в ручном режиме или автоматическом – согласно заданным настройкам. Состояние дизель-генераторной установки и АКБ можно контролировать и изменять из любой точки, где есть доступ к интернету.

Как устроен блок управления БУ-ДГУ

Блок управления БУ-ДГУ совместно с объектовым устройством сбора информации типа УСИ‑8Е или УСИ‑8EG функционирует в составе АПК «ЦЕНСОР» как периферийное устройство (рис. 3). Блок управления размещается в генераторной, а объектовое устройство – в помещении (контейнере) с оборудованием связи. Связь с объектовым устройством выполняется по двухпроводной шине датчиков и модулей расширения. БУ-ДГУ имеет собственный набор датчиков, подключаемых к нему через соответствующие интерфейсы (рис. 4).

Ris_3.png

Рис. 3. Мониторинг состояния аккумуляторных батарей дизель-генераторной установки через веб-интерфейс АПК «ЦЕНСОР»

Ris_4_small.png

Рис. 4. Функциональная схема работы системы управления ДГУ на базе БУ-ДГУ (увеличить изображение)

В состав БУ-ДГУ входят: собственно блок управления дизель-генераторной установкой БУ-ДГУ, а также блок контроля тока и напряжения БК-ТН.

Краткие технические характеристики БУ-ДГУ:
— питание: 6…32 В (от АКБ ДГУ);
— корпус: на DIN-рейку, размеры 70 × 90 × 65 мм;
— температура эксплуатации: –40…+60 °C;
— степень защиты: IP20.

БУ-ДГУ – это еще один универсальный и доступный инструмент для повышения качества управления сетью, который создали для своих заказчиков специалисты научно-производственного центра «Компьютерные технологии». Благодаря БУ-ДГУ владельцы удаленных объектов получили возможность значительно сократить эксплуатационные затраты и облегчить задачу управления объектом.

Автоматизация дизельных электростанций Scania

Автоматизация дизельных электростанций Scania

Важным параметром, на который клиенты часто обращают внимание перед тем, как купить дизельный генератор Scania является степень его автоматизации – 1-я, 2-я или 3-я. От этого зависит конкретная комплектация дизельной электростанции, набор дополнительного оборудования ДЭС и конечная цена дизель-генератора.

От этого будет зависеть, обязательно ли присутствие оператора для запуска дизельного генератора (ручной пуск ДГУ) либо дизель-генераторная установка Scania будет запускаться автоматически – при исчезновении электрического тока в основной сети, либо дистанционно – из любого места, расположенного хоть на противоположном конце света!

Степень автоматизации дизельной электростанции ЭД-300 -Т400 (Scania) влияет на период автономной работы ДЭС без внешней дозаправки:

  • 1 степень автоматизации – не менее 8 часов работы;
  • 2 степень автоматизации – от 8 до 24 часов работы;
  • 3 степень автоматизации – свыше 24 часов работы.

Плата за существенное увеличение удобства и функционала ДГУ вполне разумная – например, цена дизельного генератора второй степени автоматизации в кожухе (капоте) / открытого типа исполнения примерно на 3-5% выше цены дизель-генератора первой степени автоматизации. Цена дизельной электростанции второй степени автоматизации контейнерного исполнения примерно на 6-12% превышает цену дизельной электростанции первой степени автоматизации в контейнере.

1 СТЕПЕНЬ АВТОМАТИЗАЦИИ — ручной запуск ДЭС

Эксплуатация дизельной электростанции Scania 1-й степени автоматизации предполагает присутствие поблизости обслуживающего персонала (ручной запуск / останов ДГУ, управление вспомогательными системами электростанции, пополнение расходных емкостей). Период непрерывной автоматической работы ДЭС после запуска и подключения нагрузки, в т.ч. без обслуживания и наблюдения, обычно не превышает 4 — 8 ч (ограничен объемом расходного топливного бака).

При наличии внешней электросети возможно использование дизельного генератора Scania в режиме «ручного ввода резерва» — в случае отключения электричества в основной сети оператор вручную запускает дизель-генератор и при помощи механического переключателя переводит нагрузку (потребителя) на резервный ДГУ Скания.

Комплектация дизель-генератора Scania по 1 степени автоматизации обеспечивает все необходимые базовые функции:

  • безопасную и надежную работу электростанции;
  • стабилизацию частоты и напряжения переменного электрического тока, вырабатываемого ДЭС;
  • измерение и индикацию текущих параметров двигателя (температура масла и охлаждающей жидкости, давление масла, число оборотов, счетчик моточасов), и вырабатываемой электроэнергии (напряжение между фазами, между каждой фазой и нейтралью, сила тока по каждой фазе, частота тока, активная и реактивная мощность, коэффициент мощности по фазам);
  • аварийно-предупредительную сигнализацию и защиту ДГУ: при достижении предельных / аварийных значений рабочих параметров ДГУ подаются предупредительные / аварийные сигналы, при возникновении аварийной ситуации устройство аварийной защиты производит останов ДГУ.

2 СТЕПЕНЬ АВТОМАТИЗАЦИИ — автоматический запуск ДГУ, резервирование сети, автоматическая дозаправка топлива *

Эксплуатация дизельной электростанции Scania 2-й степени автоматизации не требует обязательного присутствия обслуживающего персонала, поскольку комплектация обеспечивает автоматическое и (или) дистанционное управление запуском (с выполнением всех предпусковых операций), работой и остановкой ДГУ. Автоматизированы функции дозаправки топлива в расходный бак, предпускового подогрева двигателя, подзарядки АКБ от сети 220 В, управления клапанами приточно-отточной вентиляции. Расчетный период необслуживаемой работы дизель-генератора Скания обычно составляет 16 – 24 часов (ограничен объемом расходного / дополнительного топливного бака или внешнего топливного резервуара).

Чаще всего дизельгенератор Scania используется для резервирования сети в автоматическом режиме. Благодаря объединенному с АВР (автоматом ввода резерва) автоматизированному пульту управления, при перебоях в основной электросети дизель-генератор самостоятельно запускается и переключает на себя нагрузку.

Дизельный генератор второй степени автоматизации оснащен всем необходимым оборудованием, обеспечивающим стабильную работу ДЭС, контроль рабочих характеристик дизель-электростанции, контроль сетевых параметров (при установке АВР), аварийно-предупредительную сигнализацию и защиту.

При установке системы удаленного мониторинга и управления, оператор может контролировать все рабочие характеристики дизельной электростанции Скания и выполнять операции по ее управлению дистанционно (расположение оператора ограничивается выбранным типом системы управления – вплоть до любой точки мира при коммутации через Internet / GPRS-модем).

Вторая степень автоматизации дизельной электростанции предполагает лишь необходимость ее периодического обслуживания: пополнение топлива в дополнительном баке / внешнем резервуаре, наблюдение за уровнем моторного масла и охлаждающей в расходных емкостях, при необходимости их пополнение, проведение регламентных ТО – замена масла, фильтров, охлаждающей жидкости, проверка улов и агрегатов электростанции.

3 СТЕПЕНЬ АВТОМАТИЗАЦИИ — автоматический запуск ДГУ, резервирование сети, автоматическая дозаправка топлива и масла *

Основное отличие дизель-генератора Scania от 2-й степени автоматизации заключается в существенном увеличении времени его автономной работы: должна быть обеспечена необслуживаемая работа от 24 часов и более (период ограничен объемом баков для расходных жидкостей / внешнего топливного резервуара, а также периодом проведения плановых ТО).

В зависимости от периода автономной работы, который необходим заказчику, система автоматической дозаправки моторного масла может работать от расходного бака (10 л), а в отдельных случаях – еще и дополнительного 200 л бака для масла, из которого осуществляется пополнение расходного бака.

* системы дозаправки топлива и масла устанавливаются при необходимости — по согласованию с Заказчиком – в зависимости от необходимого периода автономной работы Scania и объема расходного топливного бака.

Пульт управления дизельной электростанцией микропроцессорный, автоматический и ручной пуск, для двигателей с электронным управлением по CAN-шине

Пульт управления на основе микропроцессорного контроллера ComAp InteliLiteNT (Чехия), обеспечивает удобное ручное, автоматическое и дистанционное управление одиночной дизельной электростанцией (ДЭС), полный контроль параметров и защиту систем дизель-генератора.

Наиболее оптимальным и востребованным для большинства российских клиентов является контейнерное исполнение электростанции.

Пульт управления дизельной электростанцией представляет собой герметизированный металлический шкаф для электрооборудования, устанавливаемый на единую раму дизель-генераторной установки (опционально возможно дистанционное расположение). В переднюю дверцу шкафа герметично встроен микропроцессорный контроллер управления ComAp InteliLiteNT, выключатель питания пульта управления и кнопка аварийного останова дизельного генератора (ДГУ) с фиксатором. Класс защиты пульта управления: IP 54.

Каждый пульт управления проходит испытание на специальном стенде и последующий выходной контроль качества в составе готового дизельного генератора.

Преимущества системы управления на основе микропроцессорных контроллеров ComAp InteliLiteNT:

  • многофункциональный ЖК-дисплей с защитным покрытием (8 строк информации, графическое отображение информации);
  • светодиодные индикаторы: готовности генератора к приему нагрузки, аварийный индикатор;
  • мембранные влагозащищенные кнопки обеспечивают простое и удобное управление всеми функциями;
  • полностью русифицированный интерфейс;
  • защита доступа с помощью пароля;
  • возможность ввода на экран пользовательского текста (например, название компании);
  • 3 конфигурируемых аналоговых входа;
  • 6 / 6 программируемых дискретных входов / выходов;
  • энергонезависимые часы реального времени;
  • системный журнал на 119 сообщений на основе реального времени с возможностью просмотра сообщений на экране контроллера (причина, дата, время и значения важнейших параметров в момент события);
  • возможность подключения систем удаленного мониторинга и управления;
  • возможность интеграции ДЭС с источником бесперебойного питания – ИБП;
  • широкий выбор модулей расширения ComAp;
  • температура эксплуатации от –20°С до +70°С;
  • класс защиты лицевой панели — IP 65.
Читайте также  Акцент пропал заряд генератора

* При установке соответствующего дополнительного оборудования (ДЭС 2-й, 3-й степени автоматизации).

Функции управления:

  • автоматический и ручной запуск / остановка ДГУ, в том числе при отклонении параметров основной сети — по сигналам шкафа АВР*;
  • независимый программируемый таймер с заданием точного времени, периодичности и длительности автоматического запуска/остановки ДЭС с регулируемым числом попыток пуска – для тестирования, поддержания постоянной готовности ДГУ;
  • автоматическая задержка отключения ДЭС с регулируемым периодом охлаждения;
  • автоматическая регулировка частоты вращения двигателя в рабочем и холостом режимах;
  • ограничение максимальной мощности ДГУ (ручной режим);
  • автоматическое управление дополнительным оборудованием и системами ДЭС*:
    — предпусковой подогрев двигателя
    — система дозаправки топлива
    — подзарядка АКБ от сети 220 В
    — открытие / закрытие клапанов притока и оттока воздуха с электроприводом

* При установке соответствующего дополнительного оборудования (ДЭС 2-й, 3-й степени автоматизации).

Блог судового электромонтажника

Монтаж электрических проводок и узлов автоматики на судне. В помощь судовому электромонтажнику. Монтаж проводок систем автоматизации на суше и в море.

Классификация и особенности электростанций

Классификация и особенности электростанций

В состав судовой электростанции входят источники и преобразователи электрической энергии и главный электрораспределительный щит с приборами управления, контроля и защиты. В судовых условиях при наличии сложных условий эксплуатации электрооборудования требуется повышенная надежность работы электростанции.

Судовые электростанции могут быть классифицированы но назначению, роду тока, типам первичных двигателей генераторных агрегатов, способу отбора мощности, способу управления.

По назначению различают основные, аварийные и специальные судовые электростанции.

Основная судовая электростанция предназначена для питания приемников электроэнергии на всех режимах работы судна. Электростанцию размещают в машинном отделении судна так, чтобы оси вращающихся источников электрической энергии были параллельны диаметральной плоскости судна, а ГЭРЩ устанавливают перпендикулярно ей.

Аварийная судовая электростанция обеспечивает минимальное число приемников электроэнергии, выбираемых согласно Правилам Речного Регистра, в случае исчезновения напряжения на главном электрораспределительном щите.

Электростанции специального назначения предназначены для питания гребных электрических установок на дизель-электроходах и привода черпакового устройства на земснарядах.

Ледоколы типа «Капитан Чечкин» имеют единую судовую электростанцию, обеспечивающую электроэнергией гребную установку и все судовые приемники.

По способу управления различают неавтоматизированные и автоматизированные судовые электростанции. Неавтоматизированные имеют ручное управление режимами работы, автоматизированные — автоматическое (автозапуск, установка режима, выключение и др.) с контролем за работой с пульта управления, установленного в ходовой рубке, или из центрального поста управления в машинном отделении.

Автоматизированные судовые дизель-генераторы по объему автоматизации должны соответствовать одной из трех степеней автоматизации.

При автоматизации по первой степени автоматически поддерживается частота вращения, температура охлаждающей жидкости и смазочного масла дизель-генераторов. Аварийно-предупредительная сигнализация и защита позволяют иметь условия эксплуатации, при которых дизель-генераторы могут работать без обслуживания и наблюдения не менее 4 ч.

Автоматизация по второй степени позволяет иметь в автоматическом режиме пуск, параллельную работу с другими дизель-генераторами, выключение из работы с продолжительностью эксплуатации без обслуживания не менее 24 ч.

Дизель-генераторы, автоматизированные по третьей степени, имеют заданное распределение активных и реактивных нагрузок при параллельной работе генераторов, а также заданное управление вспомогательными агрегатами, обеспечивающими полный объем автоматизации дизель-электрического агрегата со сроком необслуживаемой работы не менее 240 ч.

Вторая и третья степени автоматизации определяются наличием аварийной сигнализации и защиты при достижении предельных значений температуры и давления охлаждающей жидкости и смазочного масла дизеля, частоты вращения, обратного тока или обратной мощности генератора. Автоматическая остановка дизель-генератора (за исключением аварийной) выполняется после отключения нагрузки генератора; при параллельной работе снятие нагрузки осуществляется уменьшением подачи топлива до режима холостого хода.

По роду тока судовые электростанции разделяются на электростанции постоянного и переменного тока. До 50-х годов на судах применяли в основном постоянный ток. В последние годы в связи с ростом мощностей судовых электроэнергетических установок, а также с созданием надежного, экономичного и удобного в эксплуатации электрооборудования на переменном токе область применения постоянного тока ограничивается. Решающим фактором при выборе рода тока являются особенности приемников электрической энергии, главным образом электродвигателей.

Асинхронные короткозамкнутые двигатели переменного тока просты и надежны, не требуют постоянного обслуживания при эксплуатации, имеют меньшие массу, габаритные размеры и стоимость по сравнению с электродвигателями постоянного тока. Кроме того, источники переменного тока — синхронные генераторы с самовозбуждением и автоматическим регулированием напряжения при одинаковых (с генераторами постоянного тока) мощности и частоте вращения имеют меньшие габаритные размеры, удобнее в эксплуатации, более просты и надежны. Пусковая и коммутационная аппаратура электродвигателей и
генераторов переменного тока также проще, имеет меньшую стоимость и удобнее в эксплуатации.

При переменном токе трансформаторы несложным способом изменяют напряжение сети. Они позволяют отделить сеть освещения, где часто случаются повреждения и замыкания, от силовой сети. Судно с электростанцией на переменном токе может получать энергию от береговых сетей. Электромашины переменного тока имеют меньшую пожаро- и взрывоопасность, так как у них нет коллектора, где часто возникает искрение.

Вместе с тем переменный ток имеет недостатки: худшие регулировочные свойства у двигателей переменного тока, особенно с точки зрения плавности регулирования; большие пусковые токи короткозамкнутых асинхронных электродвигателей, мощность которых часто соизмерима с мощностью синхронных генераторов, что приводит к глубоким провалам напряжения сети.

Если на судне установлены механизмы, требующие плавного регулирования частоты вращения в широких пределах с большими моментами трогания, для их привода следует применять двигатели постоянного тока. Если же основными потребителями энергии являются электроприводы насосов и других механизмов, не требующих регулирования, то в качестве приводных двигателей целесообразно использовать асинхронные электродвигатели и ток судовых электростанций должен быть переменным. Питание отдельных приемников иного рода тока, чем у судовых электростанций, следует осуществлять через соответствующие преобразователи.

Таким образом, в настоящее время судовые электростанции на постоянном токе используют при напряжении 24 В на судах грузоподъемностью до 800 т, в том числе на скоростных судах на подводных крыльях, а также судах постройки до 60-х годов. Весь флот последующих лет постройки имеет электростанции при напряжении 220 или 380 В на переменном токе трехфазной системы.

Основными критериями при выборе напряжения судовой электростанции являются соблюдение требований техники безопасности и возможное ограничение массы кабельной сети путем уменьшения площади сечения кабелей, что достигается уменьшением тока нагрузки при данной мощности потребителя в результате повышения напряжения.
В соответствии с Правилами Речного Регистра на выводах судовых генераторов должны быть номинальные стандартные напряжения 27, 115, 230 В — при постоянном, 133, 230 В — при однофазном переменном токе и 230, 400 В при трехфазной системе переменного тока, причем номинальная стандартная частота переменного тока должна быть равна 50 Гц.

При небольших значениях мощности судовой электростанции и ограниченных размерах судна увеличение напряжения обычно не дает существенного снижения массы кабелей.

По типам первичных двигателей генераторных агрегатов судовые электростанции бывают: с двигателями внутреннего сгорания (ДВС), паровыми машинами, газовыми турбинами. При работе генераторов вследствие отбора мощности от главных двигателей судовой энергетической установки различают навешенные генераторы (небольшой мощности), установленные на двигатели, и валогенераторы (приводятся во вращение от главного валопровода).

Использование дизелей в качестве первичных двигателей судовых генераторов весьма целесообразно, так как они экономичны, компактны, автономны и требуют сравнительно несложной и небольшой по времени подготовки к пуску.

В настоящее время согласно государственному стандарту должны применяться дизели с частотой вращения 500, 750, 1000, 1500 об/мин. Высокооборотные дизель-генераторы легче малооборотных, занимают меньше места, дешевле и имеют более высокий к. п. д. Однако они обладают меньшим моторесурсом и очень шумны. Дизели допускают возможность работы с перегрузкой до 10 % номинальной мощности в течение 1 ч.

Судовые дизель-генераторы (ДГ) по способу соединения генераторов с первичными двигателями могут быть:

ДГР — дизель-генераторы рамные, у которых дизель и генератор конструктивно независимы, установлены на общей фундаментной раме и соединены между собой с помощью жесткой или эластичной муфты:

ДГФ — дизель-генераторы фланцевые, статор генератора которых крепится к остову дизеля с помощью фланца, а ротор может иметь один или два подшипника;

ДГМ — дизель-генераторы маховичные; ротор генератора в этом случае крепится непосредственно к коленчатому валу дизеля и является его маховиком.

На грузовых судах в составе электростанции могут быть валогенераторы, работающие вследствие отбора мощности от главного двигателя или гребного вала. Наиболее характерными режимами эксплуатации большинства типов грузовых судов являются режимы, при которых резерв мощности на гребном валу составляет 10—15 % номинальной мощности главного двигателя. В то же время опыт эксплуатации показывает, что мощность, потребляемая от электростанции в ходовом режиме работы судна, обычно не превышает 10 % мощности главного двигателя. Поэтому на грузовых судах имеется реальная возможность в ходовом режиме выключать из работы основные дизель-генераторы и включать генераторы с приводом от гребного вала. Валогенераторы в судовой электростанции экономят моторесурс дизель-генераторов, существенно повышают к. п. д. энергетической установки, уменьшают удельный расход топлива на киловатт-час, а также снижают уровень шума в машинном отделении. Сокращаются эксплуатационные расходы на обслуживание и ремонт дизель-генераторов.

Однако валогенераторы могут работать только на переднем ходу судна при диапазоне изменения частоты вращения главного двигателя в пределах 85 — 105 % номинального значения. Изменение напряжения на зажимах валогенератора допускается в таких же пределах, а частота тока должна быть равна 45—52,5 Гц. Валогенераторную установку в составе электростанции необходимо обеспечивать надежным резервированием за счет других источников электроэнергии (дизель-генератор, аккумуляторная батарея). При значительном снижении частоты вращения главного двигателя валогенератор отключается, и подается сигнал на автоматический запуск дизель-генератора. Система автозапуска должна выполнять пуск, разгон, возбуждение и включение на нагрузку за время, не превышающее 10 с с момента поступления сигнала на запуск. В период переключения нагрузки с валогенератора на дизель-генератор ответственные электроприемники обеспечиваются энергией от аккумуляторной батареи непосредственно или через преобразователь тока. Перерыв в питании ответственных приемников при автоматическом переключении валогенератора на аккумуляторную батарею, а также с батареи на дизель-генератор не должен превышать 3 с.

Не допускается наличие валогенератора в составе судовой электростанции на следующих типах судов: сухогрузных и наливных теплоходах смешанного «река—море» плавания; рейдовых и шлюзовых буксирах-толкачах, паромах; на судах любого назначения, где время использования валогенератора составляет менее 25 % ходового времени.

Наиболее целесообразна установка валогенераторов на грузовых транзитных судах (танкерах, толкачах, буксирах), так как электроэнергия, потребляемая на ходу этих судов, мала, а время использования валогенераторов составляет значительную часть ходового времени.

В качестве приводного устройства к валогенератору обычно используют клиноременную передачу. Зубчатые передачи распространения не получили из-за больших динамических моментов при пуске и реверсе главных дизелей, что приводит к поломке шестерен.

Положительные результаты показывает опыт использования муфты свободного хода, передающей вращающий момент только в одном на-правлении. Применение муфт свободного хода одновременно у валогенераторов и дизель-генераторов даст возможность переводить приемники на питание от валогенератора к стояночному дизель-генератору и обратно без перерыва.

В состав судовых электростанций, кроме дизель-генераторов и валогенераторов, входят трансформаторы, преобразователи тока, аккумуляторные батареи. Трансформаторы применяют главным образом для понижения напряжения до 36, 24, 12 В с целью обеспечения безопасности использования переносного освещения, электроинструмента и т. д. Трансформаторы обеспечивают разъединение электрических сетей на отдельные группы.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: