Кудин Е.В.

2
3
Список условных сокращений
ДЭУ – дизельная энергетическая установка;
КПД – коэффициент полезного действия;
ВМТ – верхняя мёртвая точка;
ГД – главный двигатель;
ДГ – дизель-генератор;
АДГ – аварийный дизель-генератор;
АБ – аккумуляторная батарея;
КС – камера сгорания;
СОД – среднеоборотный двигатель;
ТО – техническое обслуживание;
ТНВД – топливный насос высокого давления;
ТСВД – топливная система высокого давления;
СЭУ – судовая энергетическая установка;
ДАУ – дистанционное автоматизированное управление;
ЦПУ – центральный пост управления;
ЦПГ – цилиндропоршневая группа;
ВПУ – валоповоротное устройство;
ВТЭ – водо-топливная эмульсия;
4
L - длина судна по ГВЛ, м;
B – ширина судна, м;
Т – осадка судна, м;
V – объемное водоизмещение судна, м3;
 – коэффициент общей полноты;
 - коэффициент полноты площади мидель-шпангоута;
 - коэффициент полноты площади грузовой ватерлинии;
 - массовая плотность воды, кг/м3;
 - кинематический коэффициент вязкости, м2/с;
g – ускорение свободного падения, м/с2;
s – скорость судна, узлы;
 - скорость судна, м/с;
Fr - число Фруда;
Re – число Рейнольдса;
 - коэффициент полного сопротивления;
f0, w, r – коэффициенты трения, волнового и остаточного сопротивления;
v – коэффициент вязкостного сопротивления;
n – корреляционный коэффициент (надбавка на шероховатость) ;
а – коэффициент сопротивления выступающих частей;
5
EPS – буксировочная мощность, кВт;
Np – мощность, подводимая к гребному винту, кВт;
возд – коэффициент воздушного сопротивления;
S – ход поршня, м;
D – диаметр поршня, м;
λ – отношение радиуса кривошипа к длине шатуна;
ε0 – геометрическая степень сжатия;
QH - теплота сгорания топлива, кДж/кг;
 - коэффициент избытка воздуха;
Vh - рабочий объем цилиндра, м3;
Vb - объём цилиндра в точке «b», м3;
Vс - объем камеры сжатия, м3;
Рs, Тs – давление и температура наддувочного воздуха, МПа;
Тг - температура остаточных газов, 0С;
Pc, Tc – давление и температура в конце сжатия, бар и К;
Pz, Tz - максимальное давление и температура сгорания, бар и К;
Pb, Tb – давление и температура в конце расширения, бар и К;
Та - температура смеси в точке «а», К;
tст - подогрев воздуха от стенок цилиндра, 0С;
г – коэффициент остаточных газов;
6
н - коэффициент наполнения;
Pi - индикаторное давление, МПа;
Ni - индикаторная мощность, кВт;
Pe - среднее эффективное давление, МПа;
Ne - эффективная мощность, кВт;
gц - цикловая подача топлива, кг/цикл;
gi - удельный индикаторный расход топлива, кг/(кВт ч);
i - индикаторный КПД;
м - механический КПД;
qг - относительная потеря c газами;
m - показатель политропы расширения газов в период предварения выпуска;
φа - коэффициент продувки;
ψа - доля потерянного хода поршня;
А1,
А2,
А3
–
геометрическое
время-сечение
предварения
выпуска,
принудительного выпуска, продувки;
μвп – коэффициент расхода;
γнп – коэффициент остаточных газов к моменту начала продувки;
Тнп – температура газов к началу продувки, К;
μсв – коэффициент истечения;
Ψd – коэффициент потерянного хода поршня по точке «d»;
7
β - коэффициент учитывающий увеличение расхода газов по сравнению с
воздухом на величину расхода топлива;
с р.в, с р.г - средняя теплоёмкость воздуха и газов, кДж/кгК;
Gч , Gs - Часовой расход топлива и воздуха на двигатель, кг/ч;
ζф - коэффициент потери давления в фильтрах;
ζво - коэффициент потери давления в воздухоохладителе;
ζг - коэффициент потери давления в выпускном трубопроводе до турбины;
ζот - коэффициент потери давления в выпускном трубопроводе после турбины;
ζп - коэффициент потери давления при продувке;
ηтк – КПД газотурбонагнетателя (турбокомпрессора);
ηт – эффективный КПД турбины;
8
ВВЕДЕНИЕ
В данном дипломном проекте производится расчёт ходкости для танкера
дедвейтом 114000 тонн. Таким образом, определяется потребная мощность
судовой энергетической установки, позволяющей судну развивать проектную
скорость хода 15,3
удовлетворяет
узлов. Выбирается главный двигатель, который
современным
требованиям,
которые
предъявляются
судовладельцами к его экономичности, массогабаритным показателям и
надёжности, гарантирующим низкие затраты на топливо, техническое
обслуживание и ремонт.
Двигатель
производится
на
основании
рекомендаций
фирмы
двигателестроителя, что позволяет наилучшим образом и с наименьшими
затратами обеспечить потребности двигателя в смазке, охлаждении и т.д.
В
разделе
судоремонта
рассматривается
анализ
технического
обслуживания и ремонта поршней . В разделе автоматизации освещается
вопрос AutoChief® C20
Также,
в
разделе
БЖД
производится
выбор
противопожарного
оборудования соответствующего требованиям регистра и выбор оборудования
для системы защиты окружающей среды – соответствующего современным
международным требованиям по предотвращению загрязнения моря.
9
СОДЕРЖАНИЕ.
1.Расчет ходкости судна
1.1 Исходные данные……………………………………………………………..12
1.2 Расчет элементов гребного винта, скорости хода и потребной
мощности силовой установки судна……………………………………………15
2.Описание двигателя и расчет рабочего процеса
2.1. Описание конструкции двигателя 6S60MC-C…………………………….28
2.2. Определение основных размеров цилиндра……………………………..31
2.3 Расчет рабочего цикла……………………………………………………...32
3.Расчет судовой электростанции
3.1 Выбор типа судовой электростанции…………………………………….51
3.2 Расчет нагрузки судовой электростанции………………………………..52
3.3. Выбор источников электроэнергии………………………………………55
4. Контроль рабочих процессов с использованием электронной системы
индицирования PMI system.
4.1 Что такое Система PMI?..................................................................................57
4.2 Основа системы……………………………………………………………....59
4.3 Главные Особенности…………………………………………………….…61
4.4 Дополнительные функции………………………………………………..…65
4.5 Установка аппаратных средств……………………………………………66
4.6 Обслуживание, проверка и настройка…………………………………..….75
4.7 Поиск неисправностей…………………………………………………..…...80
10
5. Техническое обслуживание, дефектация и ремот поршня
5.1 Описание конструкции поршня…………………………………………..….84
5.2 Характеристики дефекты поршней……………………………………….…86
5.3 Дефектация поршня………………………………………………………...…90
5.4 Ремонт поршня…………………………………………………………………92
6.Безопасность жизнедеятельности
6.1. Cистема пожаротушения………………………………………………….94
6.3. Охрана окружающей среды……………………………………………….99
6.4. Чрезвычайные ситуации…………………………………………………...104
7.Автоматизация процессов судовых энергетических установак
1. Обзор…………………………………………………………………………...108
2. Функции системы защиты…………………………………………………..117
3.1. Обзор………………………………………………………………………..127
8.Экономическое обоснование дипломного проекта………………………...133
Список литературы…………………………………………………………….136
11
1. РАСЧЕТ ХОДКОСТИ СУДНА
1.1 Исходные данные
Тип судна - Танкер
Длина расчетная L= 250 м;
Ширина по ГВЛ B= 44 м;
Осадка расчетная, средняя T= 21 м;;
Коэффициент общей полноты δ=0,7;
Коэффициент полноты мидель шпангоута β=0,99;
Мощность главного двигателя Ne ном = 14280 кВт;
Тип СЭУ – ДВС
Количество гребных винтов и рулей – Zp=1;
1.1.2 Расчет сопротивления воды движению судна и буксировочной мощности
Площадь смоченной поверхности корпуса судна без выступающих
частей:
Площадь выступающих частей:
Площадь полной смоченной поверхности:
12
Для расчета остаточного сопротивления воспользуемся результатами
испытаний систематической серии №4 как наиболее подходящей по
геометрическим соотношениям. Результаты расчета приведены в таблице 1.1.1
Таблица 1.1.1
Расчет сопротивления воды движению судна и буксировочной мощности с
использованием данных серии №4.
1.
Vs, уз
12
13
14
15
16
2.
V, м/с
6,17
6,68
7,20
7,71
8,22
3.
V^2,
м^2/с^2
38,04
44,65
51,78
59,44
67,63
4.
Fr
0,125
0,135
0,145
0,156
0,166
5.
Re*10^-9
0,96
1,04
1,12
1,20
1,28
6.
ζf0*10^3
2,1
2,099
2,097
2,085
2,05
7.
ζr*10^3
0,51
0,66
0,7
0,72
0,735
8.
Kδ
0,36
0,42
0,432
0,440
0,450
9.
KL/B
0,300
0,390
0,420
0,440
0,460
10. KB/T
1,060
1,081
1,090
1,095
1,100
11. ζr*10^3
0,058
0,117
0,138
0,153
0,167
12. ζn*10^3
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
13. ζa*10^3
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
14. ζ*10^3
2,308
2,166
2,185
2,388
2,667
R*10^-3
15. Кн
731
804,7
942
1181
1501
16. EPS(КВТ)
4508
5377
6777
9106
12346
13
Результаты расчѐтов, выполненных в таблице 1.1.1 представим в виде графиков
зависимостей полного сопротивления и буксировочной мощности от скорости
судна: R = f (VS) и EPS = f (VS) на рисунке 1.1.1 и 1.1.2 соответственно
Рисунок 1.1.1 График зависимости полного сопротивления от скорости судна.
14
Рисунок 1.1.2 График зависимости буксировочной мощности от скорости
судна.
1.2 Расчет элементов гребного винта, скорости хода и потребной мощности
силовой установки судна
1.2.1 Выбор конструктивного типа движителя, ориентировочных значений
скорости хода судна и диаметра гребного винта
15
Принимаем в качестве движителя цельнолитой гребной винт. Материал
изготовления гребного винта – бронза АЖН- 9-4-4.
Для выбора значения DОР используем диаграмму 1, стр.11. Ориентировочное
значение скорости определяется по графику EPS = f (VS), для EPS=9282 кВт
VsOP  15 уз.
= 9282 / 0,65 =14280 кВт
Ne ном =
Для определения Dор найдѐм скорость обтекания гребного винта:
'
Vas =Vs·(1- wt )
Для грубой оценки ωт используем формулу Тейлора:
'
где: wt - коэффициент попутного потока.
wt' = 0,5 ·   0,05
wt' = 0,5 · 0,7  0,05 = 0,3
Vas= 15· (1  0,3) = 10,85 уз.
Из диаграммы 1, стр.11 находим: Dор  8 м
Проверяем выбранное значение DОР с точки зрения расположения гребного
винта за кормой.
В соответствии с рекомендациями:
Dпред = 0,72 · Тср = 0,72 · 21= 15,1 м
Значение Dпред много больше Dор, поэтому для дальнейших расчѐтов
принимаем: Dор = 8 м и Vs = 15 узлов.
1.2.2 Определение коэффициентов взаимодействия гребного винта с корпусом
судна
Коэффициент попутного потока определяем по формуле Холтропа:
16
где:  =
расчѐтов)
м2 - смоченная поверхность корпуса судна (из предыдущих
Сv - вязкостная составляющая коэффициента полного сопротивления корпуса
=

- коэффициент продольной полноты

=0,7/0,99=0,707
 - коэффициент продольной полноты;
44 ·16232 · 0,0023
w
Т
=
8· 21
·(
0,066 1,22· 0,0023
44
+
) + 0,246·
·
21
8· (1 - 0,707)
250 · (1 - 0,707)
0,097
0,114
+
= 0,292
0,95 - 0,707 0,95 - 0,7
Полученное значение ωт проверяем по формуле Э. Папмеля:
wt  0,165 · ·
m
3
V
- wt
D
wt - поправка на влияние числа Фруда
Fr 
0,514 ·VsЗАД
L·g
17
 w т = 0, т.к. число Fr=0,186 < 0,2
w
т = 0,28
m
3
V
D
T =0,165· 0,75
3
71600
- 0  0,012
6,5
Принимаем окончательно: ωт =0,28
Коэффициент
засасывания
определяем
по
формуле
2
Холтропа: t =
0,142 ·
44
0,002 · 250
D
B
0,002 · L
+ 1,059
- 0,005 =
+ 1,059 · - 0,142 ·
250
44 · (1· 0,707 )
B·T
L
B · (1 - )
82
- 0,005 = 0,201
44 · 21
Полученное значение проверяем в соответствии с рекомендациями:
0,5ωт ≤ t ≤ 0,7ωт. Окончательно принимаем: t = 0,201
Коэффициент неравномерности поля скоростей в диске гребного винта
принимаем:
i1 = 0,99 - коэффициент влияния на упор;
i2 = 0,99 - коэффициент влияния на момент;
i = i1/i2 = 1 - коэффициент влияния неравномерности потока на кпд гребного
винта;
Коэффициент влияния корпуса судна определяем по формуле:
R 
1  t i1 1 - 0,201 0,99
 
·
= 1,12
1  T i2 1 - 0,28 0,99
1.2.3 Определение числа лопастей и дискового отношения гребного винта и
выбор расчетной диаграммы
Дисковое отношение гребного винта определяем по диаграмме:
18
Для входа в диаграмму уточняем значение:
Vas= Vs op
= 15·(1 0,28)=10,8уз
Для определения дискового отношения  используем диаграмму:
Dор = 8 м, Nе ном = 14280 кВт определяем: θ = 0,6
Для выбора числа лопастей гребного винта определяем коэффициент
нагрузки гребного винта по упору:
р = 9,64 ·
η ·R
K
1,12 ·1180·103
= 9,64 ·
= 1,61
ρ · (1 - ω ) · V 2 · D 2
1025· (1 - 0,28) ·15 2 · 82
T
S
op
Т.к. ζр < 2,5 то в соответствии целесообразно принять число лопастей Z=6
Расчетная диаграмма T6-65.
1.2.4 Учет механических потерь в линии валопровода
Исходя из того, что МО судна находится в корме, принимаем:
ηпер = 1 и ηвал = 0,99
1.2.5 Выбор расчетного режима при проектировании гребного винта
Для судов с паротурбинными, газотурбинными и электрическими
силовыми установками изменение внешних условий (обрастание корпуса и
винта, ветер, волнение) лишь незначительно отражается на параметрах работы,
т.к. ПТУ, ГТУ и ЭУ обеспечивают практически полную мощность в достаточно
широком диапазоне снижения частоты вращения. Поэтому гидродинамическое
утяжеление гребного винта, вызванное воздействием неблагоприятных
внешних условий, не оказывает определяющего влияния на выбор расчѐтного
режима гребного вина, как это имеет место у судов с ДВС. Учитывая
вышеизложенное, при выборе расчѐтного режима гребных винтов судов, с
ПТУ, ГТУ и ЭУ.
19
Следовательно при плавании судна с δ=0,7, сроке докования 24 мес. и
преимущественно в cеверных широтах принимаем коэффициент увеличения
частоты вращения К=1,045.
Принимаем: nрасч = nном , Nе расч = N е ном / К3 .
1.2.6 Расчет потребной мощности силовой установки и оптимальных элементов
гребного винта, при заданной скорости хода судна
Расчет исходных данных для определения наибольшей скорости выполнен
в табл.1.2.1
Таблица 1.2.1
Расчет исходных данных для определения мощности и частоты вращения
силовой установки и оптимальных элементов гребного винта
Vs(уз)
12
13
14
15
16
Vp(м/с)
8,10
8,78
9,45
10,13
10,80
Knq
2,87
3,17
3,48
3,79
4,11
I
0,39
0,42
0,45
0,48
0,51
H/D
0,87
0,91
0,95
0,99
1,03
η0
0,52
0,56
0,59
0,62
0,64
D(м)
8,6
8,4
8,2
8
7,8
η
0,70
0,73
0,66
0,77
0,79
EPS(кВт)
4508
5377
6777
9106
12346
Ne(кВт)
6708
7753
9542
12448 16279
По результатам расчета строим графики (Ne , D, I, H/D) на рисунках 1.2.1 –
1.2.4, по которым находим для Nеном=14280кВт:
20
Рисунок 1.2.1 Зависимость относительной поступи ГВ от скорости судна.
Рисунок 1.2.2 Зависимость конструктивного шагового отношения от скорости
судна.
21
Рисунок 1.2.3 Зависимость диаметра гребного винта от скорости судна.
Рисунок 1.2.4 Зависимость эффективной мощности ГД от скорости судна.
22
D= 8 м; J= 0,48; H/D=0,99.
1.2.7 Проверка гребного винта на кавитацию
Проверку производим по формуле:
 расч 
(1,5  0,35 z ) R
0.2

,
2
( P0  gh0  PV ) D
ZP
где Ро =101300 Н/м2 – атмосферное давление
h0 - заглубление оси гребного винта:
h0 = T-(D/2+0,2)=21-(8/2+0,2)=18
Сопротивление судна R при скорости 17,1 уз по графику на рисунке 1.1
R = 1040 кН принимаем PV=1225 Н/м2 .
θ
расч
=
(1,5 + 0,35 · 6) ·1180000
(101300 + 1025· 9,8 ·18 - 1225) ·82
+
0.2
= 0,5
1
θ > θрасч, т.е. дисковое отношение рассчитанного гребного винта обеспечивает
отсутствие кавитации.
1.2.8 Конструктивные характеристики гребного винта
На основании выполненного расчета примем окончательно следующие
конструктивные элементы гребного винта.
Диаметр гребного винта D=8 м;
Конструктивное шаговое отношение H/D= 0,99;
Дисковое отношение θ = 0,6;
Число лопастей z= 6;
23
Направление вращения – правое;
Материал – бронза АЖН-9-4-4.
1.2.9 Выбор двигателя
В соответствии с полученной мощностью Ne потр=14280кВт выбираем в
качестве главного двигателя двигатель фирмы MAN B&W номинальной
мощностью 14280 кВт и номинальной частотой вращения при прямой передаче
n=115 об/мин. Двигатель подобран специально с учетом потерь на износ
деталей ЦПГ, топливной аппаратуры и др. при периоде докования 24 мес. Для
обеспечения заданной скорости 16 уз. двигателю необходима мощность 12400,
что и является эксплуатационной мощностью, при 101 об/мин.
1.2.10 Расчет паспортных характеристик и построение паспортной диаграммы
Расчет паспортных характеристик выполнен в таблице
следующих табличных значений n и J:
n=(0,8;0,9;0,97;1,0;1,045)nНОМ;
2.3 для
J=0,30;0,35;0,4;0,47;0,5.
Паспортная диаграмма построена на рисунке1.2.5.
Таблица 1.2.2
Данные паспортной характеристики сведенные в таблицу
Коэффициент
ы упора тяги
I и момента
0,8*nн
0,9*n
н
0,97*n
н
nн
k*nн
n
92,00
103,5
0
111,55
115,0
0
120,2
0
nc
1,533
1,725
1,859
1,917
2,00
Скорость
nс^
, тяга,
2
мощност
ь
nс^
2,351
2,976
3,457
3,674
4,013
3,605
5,133
6,426
7,041
8,040
24
3
Kt=
0,16
Vs
уз
7
7
8
8
9
Ke=
0,128
Pe
кН
1 262
1 597
1 855
1 972
2 154
14
561
0,2 Kq=
0,01
Ne
кВт
6 529
9 296
11 638
12
751
Kt=
0,13
Vs
уз
10
11
12
12
13
Ke=
0,104
Pe
кН
1 025
1 298
1 507
1 602
1 750
15
417
0,01
Ne
кВт
6 913
9 843
12 322
13
501
Kt=
0,1
Vs
уз
13
15
16
17
17
Ke=
0,080
Pe
кН
789
998
1 159
1 232
1 346
13 007
14
252
16
274
0,3 Kq=
0,4 Kq=
0,01
Ne
кВт
7 297
10
389
Kt=
0,08
Vs
уз
16
18
19
19
20
Ke=
0,064
Pe
кН
631
799
928
986
1 077
13 418
14
702
16
787
0,4
7 Kq=
0,01
Ne
кВт
7 527
10
717
Kt=
0,07
Vs
уз
17
19
20
21
22
Ke=
0,056
Pe
кН
552
699
812
863
942
7 681
10
936
13 692
15
002
17
130
0,5 Kq=
0,01
Ne
кВт
25
26
1.2.11 Выводы
Пользуясь диаграммой, находим:
1) Скорость хода судна в эксплуатации в грузу с чистым корпусом при
nном=112 об/мин - VS = 15,3 уз. Мощность Ne = 12500 кВт.
2) Запас мощности при движении судна с VS = 15 уз, при nном = 112 об/мин в
грузу с чистым корпусом:
N 
e
N
-N
еном
е  14280 - 12500 100 %  12 ,5 %
N
14280
еном
3) Эксплуатационная скорость хода судна в средних эксплуатационных
условиях при возросшем на 20 % сопротивлении среды движению судна:
VS ЭКС =14,4 уз, при nэкс = 112 об/мин и Ne = 12250 кВт.
27
2.ОПИСАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ И РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ПРОЦЕСА
2.1. Описание конструкции двигателя 6S60MC-C
Система смазки
Для смазывания рамовых, шатунных подшипников, подшипников
распределительного вала, упорного подшипника применяется принудительная
система смазки. От этой же системы масло отбирается на охлаждение поршней,
на смазку цепного привода ГТК и т.д.
Масляный насос подает масло в циркуляционную систему смазки. Оттуда
масло распределяется по двум магистралям. По одной, пройдя через
регулируемый клапан, масло подается к рамовым и упорному подшипнику, по
другой масло поступает на смазывание цепного привода, ГТК и через
телескопические трубки к крейцкопфным узлам. Здесь масло распределяется на
охлаждение поршня, смазывание ползунов, крейцкопфного и шатунного
подшипников. Затем масло стекает в поддон и оттуда циркуляционным насосом
подается в циркуляционную систему.
Смазывание цилиндров, поршней и поршневых колец осуществляется
посредством принудительной смазки от лубрикаторов. Масло поступает на
поверхность цилиндров от лубрикаторов через штуцера, ввернутые в отверстия
во втулке равномерно распределенные по ее окружности. По обе стороны от
отверстий выфрезерованы маслораспределительные канавки, направленные под
углом вниз и соединенные друг с другом, образуя кольцевую волновую
канавку, с помощью которой масло распределяется по окружности цилиндра.
Края канавок закруглены в целях образования масляного клина при движении
мимо них поршневых колец.
Система охлаждения:
Система охлаждения состоит из водяных насосов, охладителей,
расширительной цистерны, терморегуляторов, трубопроводов. Водяные насосы
обеспечивают непрерывное движение охлаждающей воды в системе.
Охлаждающая вода подводится в зарубашечное пространство снизу,
поднимается вверх, поступает в каналы крышки цилиндров, оттуда часть ее
возвращается в расширительную цистерну, а часть идет на охлаждение
выпускного клапана, а затем – в расширительную цистерну.
Фундаментная рама:
28
Фундаментная рама состоит из высоких сварных продольных балок,
ужесточенных ребрами, и сварно-литых поперечных балок. К судовому
фундаменту раму крепят длинными болтами (для увеличения их податливости)
с дистанционными чугунными трубками. В кормовом конце фундаментной
рамы в отдельной секции встроены упорный подшипник и цепной привод, в
носовом – расположен демпфер осевых колебаний.
Станина:
Станица имеет конструкцию из двух продольных блоков коробчатой
конструкции. Как и фундаментная рама, станина имеет отдельную секцию для
цепного привода. Фундаментная рама и станина образуют картер двигателя.
Коленчатый вал:
Коленчатый вал полусоставной, состоит из кованых стальных
кривошипов, выполняется заодно с упорным валом. В носовой части
установлены: демпфер осевых колебаний и звездочка цепного привода
механизма уравновешивания моментов второго порядка, на кормовом конце
коленчатого вала – фланец для крепления маховика и соединения с
промежуточным валом.
Распределительный вал:
Распредвал составной, собранный с помощью фланцевых соединений. На
распредвале для каждого цилиндра имеется три кулака: для ТНВД, выпускного
клапана и индикаторного привода. Соединительные фланцы, кулачные шайбы
ТНВД и выпускных клапанов посажены на вал с помощью горячей посадки.
При этом для поворота кулачной шайбы (при регулировке) подается масло под
давлением в пространство между валом и шайбой.
Блоки цилиндров:
Блоки цилиндров соединены резьбовыми соединениям в вертикальных
разъемах. В блоке установлены шпильки для крепления крышки цилиндра. При
этом сплошной отлитый из чугуна ресивер продувочного воздуха объединен с
охлаждающими рубашками блоков цилиндров. Фундаментная рама и блок
цилиндров, установленный на станину, стянуты вместе в единый узел при
помощи сквозных анкерных связей.
Цилиндровая втулка:
29
Цилиндровая втулка прижимается к блоку цилиндра крышкой и может
свободно расширяться вниз при нагревании во время работы двигателя. В
верхней части втулки, между рубашкой и блоком имеется ряд отверстий с
невозвратными клапанами для подачи масла в цилиндр.
Крышка:
В двигателях типа ME крышка полуколпакового типа представляет собой
стальную кованную плиту с выточкой для камеры сгорания. Верхняя часть
цилиндровой втулки и газовый стык перекрываются головкой поршня при его
положении в ВМТ, что обеспечивает снижение термических и механических
нагрузок в верхней части втулки. Уплотнение между крышкой цилиндра и
цилиндровой втулкой обеспечиваются уплотнительным кольцом из мягкой
стали. Для интенсификации охлаждения в огневом днище крышки просверлены
радиальные канала для охлаждающей воды, а в круговом бурте крышки
тангенциальные каналы, подобные каналам в верхней части втулки. Вследствие
близкого расположения охлаждающих каналов к огневой поверхности
температурные перепады концентрируются между каналами и огневой
поверхностью крышки, а температура основной массы крышки остается
приблизительно постоянной, а термические напряжения в ней снижаются.
Существенно снижены и механические напряжения вследствие массивности и
простоты конструкции.
Поршень:
Поршень состоит из двух частей: головки и короткой юбки поршня.
Головка изготовлена из жароупорной молибденовой стали, и также имеет
сверху жароупорное покрытие. Кепы для поршневых колец (имеющих косой
разъем) хромированы по верхней и нижней поверхностям с целью снизить
износ за счет оптимизации пар трения. Два верхних кепа и кольца имеют
увеличенную высоту. Давление газов от днища поршня передается штоку
поршня, а цилиндрическая часть головки значительно разгружена, что
позволило сделать тоньше стенки цилиндрической головки.
Шток прикреплен к головке поршня через стальной цилиндр, пятка штока
входит в вырез поперечины и крепится к ней резьбовым соединением в затяг
четырьмя болтами. Кроме того, шток имеет поверхностное упрочнение рабочей
поверхности, проходящей через сальник.
Выпускной клапан:
30
Выпускной клапан состоит из корпуса с газовым каналом и
направляющей шпинделя. Корпус имеет водяное охлаждение и выполнен из
чугуна. Между крышкой цилиндра и корпусом находится нижняя часть.
Нижняя часть, изготовленная из чугуна и имеющая закаленной седло для
клапана, охлаждается водой по внешнему контуру.
Каждая крышка цилиндра имеет две топливные форсунки. Открытие
форсунки приводится топливом высокого давления, создаваемого ТНВД, а
закрытие осуществляется пружиной. Автоматический золотник обеспечивает
циркуляцию топлива через форсунки и трубки высокого давления и
предотвращает заполнение камеры сгорания топливом в случае заедания иглы
форсунки, при остановленном двигателе. Топливо от золотника и других стоков
отводится в закрытую систему.
2.2. Определение основных размеров цилиндра
По данным [1, § 15.2] двигатели серии SMC выпускаются с диаметрами
цилиндра от 50 до 90 см и цилиндровой мощностью Neц от 1390 до 3800 кВт.
Возможный диапазон числа цилиндров определим по отношению Ne /
Neц = 9,28 – 3,39. Таким образом, возможные значения числа цилиндров 4 – 9.
По условиям наилучшей уравновешенности двигателя принимаем i = 6 [5,
Specification, part 2, p.4]. При этом Neц составит 2380 кВт. Наиболее
подходящим по величине цилиндровой мощности является двигатель 6S60MC
[3, пп. 5 прил. 1]. Приняв основные данные по прототипу, определим ход
30  C  m 30  8,4 1
поршня S 

 2,19 ( м) . Находим диаметр цилиндра, приняв
n
115
pe=19,0 бар:
D
2,4  N e  m
2,4  14280  1

 0,59( м)
  S  i  pe  n
3,14  2,4  6  19  115
(1)
Окончательно принимаем D=0,6 м. Уточняем значение хода поршня
S
S  D     0,6  3,65  2,19 ( м)
 D
Корректируем pе из условия обеспечения заданной мощности, получим
pe 
2,4  N e  m
2,4 14280 1
 20,06 (бар)

  D 2  S  n  i 3,14  0,6 2  2,19 115  6
(2)
31
Окончательно принимаем pe=20,06 бар.
2.3 Расчет рабочего цикла
В настоящей работе расчет рабочего процесса судового дизеля был
произведен методом численного моделирования на ПЭВМ, алгоритм которого
кратко описан ниже.
Рабочий процесс в одном цилиндре дизеля рассчитывается на участке от
начала сжатия до начала выпуска отработавших газов из цилиндра. Моменты
начала сжатия и выпуска определяются по реальным фазам открытия /закрытия
клапанов (окон). В основу расчетов положена система дифференциальных
уравнений, описывающая индикаторный процесс, которая включает в себя:
- уравнение первого закона термодинамики (закон сохранения энергии),
решенное относительно первой производной температуры рабочего тела в
цилиндре по углу поворота коленчатого вала;
- уравнение состояния рабочего тела, решенное относительно давления в
цилиндре в зависимости от температуры, объема цилиндра, массы и газовой
постоянной смеси газов в цилиндре;
- уравнений массового баланса для трех компонентов смеси газов в
цилиндре: 1-чистый воздух; 2-чистые продукты сгорания топлива (при
отсутствии
избытка
воздуха
стехиометрическом
соотношении
топливо/воздух); 3- водяной пар.
- уравнений, описывающих смесеобразование и сгорание топлива в
цилиндре;
- уравнения, описывающего теплообмен со стенками цилиндра.
Численное
решение
системы
дифференциальных
уравнений
осуществляется методом Эйлера-Коши с итерационным процессом. Критерием
сходимости на каждом шаге счета принята температура газов в цилиндре- 1 К.
Текущие значения термодинамических параметров – истинной удельной
изохорной теплоемкости и газовой постоянной – рассчитываются для смеси
чистого воздуха, «чистых» продуктов сгорания и водяного пара с учетом их
текущих массовых долей в смеси. Кроме того, теплоемкость, газовая
постоянная продуктов сгорания и теоретическая масса воздуха для сгорания 1
кг топлива определяются с учетом элементарного состава топлива. Низшая
теплота сгорания топлива рассчитывается по эмпирической формуле в
зависимости от его плотности, вязкости, содержания серы, воды, золы и
механических примесей.
32
Расчет процесса сгорания топлива осуществляется с учетом реального
закона подачи в цилиндр по методике, которая подробно описана в работе [4].
Предусмотрена возможность задания любого закона подачи – однофазного,
двухфазного и др. Продолжительность периода задержки самовоспламенения
рассчитывается по эмпирической формуле в зависимости от давления и
температуры газов в цилиндре в момент начала подачи топлива в цилиндр,
частоты вращения коленчатого вала и цетанового числа топлива. При расчете
рабочего процесса на тяжелом топливе продолжительность периода задержки
самовоспламенения и скорость сгорания топлива корректируются по величине
расчетного углеродно-ароматического индекса (CCAI). Этот показатель
определяется по эмпирической формуле, предложенной фирмой «Шелл», с
учетом перечисленных выше характеристик тяжелого топлива.
Теплообмен между газами и стенками цилиндра рассчитывается по
формуле конвективного теплообмена с учетом текущих параметров и
поверхности теплообмена, коэффициент теплоотдачи от газов к стенке
рассчитывается по эмпирической формуле Эйхельберга.
Решение системы дифференциальных уравнений осуществляется с
постоянным шагом 1 градус поворота коленчатого вала от начала сжатия (точка
a) до момента открытия выпускных органов (точка b). Итогом расчета являются
значения среднемассовой температуры газов в цилиндре и давления на
участках сжатия, сгорания и расширения. Дополнительная полезная работа на
не рассчитываемом участке газообмена оценивается приближенно с учетом
тактности дизеля. Расчет скорости образования окислов азота и ее
интегрирование осуществляется от момента самовоспламенения топлива до
окончания его сгорания.
Математическая модель индикаторного процесса построена на строгих
уравнениях сохранения энергии и массы, поэтому, в принципе, применима для
расчета любого ДВС. Однако отсутствие достаточно простых теоретических
методов расчета смесеобразования и сгорания топлива, теплообмена в
цилиндре и образования окислов азота, пригодных для инженерных расчетов,
обусловило применение для этих целей эмпирических и полуэмпирических
зависимостей, которые применимы для ограниченного класса двигателей.
Выбор исходных данных для расчета рабочего цикла
В пункте 2.1 рассчитаны и окончательны приняты следующие данные:
Диаметр цилиндра D = 0,6 м;
Ход поршня S = 2,19 м;
33
По двигателю-прототипу принимаем значение λш=r/Lш=0,45 (прил. 1,[3]).
Угол начала сжатия (FA) определяется моментом закрытия выпускного
клапана или окна (двухтактный дизель). FA отсчитывается от ВМТ поршня и
всегда отрицателен. Например: угол закрытия впускного клапана равен 72 град.
п.к.в. после НМТ. В принятой системе отсчета углов НМТ соответствует (-180
град. п.к.в.), поэтому FA примем равным (-180+72= -108 град. п.к.в.).
Угол начала выпуска газов (FB) определяется моментом открытия
выпускного клапана (окна), отсчитывается от ВМТ (0 град. п.к.в.) и всегда
положителен. Например: угол открытия выпускного клапана равен 68 град
п.к.в. до НМТ (в принятой системе отсчета углов при повороте коленчатого
вала от ВМТ до НМТ угол изменяется от 0 до +180 градусов), поэтому FB
определится как разность (+180-68=+112 град. п.к.в.)
Геометрическая (номинальная) степень сжатия ε0 представляет собой
отношение максимального объема цилиндра при нахождении поршня в НМТ к
объему камеры сжатия. В большинстве случаев данные по величине ε0 в
технической документации на дизель отсутствуют. Точное определение по
чертежам затруднительно из-за сложного профиля камеры сгорания. В связи с
отмеченным рекомендуется определять ε0 путем расчета, ориентируясь на
экспериментальное значение давления конца сжатия – Pс. Первоначально
задаем приблизительное значение ε0 (для судовых дизелей диапазон ее
значений 15-22).
Давление и температура воздуха в продувочном ресивере (Ps и Ts
соответственно) принимаются по экспериментальным данным. [5]
Для
выбранного двигателя-прототипа значения этих параметров указаны в таблице
в приложении 1 [3].
Температура атмосферного воздуха P0 принимается из нормальных
условий работы двигателя.
Частота вращения коленчатого вала n задана в условии дипломного
проекта n=115 об./мин.
Цикловая подача топлива определяется по формуле:
Qz = 1000 ∙ (Gт ∙ m)/(60 ∙ n ∙ i) = г/цикл,
где: Gт – расход топлива на двигатель, кг/ч;
m - коэффициент тактности (для 2-х тактных ДВС m=1, для 4-х тактных –
m=2);
n – частота вращения, об/мин;
i – число цилиндров.
34
Расход топлива, при отсутствии экспериментальных данных, может быть
определен по формулам:
Gт = (Ne ∙ ge)/1000 кг/ч или Gт = (Ni ∙ gi)/1000 кг/ч,
Где: Ne, Ni – эффективная, индикаторная мощность дизеля
соответственно, кВт;
ge, gi – удельный эффективный, индикаторный расход топлива, г/(кВт-ч).
Угол начала подачи форсункой Tinj необходимо корректировать для более
точного определения давления сгорания Pz.
Продолжительность впрыска топлива Linj принята по рекомендации
приложения [5].
Таблица 2.3.1
Исходные данные для расчета
Показатели
Геометрические характеристики
Диаметр цилиндра D
Ход поршня S
Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна R/L
Геометрическая степень сжатия E0
Угол начала сжатия FA
Геометрическая степень сжатия E0
Угол начала сжатия FA
Угол начала выпуска FB
Начальные условия
Давление в продувочном ресивере Ps
Температура в продувочном ресивере Ts
Температура атмосферного воздуха T0
Параметры режима
Частота вращения коленчатого вала n
Цикловая подача топлива Qz
Угол начала подачи топлива форсункой Tinj
Продолжительность впрыска топлива Linj
Коэффициент избытка воздуха α
Значение
0,6 м
2,19 м
0,45
17,8
-1080
17,8
-1080
1120
3,4 бар
400
300
115 об./мин.
56,9 гр.
-20
210
2,2
Анализ результатов расчета
35
Таблица 2.3.2
Результаты расчета рабочего цикла двигателя-прототипа серии SMC
Индикаторная диаграмма показана на рисунке 1, график распределения
температур рабочего цикла показан на рисунке 2.
Значения эффективных, энергетических и экономических показателей
определяем с учетом принятого механического КПД:
N e  N i   m  (15083  0,92  13876 (кВт), где
Ni  Nц  n  2514  6  15083 (кВт)
p e  p i  m  22 ,36  0,92  20 ,57 (бар);
ge 
gi
m

157,8
 171,5 (кг/кВт  ч)
0,92
36
Полученные в результате расчета значения pe меньше заданного на 1%,
Ne на 2,8%. Значение ge больше заданного на 1,1%. Так как для этих показателей
допускаются отклонения в пределах ± 3,5%, они принимаются как
окончательные.
Отклонения в показателях давления сгорания Pz и давления сжатия Рс
менее 1 бар.
Рисунок 2.1. Развертка индикаторной диаграммы
37
Рисунок 2.2. График распределения температур рабочего цикла
2.4. Расчет системы газообмена
Рисунок 2.3. Конструктивные характеристики органов газообмена
38
Определим основные геометрические параметры органов газообмена.
Продувочные окна. Высота продувочных окон известна из расчета
рабочего цикла hd =ψd ∙S=0,074∙2,19=0,162 м. Определим суммарную ширину
окон, при условии, что они занимают 60 % длины окружности цилиндровой
втулки (см. табл. 3.1, [3]): Σb= 0,6πD= 0,66∙3,14∙0,6 = 1,24 м. Характерные для
прямоточно-клапанного газообмена углы принимаем по рис. 3: α = 17о; β= 90°.
Расчет открытого действительного сечения выполняем по формуле:
1

 1

f пр  b  cos   sin  hd  S 1  1  cos(180      ш sin 2 (180   )  , (3)
2
 2


где Σb – суммарная ширина продувочных окон по зеркалу цилиндра, м;
α, β – соответственно углы между осями окон и радиусом и осью
цилиндра;
φ – переменное значение угла поворота коленчатого вала,
отсчитываемого от НМТ поршня. Результаты расчета сводим в таблицу 3.
Таблица 2.4.1
Результаты расчета открытого действительного сечения окон
0
φ, о.п.к.в.
5
10
15
20
25
30
35
41
(НМТ)
0,193 0,190 0,182 0,168 0,148 0,123 0,091 0,054 0,000
f , м2
пр
Выпускной клапан. По чертежам и эскизам двигателя-прототипа
SMC определены соотношения для геометрических параметров клапана (рис.
3), затем подсчитаны их значения:
диаметр клапана по центру посадочного пояска dкл= 0,3 м; из прил.[5]
диаметр штока клапана dш = 0,063 м; из прил.[5]
диаметр горловины клапана dг = 0,264 м; из прил.[5]
максимальный ход клапана hклmax = 0,075 м; из прил.[5]
Угол конуса посадочного пояска αкл принимаем равным 30о. Зависимость
открытого сечения выпускного клапана fкл, м2, определяется формулой:
f пр  d кл cos  кл hкл  3,1414  0,4  cos 30 0  hкл  1,0877  hкл
(4)
Текущее значение хода клапана определяем как hкл = 0,075∙(hкл/hклмах).
Законы открытия и закрытия клапана принимаем по первому варианту табл.
3.3, [3]. Результаты расчета сводим в таблицу 4.
39
Таблица 2.4.2
φ, 0.п.к.в.
hкл/hклmax
мех упр.
hкл, м2
0
fкл,м2
φ, 0.п.к.в.
hкл/hклmax
hкл, м2
fкл,м2
0
0
0
мех упр.
Результаты расчета
Фаза открытия
5
10
15
0,18
0,44
0,73
0,014
0,033
0,055
20
0,91
0,068
25
1
0,075
0,011
0,027
0,045
0,055
0,061
25
1
0,075
20
0,91
0,068
Фаза закрытия
15
10
0,73
0,44
0,055
0,033
5
0,18
0,014
0
0
0
0,061
0,055
0,045
0,011
0
0,027
Определяем максимальное проходное сечение клапана:
 (d Г2  d Ш2 ) 3,14  (0,264 2  0,0632 )
max
(5)
f кл 

 0,052 (м)2
4
4
Определяем фазу полного открытия клапана:
Δφ=φа+φb-Δφоткр- Δφзакр=68+72-25-25=90 oп.к.в
Принимаем масштабы для построения диаграммы угол-сечение
mf =500 мм/м2; mφ = 1 мм/оп.к.в. Строим диаграмму угол-сечение органов
газораспределения рассчитываемого двигателя:
Результаты обработки диаграммы сведены в таблицу 5.
Таблица 2.4.3
Результаты обработки диаграммы угла сечения
Принудительны
Предварение выпуска
Продувка
Фаза/Параметр
й
F1
F3
выпуск F2
Площадь диаграммы,
461
2502
5035
мм2
Угол-сечение,
м2* у.п.к.в.
0,922
5,004
10,07
(Aφ=F/500)
0,01459420
Время-сечение,
0,001336232
0,007252174
3
м2*с (A=Aφ/(6n))
40
41
Расчет перепада давлений в продувочных окнах
Параметры воздуха в ресивере известны из расчета рабочего цикла: p s =
3,4 бар; Ts = 306 K; Gв = 1,7 кг.
Из рекомендованных диапазонов значений принимаем:
коэффициент истечения для продувочных окон (0,7−0,8) μпр = 0,7;
коэффициент продувки цилиндра (1,45−1,55) φa = 1,45.
Определяем массу воздуха, поступившего в цилиндр в процессе
газообмена Gs=φa∙Gв = 1,45∙1,7 = 2,47 кг.
Рассчитываем значение функции отношения давлений:
 пр 
Gs RTs
105  пр A3 p s

2,47  287  306
 0,2107
105  0,7  0,014594203  3,4
(6)
Согласно рис. 3.1[3] при ψпр = 0,2107 отношение давлений pц/ ps = 0,98.
Полученное значение лежит в рекомендованных пределах (0,97−0,99).
Среднее давление в цилиндре в период продувки p ц = 0,98∙ps =0,98∙3,4=
3,33 бар. Перепад давлений в продувочных окнах pпр= ps − pц = =3,4−3,33 = 0,07
бар.
Расчет перепада давлений в выпускном клапане
Из расчета рабочего цикла известны:
температура смеси в начале сжатия Ta = 335 K;
давление и температура газов в конце расширения pb=10,22 бар;
Tb=1013 K.
Температура газов в цилиндре в начале продувки цилиндра при
политропном расширении с показателем политропы m = 1,3:
m 1
m
1, 31
1, 3
p 
 3,4 
TНП  Tb  s   1013  
 786 К
(7)

p
10
,
22


 b
Средняя температура газов в цилиндре за период принудительного
выпуска Tц рассчитывается по формуле
T  Tа 786  306
(8)
TЦ  НП

 528,7 К
 TНП 
 786 
 ln 

ln 
306


T
 а 
Из рекомендованных диапазонов значений принимаем:
коэффициент истечения для выпускного клапана (0,7 − 0,85) ∙ μвып = 0,85;
коэффициент остаточных газов в цилиндре к моменту начала продувки
цилиндра (0,55−0,65) ∙ γнп= 0,6.
42
Масса газов и воздуха, проходящих через выпускной клапан в течение
фазы принудительного выпуска Gвып= Gв∙ (φa+ γнп − γr − 1) = 1,7 ∙ (1,45 + 0,6 −
0,05 − 1) = 1,7 кг.
Расчетное значение функции отношения давлений:
 пр 
GВЫП RTЦ
10  ВЫП A2 p Ц
5

1,7  287  528,7
 0,323
10  0,7  0,00725217  3,33
5
(9)
Согласно рис. 3.1[3] при ψвып = 0,323 отношение давлений pг/pц = 0,9.
Полученное значение лежит в рекомендованных пределах (0,9−0,95).
Давление в выпускном коллекторе pг = 0,9∙pц =0,9∙3,33 = 3,0 бар. Перепад
давлений в выпускном клапане Δpвып = pц − pг = 3,33 − 3,0 = 0,33 бар.
Общий перепад давлений при продувке цилиндра Δpп = ps − pг = 3,4 − 3,0
= 0,4 бар.
Расчет давления газов в цилиндре к моменту открытия продувочных окон
Из расчета рабочего цикла известны:
- рабочий объем цилиндра Vh = 0,618 м3;
- объем цилиндра в конце расширения Vb = Vh(1− ψb) = 0,618∙(1− 0,216) =
0,485 м3;
- объем цилиндра в момент открытия продувочных окон Vd= Vh(1− ψd) =
0,618∙(1− 0,074) = 0,573 м3;
В течение свободного выпуска объем цилиндра изменяется, поэтому
определим среднее значение объема цилиндра на участке b−d Vср=(Vb+Vd)/2 =
(0,485 + 0,573)/2 = 0,529 м3. Принимаем из рекомендованного диапазона
(0,65−0,85) коэффициент истечения для выпускного клапана μсв = 0,85.
Давление газов в цилиндре к моменту открытия продувочных окон
рассчитываем по формуле:
0,102 p Г
pd 

0 ,115
  СВ A1 Tb
 Vd    p Г 
 0,59  0,1  ln       0,496

V

ср
 Vb   pb 
,
0,102  3,0

 3,38
0 ,115
 0,85  0,00133623  1013
 0,573   3,0 
 0,59  0,1  ln 
  
  0,496

0
,
529
0
,
485
10
,
22






(10)
Полученное значение pd на 0,5 % меньше ps = 3,4 бар. Это
свидетельствует о том, что располагаемое время-сечение предварения выпуска
А1 обеспечивает работу двигателя без заброса газов в продувочный ресивер.
43
Таким образом, выполненный поверочный расчет показал, что принятые
фазы и размеры органов газораспределения обеспечивают нормальное
протекание процесса газообмена для дизеля серии SMC с заданными
мощностью, частотой вращения и принятым уровнем среднего эффективного
давления.
2.5. Определение энергетического баланса в системе наддува
Расчет необходимой мощности компрессоров
Принимаем:
- коэффициент потери давления в фильтрах турбокомпрессоров ξф=0,99
- барометрическое давление рб=1бар
- коэффициент потери давления в воздухоохладителе ξво=0,98
- из расчета рабочего цикла рs=3,4бар
Определим:
- давление воздуха на входе в компрессор р0=ξф ∙ рб=0,97 ∙ 1=0,99бар
- давление воздуха на выходе из компрессора рк=рs/ξво=3,4/0,98=3,47 бар
- степень повышения давления в компрессоре πк=рк/р0=3,47/0,99=3,5.
Относительное повышение температуры в компрессоре рассчитываем по
формуле:
_
 tк  
k 1
k
к
 1  3,5
1, 4 1
1, 4
 1  0,43
(11)
Приняв температуру на входе в фильтр компрессора Т0=300К, определим
удельную работу адиабатического сжатия:
Hк 
_
1,4  1
k 1
RT0  t к 
 0,287  300  0,43  129,84 кДж/кг (12)
1,4
k
Приняв из расчетов рабочего цикла и газообмена значения
коэффициентов продуктов и избытка воздуха φа=1,45; α=2,2; а также G0=14,33
кг – массу воздуха, теоретически необходимую для сгорания одного
килограмма топлива; Gч = Ne ∙ ge=14280 ∙ 0,1715= 2449 кг/ч – расход топлива на
двигатель, рассчитываем по формуле расход воздуха через компрессоры
44
   G  G
ч  1,45  2,2  14,33  2449  31,1 кг/с
3600
0
G  a
к
3600
(13)
Приняв из рекомендованного диапазона адиабатный КПД компрессора
ηак=0,85, определим необходимую мощность центробежных компрессоров:
N G H 
к
к
к 
1
 31,1 129,84 
ак
1
 4750 кВт
0,85
(14)
Приняв среднюю теплоемкость воздуха срв=1,005 кДж/(кг ∙ К), определим
температуру воздуха за компрессором:
T T 
к
0 c
H
рв
к

 300 
ак
129,84
 452 К
1,005  0,85
(15)
Расчет располагаемой мощности газовых турбин
Давление газов перед турбиной определяется с учетом потери давления в
выпускном тракте рт=рs ∙ ξп ∙ ξг. Общий коэффициент потери давления
определяется в виде произведения локальных коэффициентов

общ

ф

во
 
   0,99  0,98  0,98  0,98  0,882  0,822
г от п
Где для коэффициентов потери давления (помимо принятых ранее 

во
(16)
ф
и
) выбраны значения:
 =0,98 – в выпускном трубопроводе турбины;
г

от
=0,98 – выпускном трубопроводе после турбины;
 =рг/рs=3,0/3,4=0,882 – при продувке цилиндра (давление газов за
п
цилиндром из расчета газообмена рг=3,0 бар)
Давление газов перед турбиной рт = рs ∙ ξп ∙ ξг = 3,4 ∙ 0,882∙ 0,98 = 2,94 бар.
Определим степень понижения давления газов турбине πт = рт/рот = ξобщ ∙
πк = 0,822 ∙ 3,5 = 2,88.
Давление газа после турбины рот = рб/ξот = 1/0,98 = 1,02 бар
45
Относительный перепад температур в турбинах определим по формуле:
_
t  1
Т
1
1
 1
 0,239
k 1
1,35  1
1,35
 k
2
,
88
Т
(17)
Температуру газов перед турбиной рассчитываем по уравнению
(показатель адиабаты для газов принимается k=1,35):
q
Н
Г
T T 

T
S (    G  1)  c
а
0
рг
42700  0,45
 306 
 676,6 K
(1,45  2,2  14,33  1)  1,11
Q
(18)
где qг = 0,45 – относительная потеря теплоты с отработавшими газами
Qн = 42700 кДж/кг – низшая теплота сгорания топлива
Срг = 1,11 кДж/(кг ∙ К) – средняя изобарная удельная теплоемкость газов.
Удельная располагаемая работа газов в турбине:
_ 1,35  1
k 1
H 
RT  t 
 0,287  676,6  0,239  179,7 кДж/к
T
T T
k
1,35
(19)
Определим расход газов через турбины по формуле:
G 
T
(    G  1)  G
a
0
ч  (1,45  2,2  14,33  1)  2449  31,77 кг/с (20)
3600
3600
Для изобарного наддува суммарная располагаемая мощность
турбин рассчитывается по формуле:
N
T
 G H   31,77  179,7  0,84  4797 кВт
T T T
(21)
Эффективный КПД газовых турбин принят из рекомендованного
диапазона η=0,84.
Температура газов за турбиной:
46
T 
T
0т
т
H
т

ад.т.  676,6  179,7  0,87  533,4 K
c
1,11
рв
(22)
В последней формуле внутренний КПД турбины определяется при
значении механического КПД турбокомпрессора ηмт=0,95:

ад.т.


т  0,84  0,884
0,95

мт
(23)
Определим, насколько отличается Nт и Nк:
N

 4797 
N   Т  1  100%  
 1  100%  0,97%
N

 4750 
 К

(24)
Таким образом, выполненный поверочный расчет показал, что
располагаемая мощность газовых турбин практически равна необходимой
мощности центробежных компрессоров и, следовательно, энергетический
баланс в системе наддува на расчетном режиме обеспечивается.
Относительная суммарная мощность газовых турбин δт=Nт/Ni=
=4797/15083=0,32 (Ni=15083 кВт – индикаторная мощность двигателя из
расчета рабочего цикла).
Значение δт находится в рекомендованных пределах 0,2-0,4.
Выбор типа и числа турбокомпрессоров
Массовый расход воздуха на двигатель составляет 31,1 кг/с; эффективная
мощность двигателя Ne=14280 кВт. Согласно рис. 6.2 [3] для рассчитываемого
двигателя целесообразно выбрать турбокомпрессор – ТСА66-2 (с аксиальной
турбиной, диаметром рабочего колеса 66 см).
Выбираем коэффициент напора ψк=1,45. Приняв из расчета удельную
работу адиабатного сжатия Нк =129,84 кДж/кг, определим окружную скорость
на периферии колеса компрессора:
47
u 
2
2 H
к  2  129,84  423,2 м/с

1,45
к
(25)
Плотность воздуха на входе в компрессор при параметрах р 0=0,99 бар,
Т0=300 К составляет
 
0
100  p
0  100  0,99  1,149 кг/м3
R T
0,287  300
0
(26)
Диаметр колеса компрессора определим по формуле
4  G1
4  15,55
К
D 

 0,644 м
К
     u
3,14  1,149  0,098  423,2
0
2
(27)
Условный коэффициент расхода центробежного компрессора в формуле
принят Ф = 0,098.
Более точно осуществить выбор турбокомпрессора
информации, имеющейся на сайте фирмы MAN.
можно
по
Для осуществления условия надежности примем в расчет 2 одинаковых
турбокомпрессора, в таком случае расход воздуха, потребляемый
компрессорами будет равен 15,55 кг на каждый турбокомпрессор. Также при
различных повреждениях в ходе различных условий работы, будет
возможность использовать один турбокомпрессор отдельно.
48
49
Рисунок 5. Типоразмерный ряд турбокомпрессоров ТСА фирмы МАН
Степень повышения давления в компрессоре, согласно расчету,
приведенному ранее, πк=3,5. По данным Vк и πк на рисунке приведена точка,
которая лежит в области параметров прототипа турбокомпрессора ТСА66-2 по
среднему типоразмерному ряду с πк. Таким образом, подтверждается
правильность выбора турбокомпрессора.
Следует отметить, что разница расчетного показателя диаметра =0,644м и
диаметра определенного по типоразмерному ряду =0,66м составляет 2,5%, что
допустимо согласно п.7.1 [3], не более 10 %.
При определении мощности компрессора и газовой турбины были
приняты адиабатный КПД компрессора ηак = 0,84 и КПД турбины ηт = 0,827. Их
произведение определяется КПД турбокомпрессора: ηтк = ηак ∙ ηт = 0,85 ∙ 0,84 =
0,714. Частота вращения ротора турбокомпрессора ТСА66-2 на расчетном
режиме составит:

тк

60  u
2  60  423,2  12253 об/мин
 D
3,14  0,66
к
(28)
50
3 РАСЧЕТ СУДОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
3.1 Выбор типа судовой электростанции
В соответствии с требованиями Правил Регистра РФ на морском судне
должно быть предусмотрено не менее двух основных источников
электроэнергии, при этом выбор количества и мощность источников
электроэнергии определяется режимами силовой установки судна на ходу и на
маневрах. Также при выборе источников электроэнергии должен
обеспечиваться аварийный режим работы судна при выходе из строя основных
источников. Мощность аварийного источника должна обеспечивать
бесперебойную работу систем, необходимых для движения и безопасности
судна на данном режиме.
На судах грузоподъемностью выше 300 рег. т. должен быть
предусмотрен аварийный источник электроэнергии, как правило, аварийный
дизель-генератор (АДГ), расположенный выше палубы водонепроницаемых
переборок и должен обеспечивать в течение определенного времени питание
потребителей, указанных в Правилах Регистра РФ (аварийное освещение,
рулевой привод, радиостанция и т.д.).
Принимая во внимание вышесказанное, принимаем электростанцию
переменного тока (табл.3.1)
Таблица 3.1
Напряжение силовой сети
440 В
Напряжение сети освещения
220 В
Напряжение сети переносного света
12 В
Аварийное напряжение
24 В
Далее приводится расчет мощности электростанции для следующих
режимов работы:

ходовой режим;

маневры;

стоянка без грузовых операций;

стоянка с грузовыми операциями.
51
3.2 Расчет нагрузки судовой электростанции
3.2.1 Расчет мощности электростанции для ходового режима
В соответствии с рекомендуемым стандартом средняя мощность
электростанции (без учета эпизодически работающих потребителей) (кВт):
Рсрх=18 + 0,0285Ne
где Ne - мощность главного двигателя кВт.
Рсрх=18+0,0285·13876= 413,5 кВт.
Мощность электростанции в ходовом режиме с учетом работы бытовых
потребителей или пожарного насоса:
Рх=Рсрх + Рп.н., при Рп.н. > Рбп
Рх=Рсрх + Рбп , при Рп.н.< Рбп ,
где Рп.н. – мощность электродвигателя пожарного насоса;
Рбп – мощность, необходимая для обеспечения работы бытовых
потребителей.
Суммарная производительность стационарных пожарных насосов:
м3 / час,
m=1,68 L  (B + H) + 25 =1,68 250  ( 44 + 21 )+ 25 =214,3
где k=0,008 – коэффициент для судов валовой вместимостью более 1000
регистровых тонн.
Пользуясь таблицей, выбираем 2 центробежных вертикальных пожарных
насоса с подачей Q=400 м3/час, напором 0,39 МПа, приводные
электродвигатели мощностью 110 кВт, при n=1800 об/мин.
Рп.н =220 кВт
Расчетная мощность для обеспечения работы бытовых потребителей:
Рбп=Р1+ Р2+ Р3+ Р4+ Р5+ Р6 , где:
P1 – расчетная мощность для обеспечения работы камбуза, равная суммарной
мощности плит, кВт, принимаем P1 = 60 кВт;
Р2 – расчетная мощность для обеспечения работы
вентиляции, кВт,
принимаем Р2= 34 кВт;
52
Р3 – мощность для обеспечения работы электрооборудования, системы
кондиционирования воздуха (СКВ), кВт; принимаем Р3=62 кВт;
Р4 – расчетная мощность для обеспечения работы электронавигационного
оборудования и радиостанции, принимаем Р4= 40 кВт;
1
D
 ( 8 + 0,56 
) - расчетная мощность сети освещения в функции
η
1000
водоизмещения D судна (здесь η = 0,5 - 0,8 КПД трансформаторов или
Р5 =
преобразователей, обеспечивающих питание сети освещения), кВт,
Р5=
1
161700
 ( 8 + 0,56 
) = 123 кВт;
0,8
1000
Р6 - расчетная мощность для обеспечения работы периодически включаемых
потребителей (систем гидрофоров, компрессоров рефрижераторных камер,
сепараторов топлива и т.д.), кВт, принимаем Р6= 23 кВт.
Рбп=60+34+62+40+123+23=342 кВт
Рбп > Рп.н.
Отсюда получаем:
Рх = 413,5+ 342 = 755,5 кВт.
3.2.2 Расчет мощности электростанции для режима «Маневры»
Во время маневров (прохождение узкостей, перешвартовки, постановки
на якорь) для обеспечения максимальной безопасности в соответствии с
правилами технической эксплуатации на шины ГРЩ подключается резервный
дизель-генератор. Время маневров в общем балансе эксплуатационного
времени судна составляют обычно 1-2%. Поэтому, хотя этот режим и не
является определяющим при выборе мощности и количества вспомогательных
дизель-генераторов, он учитывается при расчете электростанции.
Мощность электростанции на маневрах судна (кВт):
Рм=Рх+0,8 (Рбр + Рк)+Рп.у., где:
Рх - расчетная мощность для обеспечения ходового режима, кВт;
Рбр - мощность, потребляемая электродвигателями гидравлической
системы , кВт;
Рк = 30 кВт - мощность, потребляемая электродвигателем компрессора
53
пускового воздуха, кВт.
Рп.у = 700 кВт. – мощность подруливающего устройства
Брашпиль выбирается по калибру цепи d:
d= St N С , где:
S=1 для судов с неограниченным районом плавания;
t=1,55 – для цепей повышенной прочности;
NС – характеристика якорного снабжения
NС = D2/3 +2Bh+0,1A, где:
D =161700 т – весовое водоизмещение судна;
h = 7 м - условная высота от летней грузовой ватерлинии до верхней кромки
настила палубы у борта самой высокой рубки, имеющей ширину более 0,25 В;
А = 2000м2 – площадь парусности в пределах длины судна L, считая от летней
грузовой ватерлинии.
Принимаем цепь калибром d=87 мм и устанавливаем гидравлический
брашпиль с приводом от гидравлической системы мощностью 120 кВт.
Рбр=40 кВт,
Рм=755,5+0,8·(40+30)+700 =1511,5 кВт.
3.2.3 Расчет мощности электростанции для режима «Стоянка без
грузовых операций»
Средняя мощность электростанции (кВт) :
Рср ст=11+0,002D,
где D — водоизмещение судна, т.
Рср ст=11+0,002·161700 =334,4 кВт.
Мощность электростанции с учетом работы бытовых потребителей (кВт),
необходимых на стоянке судна в порту без грузовых операций:
54
Рст=Рср ст+Рб.п ,
Рст= 334,4+342 =676,4 кВт.
3.2.4 Расчет мощности электростанции для режима «Стоянка с грузовыми
операциями»
Мощность электростанции
грузовыми средствами (кВт):
с
производством
грузовых
операции
Рст гр=Рст + Рk +Ргр.об, где
Рk= Кс n Рк
Кс – 0,6-0,7 – коэффициент спроса, принимаем Кс = 0,7 ,
n - количество котлов, принимаем n = 1,
Рk – мощность оборудования котлов,
Ргр.об - мощность оборудования для выполнения грузовых операций
Рk=0,7·1·38,9 = 27,2 кВт
Ргр.об=1400 кВт
Рст гр= 676,4+27,2+1400=2103,6 кВт.
3.3. Выбор источников электроэнергии
По полученным значениям загрузки электростанции в различных
режимах эксплуатации судна Рх, Рм, Рст, Рст.гр производим предварительную
комплектацию силовой установки вспомогательными дизель-генераторами.
Выбор мощности типов вспомогательных дизель-генераторов следует
производить с таким расчетом, чтобы на ходу судна потребности в
электроэнергии обеспечивались одним из работающих ДГ при коэффициенте
загрузки 0,7-0,8. Режимы маневров и стоянки с грузовыми операциями должны
обеспечиваться двумя работающими дизель-генераторами.
Таблица 3.2
55
Режим
Ходовой режим
Нагрузка
755,5 кВт
Маневры
1511,5 кВт
Стоянка без грузовых операций
676,4 кВт
Стоянка с грузовыми операциями
2103,6 кВт
Для данного судна принимаем к установке:
 3 вспомогательных дизель-генератора Caterpillar 35/12B мощностью
1200 кВт;
 1 аварийный дизель-генератор Caterpillar C32 мощностью 800 кВт.
56
4. КОНТРОЛЬ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЫ ИНДИЦИРОВАНИЯ PMI SYSTEM,
4.1 Что такое Система PMI?
Система PMI разработана, для того, чтобы предоставить инженерам и
обслуживающему персоналу на судах и на электростанциях с портативным
компьютеризированным инструментом, измерять давления в цилиндрах на
двух- и четырехтактные двигателях фирмы MAN B&W.
Главные преимущества Системы PMI:
-Простота в использовании и необходимость только одного человека, для
измерений.
-Чувствительный, но все же надежный в эксплуатации Преобразователь
Давления и
блок командоаппарата PMI.
-Универсальная триггерная схема. Работает со множеством различных
датчиков (датчик угла поворота, неконтактный светоизлучающий датчик) для
определения угла/вращения коленчатого вала. Этот датчик преобразовывает
большое количество импульсов угла/положения коленчатого вала для
оптимальной точности.
-Быстрый, надежный результат. Для того, чтобы получить полный
комплект результатов измерения, необходимо потратить менее 10 минут.
-Превосходная точность по сравнению с традиционными устройствами
индицирования,
включая
другие
компьютеризированные
системы
для
измерений на дизельных двигателях.
57
4.2 Основа системы.
Схематически Система PMI показана на Рис. 4.1
Автономная
пьезоэлектрический
версия
системы
преобразователь,
использует
хорошо
высокоэффективный
доказанной
конструкции,
который закреплен на индикаторном кране головки цилиндра, от которого
измеряется цилиндрическое давление.
Преобразователь вручную перемещается от одного цилиндра к другому
между каждым измерением, и поэтому менее уязвим для агрессивной
окружающей среды камеры сгорания в течение очень короткого периода
времени. Этот принцип приводит к очень надежным и стабильным измерениям.
Для
индицирования,
цилиндрическом давлении
которое
точно
описывает
изменение
в
по каждому циклу работы двигателя, давление,
измеренное датчиком, должно быть синхронизировано с движением двигателя.
Система PMI разработана, под использование с различными типами датчиков
коленчатого вала, например:
- датчик угла поворота: деталь в неразборном корпусе, которая
прикреплена к коленчатому валу двигателя через эластичную муфту. Содержит
внешне ведомый, оптически закодированный диск. установленный между
внутренним источником света и датчиком.
- LE-датчик: пара датчиков светового излучения, которые улавливают
свет, отраженный от непрерывной полосы ленты-зебры, прикрепленной на
ведущем вале двигателя.
-
PD-датчик:
пара
датчиков
близости,
которые
основаны
на
индуктивности. Они обнаруживают вращение маркера ВМТ, отдельных зубов
шестерни
или разработанного
триггерного
кольца в кормовой части
коленчатого вала.
Все типы датчиков производят цепь электрических импульсов, которые
используются для обнаружения положения коленчатого вала. Кроме того, они
58
производят отдельный импульс, который используется для синхронизации
Системы PMI с положением ВМТ Цилиндра № 1.
Таблица 4.1
Датчики коленчатого вала, используемые в системе PMI.
Как обозначено в Таблице 2-1 выбор соответствующего положения
Датчик
Тип двигателя
Главные и
Датчик угла
вспомогательные
поворота
двигатели с/без
отбора мощности
Установка
На коленчатый
вал через
Лента
LE-датчик и
вспомогательные
прикрепляется на
лента-зебра
двигатели с/без
свободную часть
отбора мощности
ведущего вала
PD-датчик
вспомогательные
двигатели с/без
отбора мощности
Не требует
эластичную муфту
Главные и
Главные и
Обслуживание
Лента должна
содержатся в
чистоте
Управляется от
зубчатого колеса
Противостоит
или триггерного
всем
кольца на
разрушениям.
двигателе
коленчатого вала и ее связи с Системой PMI (см. Рис. 2-2), зависит от
компоновки двигателя.
С датчиком угла поворота точное число импульсов угла/положения
коленчатого вала произведено (например, 1024) за оборот коленчатого вала, в
то время как с другими датчиками количество импульсов зависит от диаметра
ведущего вала или числа зубов на шестерне или тиггерного кольца на
двигателе.
59
Импульс датчика коленчатого вала от двигателя сначала подается на
промежуточный блок или делитель частоты и затем на распределительный
блок. Оттуда сигнал передается портативному PMI контроллеру, который
соединен с преобразователем давления и служит нервным центром отдаленной
системы управления измерениями.
Все оборудование запитано от внешнего источника постоянного тока 24
V
и за исключением преобразователя давления и портативного PMI
Контроллера, установлено жестко вместе с двигателем. И PMI контроллер и
распределительный блок включают соответствующие интерфейсы связи,
необходимые, для сбора данных и автоматической передачи их компьютер. Для
последующего
вычисления,
показа
и
хранения
данных,
используя
персональный компьютер (ПК), должно быть установлено программное
обеспечение, поставляемое с системой PMI.
4.3 Главные Особенности
4.3.1 Представления измерения давления.
Цилиндрические измерения давления, которые собраны и сохранены в
базе данных системы PMI, могут быть рассмотрены на персональном
компьютере, с использованием трех различных графических способов
представления. Они включают Диаграмму PT (Рис. 4.3), а так же Диаграмму PV
и графики Баланса.
60
Рис 4.3. PT-диаграмма.
В особом случае диаграммы PT (см. Рис. 6.3), каждую кривую
показывают по полному рабочему циклу двигателя, то есть давление [бар] в
зависимости от угла поворота коленчатого вала [градусы], но построенную
относительно общего ВМТ, для того, чтобы легко сравнить с другими кривыми.
В PV диаграммах, цилиндрическое давление показывают в зависимости
от относительного объема [%] цилиндра, в то время как в графиках баланса
показано давление сжатия Рcomp, максимальное давление Рmax и среднее
индикаторное давление Pi всех цилиндров.
61
Рис. 4.4. PV-диаграмма.
Рис. 4.5. Диаграмма баланса.
PT и PV диаграммы
также включают панель инструментов. Это
позволяет включить и отключить отображение сетки, отображение курсора и
отдельных кривых, показанных для каждого из цилиндров, просто нажимая на
соответствующие кнопки мышью.
62
Точно так же, перемещая мышь по любой части кривых давления можно
изменить масштаб изображения и получить увеличенное представление
выделенной области.
Рис. 4.6. Увеличение области на PT-диаграмме.
4.3.2 Расчетные значения.
Помимо альтернативных графических представлений для рассмотрения
измерения, информация может также быть получена в табличной форме. Для
двухтактных и четырехтактных двигателей в таблице представлены: давление
сжатия Рcomp, максимальное давление Рmax, давление наддува Рscav, и частота
вращения. В добавлении, к двухтактным двигателям представлены среднее
индикаторное давление Pi и эффективная мощность Ne. Также заданно для
двухтактных двигателей вычисление значения для 'VIT', регулировочной
шайбы и настройки топливных насосов. Они указывают, насколько показатель
каждого из цилиндров должен быть настроен, для уравновешивания двигателя
должным образом.
63
Рис. 4.7 Таблица расчетных величин для четырехтактных двигателей.
Рис.4.8. Таблица расчетных величин для двухтактных двигателей.
4.3.3 Определение ВМТ.
Система PMI разработана, чтобы определить ВМТ цилиндров от ряда
справочных измерений ' 0-диаграммы'. Эти измерения обычно делаются только
однажды на данном двигателе, когда система PMI впервые установлена.
Измерения '0 диаграммы' сделаны, на работающем приблизительно от 50
до 75% нагрузки, двигателе с последующим отключением подачи топлива к
цилиндру, который будет измерен, устанавливая индекс его топливного насоса
в ноль или отключая насос поднятием механизм ролика. Когда двигатель
стабилизировался, преобразователь давления соединяется с
индикаторным
краном цилиндра и производятся измерения.
64
4.3.4 Корректировка скрученности коленчатого вала.
Вторичным фактором, который может влиять на ВМТ двигателя, является
относящееся к скручиванию, смещение или преодоления скручивания каждым
разделом коленчатого вала из-за переданного вращающего момента.
С системой PMI это оценивается с помощью дополнительного набора
справочных измерений с постоянной нагрузкой. Их называют нагрузочными
диаграммами
и
отличаются
от
измерений
'0-
диаграмм'
тем,
что
поддерживается нормальная подача топлива ко всем цилиндрам в течение
измерения.
Измерение
'нагрузочной
диаграммы'
используется
вместе
с
"0-
диаграммой'тогда, когда необходимо вычислить положение ВМТ всех
цилиндров. Коррекция происходит автоматически для каждого цилиндра и
основана на коэффициентах скручивания, определенных в программном
обеспечении системы PMI.
4.3.5 Идентификация цилиндров.
Полезная особенность Системы PMI заключается в том, что она
автоматически распознает и отслеживает путь измерения каждого цилиндра.
Кроме того, система в состоянии сообщить о числе измерений,
сделанных на каждом цилиндре.
В четырехтактных двигателях необходимо начинать измерения с первого
цилиндра, иначе Система PMI будет неправильно признавать измерения
последующих цилиндров.
4.4 Дополнительные функции
У офлайновой системы PMI есть много дополнительных функций,
которые
предназначены
частично,
для
облегчения
самой
операции
индицирования, и частично для гарантирования соответствующей обработки
данных.
65
4.4.1 Стандартное аппаратное обеспечение компьютера.
Аппаратное обеспечение Системы PMI и прикладное программное
обеспечение могут использоваться на любом стандартном компьютере
совместимом с IBM. Обычно, тот же самый компьютер, который используется
для других целей в ЦПУ, при условии, что он имеет свободный порт в наличии
4.4.2 Резервная копия данных.
Резервная
копия
руководства
характеристик
системы
PMI
и
восстановления ее базы данных, содержит данные об установке, так же как
данные относительно измерений давления в цилиндрах.
Ручным копированием резервные копии сохраняются на жестком диске
компьютера или могут быть переданы к стандартным дискетам данных. Они
могут использоваться, для восстановления базы данных, если она была
испорчена. Кроме того, резервные копии можно послать в главный офис для
того, чтобы держать их в курсе состояния двигателя.
4.4.3 Использование с другим программным обеспечением.
Система PMI может использоваться со многими другими заявленными
программными обеспечениями.
Например, данные об измерении могут быть переданы от системы PMI к
обслуживающей системе CAPA или к Системе Диагностики Двигателя COCOS, которые доступны от фирмы MAN B&W Diesel™.
4.5 Установка аппаратных средств.
4.5.1 Общее описание.
Связь аппаратных средств, используемых Системой PMI, включая датчик
коленчатого вала, показана на Рис. 4.9
66
Рис. 4.9. Соединение системы PMI с датчиком угла поворота.
Для простого распознавания соответствующих кабелей, используемых
для соединения оборудование, кабели пронумерованы от PMI-1 до PMI-13.
Краткое описание каждого из этих кабелей дано ниже:
PMI-1: 24V Силовой кабель постоянного тока к распределительному
блоку:
Может быть сделан, используя 1x2x0.75 mm2 кабель, показанный в
Таблице 4.2.
PMI-2/8: Кабель-датчик к промежуточному блоку:
1.5
м.
длинного
неподвижного,
показанного
на
экране
кабеля,
поставляемого вместе с датчиком.
PMI - 3: Промежуточный блок: может быть соединен, используя 4x (2+1)
x0.5 mm2 кабель показанный в Таблице 4.2.
67
PMI - 4: Кабель блока преобразователя к ПК: 1.5 м. длиной, неподвижный
кабель поставляется с преобразователем. Имеет разъем Sub-D9 для соединения
со свободным портом на компьютере.
PMI - 5: Кабель преобразователя к разделительному блоку: может быть
сделан, используя 4x2x0.5 mm2
кабель, показанный в Таблице 6.2.
Максимальная полная длина PMI - 5 включая PMI - 7 не должна превысить
1200 м.
PMI - 6: Кабель PMI контроллера к преобразователю: неподвижный
кабель поставляется с PMI контроллером. Имеет многоконтактный разъем для
соединения с преобразователем. Также поставляется 8 или 15 метровый кабель,
в зависимости от размера двигателя.
PMI-7:
Кабель
преобразователя:
используется
для
соединения
преобразователей в нескольких двигателях. Может быть сделан, используя 4 x 2
x, 0.5 mm2 кабель, показанный в Таблице 6.2. Максимальная полная длина PMI
- 5 включая PMI - 7 не должна превысить 1200 м
PMI-9: Кабель преобразователя к промежуточному блоку: требует
2x2x0.5 mm2 кабель, но может быть сделан, используя 4 x (2+1) x, 0.5 mm2
кабель.
PMI-10/11: кабель на 5 м, с соответствующим соединением для датчика.
PMI-12: От Распределительного блока к промежуточному блоку.
PMI-13: От промежуточного блока к промежуточному блоку.
68
Таблица 4.2
Кабели системы PMI.
Тип кабеля:
№ запасной части
MAN B&W
Изоляция
1892023-4
1892019-9
1848035-3
Безгалогеновый, огнестойкий полиолефин.
Количество жил и
4x(2+1)x0.5
1x2x0.75 мм2
4x2x0.5 мм2
Внешний диаметр.
8,5 мм
11,5 мм
10,5 мм
Радиус изгиба.
6x8.5 мм
6x11.5 мм
10x10.5 мм
Вес.
110 кг/км
175 кг/км
135 кг/км
Диапазон рабочих
От -15 °C до +85
От -15 °C до +85
От -15 °C до +85
температур.
°C
°C
°C
поперечное
сечение.
Сопротивление
витой пары.
mm2+0.5 мм2
52 Ω/км при 20 °C 80 Ω/км при 20 °C 80 Ω/км при 20 °C
100 нФ/км при
90 нФ/км при 800
80 нФ/км при 800
800 Гц
Гц
Гц
0.5 мГн/км
0.6 мГн/км
0.7 мГн/км
Сопротивление
≥240 MΩ x км при
≥245 MΩ x км
≥2 ГΩ x км при
изоляции.
20°C
при20°C
20°C
Емкость пары.
Индуктивность
пары.
4.5.2 Преобразователь и распределительный блок.
Распределительный блок должен быть установлен на стороне индикатора
на верхней части двигателя с промежуточным блоком, рядом с коленчатым
валом (максимальные 1.4 м.). Удостоверьтесь, что распределительный блок
расположен не больше чем на 7 или 14 метров (зависит от длины
69
поставляемого кабеля контроллера PMI), от самого дальнего индикаторного
крана, иначе будет недосягаем до преобразователя давления.
У разнообразных блоков есть два отверстия для того, чтобы прикрепить
их к плоской, поверхности без вибраций (рис.4.10).
Рис.4.10. Расположение крепежных отверстий для промежуточного блока
и распределителя PMI системы.
4.5.3 Блок преобразователя.
После соединения датчика коленчатого вала, промежуточного блока и
распределителя и т.д., выход распределителя должен быть соединен с блоком
преобразователя.
Преобразователь должен быть установлен близко к ПК, который
размещен или в ЦПУ или в некотором другом удобном месте. Это
обеспечивается составным кабелем 1.5 метра длиной (PMI-4) с разъемом Sub70
D9,
который
должен
быть
прикреплен
к
одному
из
свободных
коммуникационных портов на ПК.
Рис. 4.11. Расположение Преобразователя.
Для
того, чтобы
соединить
преобразователь с
распределителем,
используется кабель PMI-5. Максимальная полная длина кабеля, включая
удлинители PMI-7, если установлено больше, чем один преобразователь, не
должна превысить 1200 м.
4.5.4 Кабель и Проверки питания.
Прежде, чем подвести питание ко всей системе необходимо провести
следующие проверки для уменьшения риска повреждения системы:
1.Отключить все коробки с клеммами.
2.Включить внешнюю 24 V подачу электропитания для системы.
3.Необходимо соблюдать 24 V на клемменой коробке для PMI1(допустимо от 18 до 32)
4. Подключить клемменую коробку PMI - 1 к распределительной коробке
и проверить, что все три светодиодных индикатора горят. См. Рис. 4.12.
71
Рис.4.12. Подключение и выбор положения перемычки в распределителе.
Если один или больше индикаторов не горят, осуществить проверки,
обозначенные в Таблице 2-2.
5.Проверить, подачу питания (5V), связь и соединения кабеля PMI - 5 в
клемменой коробке. Убедиться, что все соответствует монтажной схеме и
имеет правильную полярность.
6.Подключить клеменную коробку для PMI - 5 назад к распределительной
коробке и проверить что есть 5 V на PMI - 5 клемменой коробке в
преобразователе и что полярность правильна.
7.Включить клемменую коробку для PMI - 5
к преобразователю и
проверить статус светодиодного индикатора питания в преобразователе.
Если один или больше светодиодов не горят, немедленно отсоединить
клемменую коробку PMI - 5 и осуществить проверки, приведенные в Таблице
2-2.
8.Проверить, подачу питания (24V), связь и соединения кабеля PMI - 3 в
клемменой коробке. Убедится, что все соответствует монтажной схеме и имеет
правильную полярность.
72
9.подсоединить клемменую коробку PMI - 3 (или 9) в распределителе и
проверить, что есть 24 V на
клемменой коробке PMI - 3 (или 9) в
разделительной коробке, и что полярность правильна.
10.Подсоединить клемменую коробку для PMI - 3 (или 9) в
распределителе и проверьте статус светодиодного индикатора питания в
распределительной коробке.
Если один или больше огней не горят, немедленно отсоединить
клемменую коробке и осуществить проверки, обозначенные в Таблице 2-2.
11.Проверить, подачу питания (24V), связь и соединения кабеля датчика
коленчатого вала PMI -2 (или 8) . Убедится,что все соответствует монтажной
схеме и имеют правильную полярность.
12.Подсоединить клемменую коробку PMI - 2 (или 8) в промежуточном
блоке и проверить статус индикатора питания в распределителе.
Таблица 4.3
Проверка питания на кабелях.
Номер светодиода в
распределителе.
24V
15V
5V
1
2
3
Off
Off
Off
Примечание.
Выкрутить и проверить, что 0.8 плавкий
предохранитель в распределителе не поврежден.
Дополнительный плавкий предохранитель включен
в блок для замены.
Также необходимо проверить, что 24 V входной
кабель PMI - 1
подсоединен правильно, как обозначено на боковой
части блока.
On
Off
On/Off
On
On
Off
15 V регулятор питания неисправен. Заменить
распределитель.
5 V регулятор питания неисправен. Заменить
73
распределитель.
On
On
Вся система в норме.
On
Если один или больше огней не горят, немедленно отсоединить
клемменую коробку и проверьте снова, поскольку вероятно, что одно или
больше соединений являются неправильным.
С
многодвигательными
установками
повторить
вышеуказанные
процедуры.
4.5.5 Адрес двигателя и проверка датчика ВМТ.
1. Открыть распределитель(и) и установить переключатель адреса и
перемычки как обозначено в Рис. 2-4 и Таблице 6.4.
Таблица 4.4.
Распределитель адреса переключателей и настройки перемычек.
Установка с несколькими двигателями.
Установки
Распределитель.
с одним
двигателе
м
Адрес
переключателя.
Перемычка JP1
и2
Перемычка JP3
Второй ГД или
Первы
первый
й ГД.
вспомогательн
ый двигатель.
Последующ
ие
двигатели.
'2','3','4', и
Последни
й
двигатель
.
'0'
'0'
'1'
'On'
'Off'
'Off'
'Off'
'On'
'On'
'On'
'On'
'On'
'On'
т.д.
'X'
Примечание: Принимая во внимание, что JP 3 должен всегда
устанавливаться в 'On', настроить JP 1 и JP 2 в зависимости от настройки
переключателя адреса, данного двигателю.
74
2.
Подать
питание
к
распределителю
и
ввести
в
зацепление
валоповоротный механизм двигателя. Проворачивать до тех пор, пока цилиндр
№ 1 не будет в ВМТ.
3. Проверить, что зеленая контрольная лампа горит на промежуточном
блоке. Если не горит, вероятно, что датчик коленчатого вала нуждается в
повторной настройке.
В установках с несколькими двигателями, повторить вышеупомянутую
процедуру, для установки соответствующего адреса и синхронизации Системы
PMI с ВМТ Цилиндра № 1 каждого из других двигателей.
4.6 Обслуживание, проверка и настройка.
4.6.1 Датчик положения коленчатого вала.
Рис.4.13. Установка датчика угла поворота.
75
В установках, которые используют датчик угла поворота для считывания
угла поворота коленчатого вала, должны быть сделаны следующие проверки и
регулирования, если Система PMI не в состоянии запускаться правильно:
Синхронизация сигнала ВМТ:
1.Ввести в зацепление валоповоротный механизм и провернуть двигатель,
пока цилиндр № 1 не станет в ВМТ, как обозначено на валоповоротном
устройстве.
Зеленая контрольная лампа на промежуточном блоке должна немедленно
загореться. В противном случае необходимо выполнить шаги 2 - 5 ниже.
2.Ослабить винты с шестигранной головкой под торцевой ключ 3 x M3,
прижимая датчик угла поворота к Цилиндрическому корпусу в свободном
конце коленчатого вала. См. Рис.4.13.
3.Повернуть корпус аналого-цифрового преобразователя вручную, пока
не загорится зеленый свет на промежуточном блоке.
4.Затянуть винты с шестигранной головкой под торцевой ключ 3 x M3 на
датчике угла поворота. См. Рис. 4.13.
5.Проверить, что зеленый свет остается гореть. Если свет выключен,
повторить шаги 2 - 5, пока все не будет правильно.
Вибрация двигателя:
Проверить, что крышка коленчатого вала твердо установлено на
двигателе и что она не вибрирует чрезмерно. Если крышка вибрирует,
необходимо добавить небольшое количество ребер жесткости (приварить),
чтобы укрепить крышку.
Удаление и Замена:
Если какая-либо часть датчика угла поворота или крышки коленчатого
вала должна быть удалена по какой-либо причине, то после сборки все должно
повторно настроено как описано в Инструкции.
76
Предупреждение: Чтобы избежать ран и повреждений, остановите двигатель и
заблокируйте пусковой механизм прежде, чем попытаться снять или заменить
датчик угла поворота.
4.6.2 LE-датчик.
Рис. 4.13. Установка LE-датчика на переставном кронштейне.
В установках, которые используют LE-датчик с лентой типа зебра для
ВМТ, должны быть сделаны следующие проверки и регулирования, если
Система PMI не в состоянии запускаться правильно:
1.
Применить следующие меры безопасности:
Остановить двигатель.
Заблокировать стартовый механизм.
Отключить подачу пускового воздуха.
Ввести в зацепление валоповоротный механизм.
77
2.
Проверить, что зебра, которая присоединена к ведущему валу, не
загрязненна грязью, нефтью и жиром. Очистить поверхность ленты, используя
сухую, впитывающую ткань.
Предостережение: не используйте чистящие вещества, содержащие
химические растворители или моющие средства, поскольку они могут
растворить ленту, повреждая ее поверхность и связывающие свойства.
3.
Проверить, что датчик твердо удерживается и должным образом
выровнен по отношению к полоскам ленты. Должен быть зазор 2 мм между
оконечностью датчика и лентой. См. Рис. 6.13 и 6.14.
Рис. 4.14. Выравнивание ленты относительно двух точек от LE-датчика.
4.
Проверить, что LE-датчик проецирует две точки красного света на
ленте зебры и что контрольная лампа на промежуточном блоке непрерывно
вспыхивает, когда двигатель запущен и устойчиво работает.
Если
лампочка
не
горит,
проверить
кабели
Системы
PMI
и
отрегулировать усилителей в блоке LE-датчика.
78
4.6.3 PD-датчик.
Рис. 4.15. Установка PD-датчика.
В установках, которые используют PD-датчик для ВМТ, должны быть
сделаны следующие проверки и регулирования, для нормального запуска:
Примените следующие меры безопасности:
Остановить двигатель
Заблокировать стартовый механизм
Отключить подачу пускового воздуха
Ввести в зацепление валоповоротный механизм
Проверить, что блок датчика твердо закреплен и выровнен так, чтобы
соответствующие датчики были отцентрованы по зубам триггерного кольца, и
маркер ВМТ был закреплен на кольце. Кроме того, проверить, что есть 1.5-2
миллиметра зазора между наконечником каждого датчика и зубами триггерного
кольца или маркера. См. Рис. 6.15.
Удалить крышку блока датчика и проверить, что контрольные лампы
позади датчиков мигают во время работы двигателя. Если они не вспыхивают,
79
то есть слишком маленький или слишком большой зазор между оконечностью
датчика и тиггерным кольцом или шестернею валоповоротного механизма, или
они не правильно функционируют и должны быть заменены.
4.7 Поиск неисправностей
Некоторые из технических трудностей, с которыми можно было бы
столкнуться ,используя Систему PMI впервые, описаны ниже, и включают
полезные советы относительно того, как исправить их.
«Долгое Время Измерения» -лампочка 'Error'мигает на контроллере PMI:
Контроллер PMI автоматически изменяет диапазон измерения и
перезапускает измерение всякий раз, когда максимальное цилиндрическое
давление превышает приблизительно 100 бар. Когда это происходит, красная
лампочка 'Error' на пульте управления мгновенно загорается и горит
приблизительно одну минуту.
При завершении измерения зеленая кнопка 'Ready' на пульте управления
должна гореть, указывая, что Система PMI готова начать другое измерение.
Если красная кнопка 'Error' продолжает мигать без освещения кнопки
'Ready', то необходимо осмотреть преобразователь и разъемное соединение
контроллера PMI.
«Отказ измерения» - лампа 'Error' остается гореть на PMI контроллере:
Если красная кнопка 'Error' на PMI контроллере остается гореть, и ошибка
не может быть отменена нажатием кнопки, то, вероятно, есть ошибка с
соединением или вызовом. Активировать 'Communication Log' в меню
Инструментов. См. Рис.4.16.
80
Рис.4.16. Рабочий журнал.
Ошибка «Адрес PMI контроллера не соответствует сохраненному
двигателю» и предупреждение Строки состояния на ПК:
Если красный маркер с предупреждением "адрес PMI контроллера не
соответствует сохраненному двигателю", мигает в нижней части экрана,
выбрать 'Open Engine' и 'Edit' для особого двигателя, к которому подключен
PMI контроллер и затем установить адрес двигателя для активации машинного
адреса,
заявленного
в
сообщении
об
ошибке,
которое
открыто
с
предупреждением строки состояния.
«Нет соединения с PMI контроллером» строка предупреждения на ПК:
Если красный маркер с предупреждением "нет соединения с PMI
контроллером" сигнализируется в нижней части экрана после установки
'Communication On/ Off на 'On', то проверить следующее:
Проверить, что стандартный штекер преобразователя, должным образом
подключен к одному из коммуникационных портов ПК и что соответствующий
порт выбран в меню 'Tools'.
81
Ошибочные Измерения:
Pi слишком большое или Pmax и Pcomp слишком низкие:
Индикаторные краны рассматриваемых цилиндров, вероятно, дефектные
и должны быть восстановлены или заменены.
Отрицательное Pi и мощность:
'0 - диаграмма' снята не надлежащим образом или без впрыска топлива.
См. Рис. A-13.
Рис. 4.17. Ошибочное измерение с отрицательным Pi и мощностью.
Положение ВМТ не соответствует более ранним измерениям:
Датчик был перемещен после того, как "0 диаграмма' была измерена.
Проверьте триггерную систему.
Прямая линия в диаграмме давления:индикаторный кран не был открыт,
или PMI контроллер и/или преобразователь не функционируют правильно и
должны быть проверены и возможно заменены. См. Рис. 4.18.
82
Рис. 4.18. Ошибочное измерение, содержащее прямую линию.
83
5 ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ, ДЕФЕКТАЦИЯ И РЕМОНТ ПОРШНЯ
5.1 ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ПОРШНЯ.
Поршень дизеля работает в сложных условиях. Его днище является частью
камеры сгорания и подвергается воздействию высоких температур и давлений
со стороны газов и, следственно, испытывает в процессе эксплуатации большие
термические и механические нагрузки. Термические напряжения возникают
вследствие значительных температурных перепадов в стенках головки поршня
со стороны газов и охлаждения.
Конструкция поршня должна обеспечивать не только надежное уплотнение
пары "поршень - втулка", но и предусмотреть организацию теплоотвода таким
образом, чтобы температура и температурные напряжения головки поршня и
компрессионных колец не превышали допустимые.
Для поддержания на допустимом уровне напряженного состояния поршней
мощных судовых малооборотных дизелей вследствие увеличения действующих
на них механических и термических нагрузок при повышении степени
форсирования используют новые конструктивные решения, т.к. принцип
геометрического подобия даже в однотипных дизелях не дает желаемых
результатов.
На чертеже 4 представлен сборочный чертеж поршня двигателя фирмы MAN
- B & W. Конструкция днища головки поршня 1 учитывает способы
смесеобразования (формулу факела) и газообмена. Толщина днища в
рассматриваемом типоразмере двигателя, несмотря на значительный уровень
форсировки дизеля по наддуву, сохранена от предыдущих модификации для
обеспечения достаточного теплоотвода, а для снижения деформации,
возникающих от давлений газов, используется опорный стакан головки поршня
диаметр которого составляет 0,7 диаметра цилиндра. Этим достигается
равновесие сил давления газов на центральную и периферийную поверхность
днища поршня, позволяющее уменьшить напряжения изгиба в месте перехода
днища в боковые стенки.
В верхней части головка поршня имеет кольцевую выточку, используемую
для установки бурта хомута устройства, применяемого для демонтажа поршня.
84
Поршень охлаждается маслом. Подвод масла в поршни осуществляется по
телескопическим трубам через крейцкопф. Затем масло поднимается к головке
поршня по кольцевому зазору между штоком поршня 12 и вставной трубой 11.
Из головки поршня масло направляется в отводную вставную трубу 11, а затем
гусек, свободный конец которого ходит в прорези неподвижной трубы,
оканчивающейся воронкой, и по системе труб сливается в сточную цистерну
(см. черт 1).
Для изготовления головки поршня используется специальная жаропрочная
легированная сталь марки 20Г. Заготовка головки поршня после первичной
токарной обработки проходит термообработку: закалку и отпуск. После
термообработки сталь должна удовлетворять требованиям:
Затем головка поршня проходит
окончательную обработку и в ней протачиваются канавки под кольца.
При механической обработке головки должны выполнятся следующие
требования:



биение торцов и канавок под поршневые кольца на дуге 180 допускается
не более 0,025 мм;
канавки под поршневые кольца обрабатываются до знака
чистоты
поверхности;
допуск на свободные размеры по Н14.
Уплотнительные или компрессионные кольца 2 работают в тяжелых условиях
(особенно 2 верхних) из-за сил трения, возникающих при прижатии их к
зеркалу цилиндровой втулки за счет силы давления газов в закольцевом
пространстве, а так же из-за непосредственного контакта с горячими газами. По
мере расширения газа и перетекания его в нижние канавки, давление газа по
образующей поршня понижается до давления в подпоршневой полости.
Для повышения газоплотности колец в рассматриваемой конструкции
применен замок с косыми разрезами. Кроме того компрессионные кольца, за
счет их насосного действия, распределяет смазочное масло по зеркалу
цилиндровой втулки.
Тронк 8 поршня изготавливается из специального антифрикционного чугуна
СЧ 2436. Отливка перед обработкой подвергается искусственному старению.
85
При сдаче сборки (поршень со штоком) ОТК, биение штока и тронка
относительно оси не должно превышать 0,025 мм.
5.2 ХАРАКТЕРИСТИКИ ДЕФЕКТЫ ПОРШНЕЙ.
Поршень работает в паре с цилиндровой втулкой. Однако помимо износов и
повреждении связанных с работой пары «поршень – втулка», сами поршни
имеют повреждения независимые от нее.
В наиболее тяжелых условиях работы находится головка поршня 1,
подверженная действию высоких температур. Исследование в этой области
показали, что при неблагоприятных условиях температура периферии днища
может превышать 500 даже при нормальной работе форсунок. В то же время
высокая температура днища поршня в присутствии катализатора (например,
пятиокиси ванадия) создает условия для интенсивного разрушения металла
головки.
Наиболее частыми дефектами головки поршня являются:
 трещины;
 выгорание донышка поршня;
 выработка кольцевых канавок.
Трещины в поршнях образуются в результате температурных напряжений,
возникающих вследствие значительных температурных перепадов в стенках
головки поршня со стороны газов и охлаждения, перегрева поршня из-за
недостаточной смазки, гидравлических ударов со стороны охлаждения и других
причин.
Таблица 5.1 Дефектация и ремонт поршня
Возможные повреждения Способы устранения
повреждений
Технические требования
1
3
2
1. Трещина головки
а) Несквозную трещину
поршня несквозная в головке стального
(а) и сквозная (б)
поршня устранить
электросваркой и
После восстановления
головки поршня
провести гидравлические
испытания
86
зашлифовать камнем.
б) При сквозной трещине
головки поршня еѐ
следует заменить
2. Выгорание и
деформация
донышка головки
поршня
1
Обгоревшее донышко
поршня проточить до
чистого металла.
Произвести наплавку
электросваркой. После
наплавки провести
отжиг, а затем
механическую обработку
(ремонтировать в
заводских условиях)
После термообработки
НВ=140 200. Проверить
геометрию по шаблону.
Допускаются местные
зазоры не более 0,2 мм.
2
3
3. Выработка
Произвести наплавку
кольцевых канавок электросваркой, а затем
стальной головки
отжиг головки.
до предельной
Выполнить проточку
величины.
канавок (ремонтировать
в заводских условиях).
Выполнить
гидравлические
испытания.
Проточить канавки до
величины указанной в
формуляре на двигатель.
Чистота обработки
поверхности канавок до
знака чистоты 0,8.
Биение торцов канавок
головки на дуге 180
допустимого не более
0,025 мм
4. Задир поршня со
следами рисок или
царапины вдоль
образующей
головки и тронка.
Риски и царапины
зашлифовать камнем,
сгладить острие кромки,
промыть керосином.
При наличии глубоких
рисок (более 5 мм) на
головке поршня
провести гидравлическое
испытание.
87
5. Износ тронка
поршня.
Тронк заменить если
результаты обмеров
покажут, что износ
превышает допустимые
пределы, указанные в
формуляре на двигатель.
6. Увеличен тепловой
Кольцо подлежит
зазор (зазор в
замене, если зазор
замке) поршневого превышает предельно –
кольца
допустимую величину.
Выполнить
контрольные обмеры в
назначенных поясах с
борта на борт (по ходу
поршня) и по оси
двигателя определить
элиптичность и
конусность.
Предельный зазор
указан в формулах на
двигатель и составляет
обычно больше 0,007D.
Для двигателя серии
S42MC предельная
величина зазора S=3 мм.
1
2
3
7. Нарушено
Кольцо подлежит
прилегание
замене, если нарушены
поршневого кольца технические требования.
к зеркалу
цилиндровой
втулки.
Просвет между стенкой
цилиндра и кольцом в
сумме не должен
превышать 90 . Щуп
0,0’ мм не должен
проходить в месте
просвета.
8. Износ кольца по
высоте.
Кольцо подлежит
замене, если нарушены
технические требования.
Зазор между кольцом и
торцевой поверхностью
канавки указан в
формуляре на двигатель
и составляет обычно 1%
от высоты кольца плюс
0,05 мм для двух верхних
колец.
9. Наличие
отложений в
Очистить до металла
полость охлаждения
Полость охлаждения
поршня очистить от
88
головке поршня со
стороны
охлаждения.
головки с
использованием
специального
инструмента (латунные
или деревянные
скребки).
грязи и промыть
керосином.
Исследования показали, что при определенных условиях перепад температур
по толщине днища может достигать 200 , пр этом температура стенок по
краям головки может достигать 550 , а в еѐ центре = 45 .
Причина выгорания донышка поршня кроются в газовой коррозии. При
одновременном воздействии коррозии и переменных нагрузок на головках
поршней разрушается наружный слой металла в виде окалины различных
структур. Коррозия и эрозия могут возникнуть при нарушении угла распыла и
дальнобойности струи топлива при впрыске. При этом, когда факел горящего
топлива бьѐт в головку поршня, повышая его температуру и способствуя
ускорению процесса.
Кроме того, повышению температуры днища способствует наличие
отложений на еѐ поверхности со стороны охлаждения. Так наличие отложений
6-8 мм приводит к выгоранию головок на глубину до 15 20 мм.
В процессе эксплуатации двигателя поршневые кольца, перемещаясь в
канавках, вырабатывают их. Причем кольцо прижимается к канавке силой,
зависящей от перепада давлений на его верхней и нижней поверхностях.
Поэтому, как правило, первая (верхняя) и вторая канавки срабатываются
значительно быстрее, чем остальные, тем более, что условия смазки двух
первых колец хуже из-за высоких температур. Кроме того, с увеличением
наработки (изнашивания втулки цилиндра) относительные перемещения колец
увеличиваются, а площадь опоры кольца на поверхность канавки –
уменьшается. Поэтому скорость изнашивания канавок поршня и колец в таком
цилиндре увеличивается в несколько раз. Когда выработка канавок достигнет
предельной величины, то головку поршня приходится заменять или
ремонтировать.
89
В практике эксплуатации нередки случаи заедания поршней, вызывающих
задиры, как втулок, так и самих поршней происходит по следующим причинам:





из-за нарушения или прекращения смазки цилиндра;
нарушения охлаждения поршня;
поломка поршневых колец;
перегрузка двигателя;
перекос кривошипно-шатунного механизма цилиндра и др.
Тронк поршня крейцкопфного двигателя изнашивается мало и, как правило,
служит весь срок работы двигателя. Необходимость ремонта или замены тронка
может явиться следствием задира цилиндра или возникновения в нѐм трещин.
5.3. ДЕФЕКТАЦИЯ ПОРШНЯ.
При дефектации поршня для определения величины износа и деформации
производят замеры по двум взаимно перпендикулярным направлениям, как при
обмере цилиндровых втулок.
Поршни небольших двигателей рекомендуется обмерять по высоте через
150 200 мм, причем первый обмер производится на расстоянии 15 20 мм от
верхней кромки поршня. При большей высоте поршня число поясов обмера
может быть увеличено.
Головки поршней не обмеряют, т.к. при правильной центровке они не должны
касаться стенок цилиндра (диаметр головки меньше, чем диаметр тронка) и
износу на истирание они не подвержены.
Перед обмером поршень тщательно очищают от нагара, промывают
керосином и тщательно протирают. Для обмеров поршень ставят в
вертикальное положение. После этого при помощи линейки и мела намечают
точки обмера. Обмер производят микрометрической скобой ( с ценой деления
шкалы 0,01 мм). Схема контрольных обмеров поршня представлены на рисунке
5. Данные обмера заносятся в таблицу (см. табл. 5).
Таблица 5 – Результаты обмера поршня.
Пояс обмера
Направление обмера
по оси
по ходу
Наибольшее отклонение
размеров
Элиптичность
Конусность
90
1
D1
d1
D1 – d1
по оси
D1 – D2
2
D2
d2
D2 – d2
по ходу
d1 – d2
В судовых условиях на мощных МОД ревизия поршней (пары «поршень –
втулка») производится в соответствии с инструкцией завода – изготовителя с
интервалом 1500 – 3000 часов работы двигателя, руководствуясь графиком
профилактических осмотров.
Если оценка результатов обмера поршня покажет, что износ его превышает
допустимые пределы, то такой поршень подлежит ремонту или замене.
Износ и деформация донышка поршня определяют с помощью шаблоны из
листовой стали, снятого с головки нового поршня или изготовленного по
чертежу. Допускаются местные зазоры не более 0,2 мм.
При выемке поршней производят осмотр и обмеры поршневых колец, а
именно:



замеряют зазоры в замках колец;
зазоры между кольцами и канаками;
контролируют упругость колец и прилегание их ко втулке цилиндра.
При этом:



зазор в замке кольца (тепловой зазор) указан в формуляре на двигатель и
составляет (0,005 0,007)D;
просвет между стенкой цилиндра и кольцом (проверка на прилегание)
допускается на дуге в 30 , а в сумме не должен превышать 90 . Щуп 0,03
мм не должен проходить в месте просвета;
зазор по высоте между поршневыми кольцами и торцевой поверхностью
канавки головки поршня составляет 1% высоты кольца, причем у двух
верхних колец зазор увеличивается на 0,03 0,05 мм. Зазоры замеряют
щупом в нескольких точках окружности при надетых на поршень
кольцах.
91
5.4 РЕМОНТ ПОРШНЯ.
Технология и методы ремонта поршней зависят от характера повреждений.
В случае обгорания стальные головки поршней ремонтируются
электронаплавкой. Обгоревшее донышко поршня предварительно протачивают
до чистого металла. После наплавки производят термическую обработку –
отжиг, а затем механическую обработку. Трещины в стальных поршнях легко
устраняются электросваркой. Головки поршней со сквозными трещинами
подлежат замене.
После ремонта поршни подлежат гидравлическому испытанию.
Гидравлические испытания головки поршня (тронк испытаниям не
подвергается) проводят со стороны камеры сжатия и со стороны охлаждения.
Согласно правилам Регистра величина пробного давления должна определяться
по формуле:
 со стороны камеры сгорания
 со стороны охлаждения
;
;
В этих формулах:
и
– пробное давление гидравлического испытания соответственно с
газовой стороны и со стороны охлаждения днища поршня;
– максимальное давление сгорания;
– рабочее давление охлаждающей среды.
Состояние поршня считается удовлетворительным, если величина пробного
давления останется неизменной в течении пяти минут, а на поверхности
поршня отсутствуют следы рабочей жидкости, используемой при испытаниях
(обычно это вода).
Когда поршень находится под пробным давлением Pпр, проводится
тщательный осмотр его поверхности. Понижение давления, а так же течь или
запотевание наружной поверхности недопустимы. После завершения
испытания поршень промывается дизельным топливом и на его торце
92
выбивается клеймо. Схема приспособления для гидравлического испытания
поршня показано на рисунке 6.
Наработка в канавках поршней и смятие их кромок устраняется проточкой на
станке, шлифованием или шабрением по калибру. При шлифовке и тем более
при проточке канавок следует помнить, что толщина перемычек между
канавками после окончательной обработки должна быть не менее 70 – 80%
первоначальной.
Если обработка канавок приводит к большому утоньшению перемычек, то
канавки у стальных поршней заваривают сваркой и прорезают вновь по
номинальной высоте кольца.
Чугунные головки поршней (или сами поршни) при недопустимом
утоньшении перемычек не восстанавливают.
Дефекты на тронке поршня в виде задиров, рисок, забоин, раковин и т.п.
устраняют шлифовкой.
93
6. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ.
6.1. Cистема пожаротушения
Пожар - одна из самых опасных аварий на судне. Это убедительно
подтверждается фактическими данными: хотя пожары составляют всего 5%
всех аварий на морских судах, на их долю приходится 20 % гибели судов.
От пожаров и их последствий гибнут люди, уничтожаются материальные
ценности, наносится непоправимый вред окружающей среде. Пожар на судне,
как правило, возникает в одном помещении и некоторое время развивается
скрытно, за исключением возгорания топлива в машинных помещениях.
Горение происходит в основном за счет воздуха, находящегося в объеме
помещения, а также поступающего по системе вентиляции. Продукты горения
заполняют помещение, нагревая отделочные материалы переборок, мебель и
оборудование.
Развитию пожара способствуют следующие обстоятельства:
- Наличие горючих материалов непосредственно в помещении и его отделке, в
коридорах.
- Отсутствие огнестойких и огнеупорных переборок, разделяющих судовые
помещения на обособленные зоны; особенно опасны в этом отношении шахты
трапов
и
лифтов,
свободные
пространства
за
зашивкой
подволока,
соединяющие между собой смежные помещения.
На данном судне-прототипе существуют четыре основные системы
борьбы с пожарами:
- Система углекислотного пожаротушения СО2
- Локальная система пожаротушения водяным туманом
- Система водяного распыления
94
- Порошковая система пожаротушения
Для дальнейшего рассмотрения будет принята система водяного
распыления.
Основным средством пожаротушения, которое применяется на всех без
исключения судах, является вода. Это самое дешевое средство тушения
пожаров. Благодаря малой вязкости вода проникает практически через любые
неплотные прилегания конструкций и охлаждает их изнутри, ограничивает
распространение пожара и тушит очаги возгорания.
Водяная система охлаждает поверхности горящих веществ и судовых
конструкций
и
имеет
преимущество
перед
остальными
системами
пожаротушения.
Объясняется это ее высокой удельной теплоемкостью и тем, что на
испарение воды затрачивается большое количество тепла — высокая теплота
парообразования ( 2265,5 кДж на испарение1 кг воды при температуре 100° ).
Чтобы увеличить количество воды, превращающейся при тушении в пар, к
очагу пожара ее подают в распыленном виде. При испарении 1 кг воды
образуется 1700 л пара, что способствует сокращению содержания кислорода в
воздухе (эффект разбавления) и в результате — прекращению процесса
горения.
Однако воде присущи и некоторые серьезные недостатки, которые
ограничивают ее применение. К таким недостаткам следует отнести прежде
всего проводимость электрического тока. Это обстоятельство не позволяет
применять воду для тушения пожаров в помещениях с электрооборудованием,
так как возникает опасность коротких замыканий и поражения человека
электрическим током.
Несмотря на легкое проникновение воды через неплотности и трещины
95
она обладает плохой смачивающей способностью.
И, наконец, так как удельный вес воды больше, чем у нефтепродуктов,
она неэффективна при их тушении. Более того, в этих случаях вода
способствует
распространению
пожаров,
разнося
горящие
частицы
нефтепродуктов при растекании.
Система водяного распыления
Система водяного распыления расположена в машинном отделении,
всасывание
происходит
Вертикальный
из
центробежный
главного
насос
трубопровода
водяного
забортной
распыления
воды.
(1)
производительностью 395 м3/ч (60 метров водяного столба) подает забортную
воду через водораспылители в следующие места расположения:
- Грузовой манифолд
- Внешнюю переднюю переборку надстройки
- Внешнюю переборку помещения грузовых электромоторов
- Внешнюю переборку помещения грузовых компрессоров
- Купол грузовых танков
- Палубный танк хранения
- Вспомогательную насосную установку для подогрева груза
Также могут использоваться вертикальные центробежные пожарные
насосы производительностью 100 м3/ч (30 метров водяного столба) и
вертикальные центробежные насосы льяльных вод производительностью 90
м3/ч (100 метров водяного столба) для системы водяного распыления,
обеспечивающие целенаправленную подачу воды на палубную систему
водяного распыления. Клапан всасывания насоса (2) и клапан нагнетания (3)
96
наряду с нагнетательными клапанами к палубной системе водяного распыления
и системе водяного распыления надстройки обычно открыты. Система имеет
простейший
водяной
фильтр
(4),
расположенный
на
нагнетательном
трубопроводе за насосом. Дренажные клапана (5) , расположенные в разных
местах
системы,
открывают
после
использования
системы
водяного
распыления для слива оставшейся воды из ее трубопроводов. Распылительный
насос (1) также имеет возможность подачи пресной воды из танка запаса
питьевой воды правого борта для промывки после использования путем
открытия клапана (6). Это позволяет промыть трубопроводы системы водяного
распыления пресной водой для удаления коррозионных солей морской воды.
Система водяного распыления также может питаться от насоса льяльных
вод, пожарного насоса и насоса общего назначения путем открытия кросссоединительного клапана (7) для подачи воды на насос системы водяного
распыления (1).
Насос системы водяного распыления (1) и насос льяльных вод, пожарный
насос и насос общего назначения могут быть запущены и остановлены от:
-Противопожарной станции.
-Пульта на навигационном мостике.
-Местного поста управления.
Насос системы водяного распыления (1) также может быть запущен и
остановлен из поста управления грузовыми операциями.
Порядок подачи забортной воды в систему водяного распыления с
использованием насоса для распыления воды
Предполагается, что главная перепускная труба забортной воды на
трубопроводе использует нижний всасывающий трубопровод.
97
-Все промежуточные изолирующие клапана по направлению к палубной
системе водяного распыления должны быть открыты
-Все необходимые клапана по направления воды к очагу возгорания
должны быть также открыты.
-Запустить насос с одного из постов управления системой
пожаротушения.
Теперь система водяного распыления запущена и подает воду ко всем
распылителям на необходимые места на палубе или на переднюю переборку
надстройки, или одновременно в оба места.
Порядок подачи забортной воды в систему водяного распыления с
использованием насоса льяльных вод, пожарного насоса и насоса общего
назначения
-Убедитесь, что все клапана по направлению к другим системам, кроме
пожарной, закрыты.
-Откройте все необходимые клапана для направления воды к очагу
возгорания.
-Откройте перепускной клапан от насосов льяльных вод, пожарных
насосов и насосов общего назначения.
-С целью достижения необходимого напора в трубопроводах системы
необходимо запустить оба льяльных насоса , пожарных насоса и насосы общего
назначения.
6.3. Охрана окружающей среды
Данное судно-прототип в полной мере удовлетворяет требованиям
Международной Конвенции МАРПОЛ 73/78 и ее приложениям.
На судне установлены следующие устройства:
98
- Сепаратор льяльных вод
- Инсинератор
- Установка для очистки сточных вод.
В качестве примера рассмотрим установку сжигания бытовых отходов –
инсинератор производства компании Hyundai-Atlas Maxi NG50SL WS.
Ликвидация бытовых отходов с помощью инсинератора
Метод сжигания является наиболее приемлемым для уничтожения
бытовых отходов в условиях судна. Он позволяет уничтожить практически все
виды судовых отходов, за исключением металла, стекла и керамики.
Преимущества сжигания бытовых отходов в инсинераторе:
-возможность переработки всех видов отходов
-значительное уменьшение объема отходов
-автоматизация процесса
-стерильность образующихся остатков.
К его недостаткам относят:
-увеличение пожароопасности на судне
-дополнительный расход топлива
-дополнительное техническое обслуживание.
Значительное развитие и широкое применение в последние годы получил
термический способ обработки судовых отходов. Отходы сжигаются в
специальных печах - инсинераторах.
Данным способом можно уничтожить практически все виды судовых
отходов, за исключением металла и стекла, которые следует отделять из общей
99
массы. Производительность данного инсинератора составляет 320000 ккал/час
(372кВт).
Инсинератор имеет сертификат Регистра, подтверждающий фактическую
способность
сжигать
отходы,
наименование
которых
перечислено
в
Инструкции по эксплуатации установки.
Данный инсинератор способен сжигать как твердые бытовые отходы с
производительностью 80 кг/ч, так и маслосодержащие отходы машинного
отделения с производительностью 38 литров/ч.
Также инсинератор данного типа позволяет сжигать пластик, т.к.
максимальная температура в топке 1050 С, для этого необходимо убедиться в
соблюдении следующих условий:
- судно находится за пределами особого района и на ходу
- отдельно от другого мусора
- при благоприятном направлении ветра для того, чтобы токсичные
уходящие газы не попали в жилую зону судна
- вдали от акваторий порта, зон отдыха.
Зола, образовавшаяся в результате сжигания мусора, представляет собой
обеззараженный мусор, не считая отходов от пластмасс, которые могут
содержать остатки токсичных веществ и тяжелых металлов. Несмотря на этот
факт в настоящее время запрещено выбрасывать золу за борт и необходимо
сохранять на борту судна и сдавать на береговые сооружения.
При сжигании мусора запрещается загружать в инсинератор большое
количество промасленной ветоши и пластика, так как это может привести к
резкому повышению температуры в камере сгорания и повышенной дымности
уходящих газов. Следует знать зоны сжигания любых типов мусора, так,
100
например, в территориальных водах стран — участников Конвенции
ХЕЛКОМ92 в районе Балтийского моря запрещается любое сжигание отходов,
образовавшихся на борту судна.
Сжигание нефтесодержащих отходов должно записываться в судовом
журнале нефтяных операций с точным указанием сожженного объема
нефтесодержащих отходов, точных координат начала запуска и остановки
инсинератора, общего времени горения и объемного остатка в танке перед
началом горения и после.
Процесс сжигания мусора в инсинераторе можно условно разделить на
два этапа: в первой камере (топке) происходит непосредственно сжигание
(высушивание) а во второй - сжигание несгоревших остатков и газов до
полного разложения на составляющие.
Высушивание мусора позволяет полнее использовать его теплотворную
способность и тем самым экономить топливо. Эффективность высушивания
отходов зависит от следующих факторов: распределения влаги в пределах
массы отходов, температуры в зоне высушивания (сгорания), наличия
устройств для перемешивания отходов с целью повышения скорости переноса
тепла, размера частиц отходов (уменьшение размеров частиц способствует не
только более быстрому высушиванию, но и более эффективному сжиганию).
Высушивание
отходов
в
инсинераторах
происходит
путѐм
конвекционного переноса теплоты от потоков горячего воздуха, а также за счет
нагрева от пламени или от поверхности камеры сгорания. Естественно, что
определяющим для процесса высушивания и сжигания является количество
подаваемой теплоты. Оно достигается сжиганием топлива, впрыскиваемого
через специальные форсунки, а также теплотворной способностью самих
отходов. Создать оптимальный режим процесса сжигания в инсинераторах
довольно сложно из-за того, что различные компоненты отходов значительно
101
отличаются
по
теплотворной
способности.
На
общую
теплотворную
способность массы отходов большое влияние оказывает соотношение
различных компонентов и в первую очередь пищевых отходов и сухого мусора
(бумага, пластмасса и т.п.).
В
данном
инсинераторе
предварительное
высушивание
отходов
осуществляется непосредственно в топке. Исключение составляет шлам
сточных вод, влажность которого значительно превышает допустимый предел,
до которого можно сжигать отходы без подачи в топку дополнительного
топлива. Для этого перед сжиганием шлама необходимо выпарить из него
лишнюю влагу в специальном танке, после чего подавать в инсинератор для
сжигания.
Топку необходимо разогреть до температуры 350 - 500 °С и заполнить
твердыми отходами. Сжигание отходов осуществляется по принципу пиролиза.
При температуре около 300 - 350 °С из органических веществ начинается
испарение газообразных фракций. Происходит так называемая сухая перегонка
твердых отходов. Газы поднимаются в верхнюю часть топки и там с помощью
факела, подающего дизельное топливо, полностью сгорают. При температуре
более 750 °С эти газы в течение нескольких секунд распадаются.
Жидкие отходы подаются в инсинератор в распыленном виде через
специальные шламовые форсунки. Подготовка жидких отходов к сжиганию
заключается в приготовлении смеси, содержащей не менее 50 % топлива и
предварительно подогретой до 60 - 80 °С. Теоретически для сжигания 1 кг
жидких отходов требуется около 4 кг атмосферного воздуха. Для уверенности в
полном сгорании отходов рекомендуется обеспечивать 50 % избытка воздуха.
Следовательно, рекомендуемый расход составляет 6 кг воздуха на 1 кг отходов.
Для сжигания нефтесодержащих продуктов необходимо подавать
дизельное топливо, расход дизельного топлива для розжига на инсинераторе
102
данного типа составляет 17
литров/ч у первичной горелки. У вторичной
горелки расход также составляет 17 литров/ч, но в качестве топлива уже можно
использовать тяжелое топливо, что значительно снижает стоимость утилизации
отходов.
Данное судно-прототип имеет экипаж численностью 17 человек. Далее
можно подсчитать примерное количество ежедневных отходов на судне:
- пищевые отходы от 5 до 8 кг или от 25 до 41 литра без компоновки
- твердые отходы примерно 10 кг или 500 литров
- железо и стекло следует собирать в специальном помещении для
мусора.
Исходя из этих данных можно сделать выводы, что данный тип
инсинератора способен обеспечить полную утилизацию суточных отходов.
6.4. Чрезвычайные ситуации
Постоянная готовность экипажа к действиям при чрезвычайных и
аварийных ситуациях обеспечивается за счет:
1) постоянного наличия на борту установленного количества экипажа,
способного обеспечить эффективные действия в случае возникновения
чрезвычайных ситуаций;
2) высокой профессиональной квалификации экипажа, предварительной
тренажерной подготовки, регулярных учебных тревог, учений, тренировок;
3) эффективной системы и организации действий, включая "Расписание по
тревогам",
аварийные
партии,
судовые
оперативные
планы
действий,
контрольные листы рекомендованных действий для всех выявленных рисков с
учетом специфики и конструктивных особенностей судна, особенностей и
свойств перевозимых грузов;
103
4) постоянной готовности средств борьбы за живучесть судна;
5) постоянного контроля и наблюдения (в том числе - с помощью специальных
систем
контроля
и
предупредительной
сигнализации)
за
основными
элементами безопасности, обнаружения очага чрезвычайной ситуации на
возможно более ранней стадии, а также быстрых, решительных, эффективных
действий человека, первым обнаружившего возникновение чрезвычайной
ситуации.
Общее руководство действиями при чрезвычайных и аварийных
ситуациях,
борьбой
за
живучесть
судна
осуществляет
капитан.
Непосредственное руководство возлагается на старшего помощника капитана.
При отсутствии на судне капитана и старшего помощника капитана
борьбу за живучесть судна возглавляет вахтенный помощник капитана.
В соответствии с требованиями Международных Конвенций, организация
действий экипажа в любой опасной аварийной ситуации должна быть
направлена,
главным
образом,
на
сохранение
человеческой
жизни.
В случае чрезвычайной, опасной или аварийной ситуации важно
правильно оценить приоритеты до принятия любых решений и действий.
Приоритеты должны располагаться следующим образом:
1. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНИ
2. БЕЗОПАСНОСТЬ СУДНА
3. БЕЗОПАСНОСТЬ ГРУЗА И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Если судно оказалось в аварийной ситуации, в том числе - связанной с
загрязнением окружающей среды, либо в ситуации, угрожающей гибелью
судна, то капитан обязан в срочном порядке решить вопрос о том, необходимы
ли помощь спасателей, помощь буксиров или иная помощь с берега либо
ситуация может быть разрешена собственными силами экипажа.
104
Основой организации борьбы за живучесть судна является расписание по
тревогам, которое определяет обязанности всех членов экипажа, составляется
на каждом судне и утверждается капитаном.
Обязанности по тревогам должны распределяться с учетом должностей,
специальности, подготовки, индивидуальных качеств и физических данных
каждого члена экипажа. В расписании по тревогам должна предусматриваться
взаимозаменяемость членов экипажа.
Составление расписания по тревогам и своевременная корректура
возлагаются на старшего помощника капитана. Расписание по тревогам должно
вывешиваться на видном месте в общедоступных помещениях судна.
Сигналы всех тревог дублируются голосом по судовой трансляции с
указанием вида тревоги; в случае пожара или пробоины указывается их место.
При отсутствии трансляции вид тревоги, место пожара или пробоины
объявляются любыми иными средствами. Отбой всех тревог объявляется
голосом и сопровождается командой по судовым средствам связи.
При объявлении учебных тревог по системе судовой громкоговорящей
связи вид тревоги должен предваряться словом «учебная».
Общесудовая тревога объявляется вахтенным помощником капитана при:
1) при взрыве, возникновении пожара либо обнаружении его первых признаков,
дыма и запаха гари;
2) при обнаружении поступления забортной воды внутрь судна или
распространения ее по судну;
3) при других аварийных случаях, создающих угрозу судну и экипажу.
Тревога "Человек за бортом" объявляется вахтенным помощником
капитана при падении человека за борт или обнаружении человека (людей) за
бортом.
105
Шлюпочная
тревога (при
оставлении
судна)
объявляется
только
капитаном или другим лицом по указанию капитана при угрозе гибели судна,
когда возникает необходимость оставления судна экипажем и пассажирами.
Любой член экипажа, любое находящееся на судне лицо может поднять
тревогу нажатием соответствующей кнопки, включением сигнализации либо с
помощью средств связи.
Лицо, поднявшее тревогу, должно сообщить на мостик место и характер
аварийной ситуации.
Устанавливается следующий порядок оповещения при чрезвычайных и
аварийных ситуациях:
1) объявляется общесудовая тревога звонком громкого боя;
2) экипаж собирается в месте сбора и действует в соответствии с судовым
"Расписанием по тревогам".
3) ответственные лица, услышав сигнал, обязаны:
-
включить переносные УКВ-радиостанции на заданный канал;
-
выйти на связь с мостиком;
-
получить устные команды/распоряжения;
-
передать их закрепленным за ними членам судового экипажа.
При оставлении судна старший помощник капитана обязан проверить
судовые
помещения,
а
старший
механик
машинные
помещения
и
удостовериться, что в них не осталось людей.
Лица, в ведении которых находятся документы экипажа, судовой, машинный и
радио журналы, путевые карты с прокладкой пути судна перед происшествием,
судовая касса и документы строгой отчетности, при оставлении судна обязаны
принять меры к спасению указанных документов и ценностей. Все члены
экипажа при объявлении судовых тревог обязаны быстро занять свои места по
расписанию, иметь при себе спасательные жилеты (нагрудники) и надевать их
при объявлении шлюпочной тревоги или тревоги "Человек за бортом".
106
7.АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕСОВ СУДАВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ
УСТАНОВАК
1. Обзор
Регулятор и система защиты устанавливаются в ЦПУ и машинном отделении.
Аварийный СТОП ЦПУ и машинное отделение оборудованы (опция) кнопками
аварийной остановки, которые подключаются к блоку системы защиты
двигателя (ESU). В случае аварийной ситуации, ESU (по команде оператора или
системы) выполняет аварийную остановку двигателя. ЦПУ В ЦПУ
устанавливается панель управления AutoChief® C20 (ACP). На ACP
отображается состояние работы системы и предупреждения о внештатных
ситуациях в работе двигателя, а также выполняется настройка системы.
Интерфейс ACP состоит из цветного жидкокристаллического дисплея, двух
панелей с кнопками с индикацией и одной многофункциональной
кнопкиманипулятора Машинное отделение Большинство блоков и отдельных
компонентов отдельно стоящей системы регулирования и защиты
устанавливаются на двигатель или в непосредственной близости от него в
машинном отделении. Эта часть системы включает в себя датчики оборотов
двигателя, блоки RPMD, ECU (опция), RDO-16, RAI-16, MEI, ESU, PSO-P,
электропривод (актюатор) и т.д. Все компоненты системы соответствуют
стандартам для судовых установок. Для более детального представления
смотри рисунок на следующей странице.
1.1. Панель управления AutoChief® (ACP)
Панель управления AutoChief® C20 (ACP) основной интерфейс между
оператором и системой. Она оборудована 7‖ цветным дисплеем с разрешением
экрана 800 на 480 точек, одной большой многофункциональной
кнопкойманипулятором и шестью кнопками с покрытием из металлической
фольги. Дисплей содержит несколько графических элементов, известных как
«мимические» (мнемонические). Путем вращения многофункциональной
кнопки влево или вправо, могут быть выбраны отдельные мимические схемы,
затем они активируются при нажатии на кнопку. Многофункциональная кнопка
применяется при выборе меню, также при изменении режимов и систем
конфигурации. Кнопки панели имеют встроенные светодиоды (LED), которые
помогают оператору визуально отслеживать их статус. Панель имеет
встроенную подсветку для работы при слабом освещении, которая
107
регулируется встроенным фотоэлементом (LSR). ПанельACP позволяет легко
управлять работой системы и может быть установлена в любую стандартную
консоль ЦПУ.
Индикация работы и состояния двигателя на панели ACP: ƒ Частота вращения
двигателя ƒ Уставка частоты вращения ƒ Индикатор давления пускового
воздуха ƒ Индикатор нагрузки ƒ Индикация аварийных сигналов при
дистанционном управлении ƒ Индикация состояний при дистанционном
управлении ƒ Функции системы защиты и управления двигателем ƒ
Ограничения работы двигателя ƒ Кнопки со светодиодами: ƒ Отмена
аварийной остановки/снижения оборотов ƒ Изменение места управления ƒ
Отключение звукового сигнала ƒ Подтверждение сигнала аварии ƒ Аварийная
остановка ƒ Под-функции телеграфа ƒ Звуковой аварийный сигнал
1.1.1. Дисплей ACP TFT-LCD Дисплей ACP сделан на основе
жидкокристаллической (LCD) матрицы TFT (Thin Film Transistors). Он состоит
из цветного TFT-LCD экрана, микросхем управления, controlPWB, FPC,
корпуса, передней и задней защитных панелей и блока подсветки. Графика и
текст отображаются с отношением 15:9 при разрешением экрана 800х480 точек
и с палитрой 262144 цветов, используя 18-ти битный сигнал (6 бит х 3 (система
смешивания цвета RGB)) High resolution Экран выдает высококачественное
изображение с широким углом обзора. Лучший угол обзора находится в 6-ти
часовой позиции.
Жидкокристаллический экран высококонтрастный и имеет высокое разрешение
благодаря применению активной матрицы. Слабоотражающая черная матрица
и поляризованное стекло с антибликовым покрытием позволят значительно
уменьшить отблеск экрана. Основная функция LCD экрана – отображать все
важные состояния работы двигателя и помогать оператору вносить изменения.
1.1.2. Графический интерфейс пользователя (GUI) Графический интерфейс
пользователя (GUI) разработан как важное дополнение к программному
обеспечению, которое объединяет компоненты и возможности регулятора и
системы защиты. Его задача упростить использование системы. Приложение
выводит на экран информацию в графическом виде. Видимый графический
интерфейс изображает картинку, на которую в данном контексте ссылаемся как
«мимическую». Она включает графические элементы («штучки»--элементы
управления), которые используются для коммуникации с основной программой
и придает функциональность при взаимодействии с ней оператора. «Штучки»
108
включают: окно, текст, кнопки (сенсорные), меню, приборы с круговой шкалой,
шкалы и диаграммы. Крупные «штучки», такие как окна, снабжены рамками
для представления их содержания для оператора. Более мелкие обычно
используются как инструменты ввода данных с помощью клавиш или
многофункциональной кнопки. «Штучки» функционально независимы и
связаны опосредованно с программами, таким образом GUI (графический
пользовательский интерфейс) может быть легко настроен, если потребуется, на
каждую установку,. ЖК-дисплей панели AC P посредством графического
интерфейса используется в качестве главного интерфейса между оператором и
системой. Все взаимодействия, такие как мониторинг давления пускового
воздуха, обороты ГД и его нагрузка, корректировка рабочих параметров и
вывод на дисплей аварийных сигналов защиты и обычных выполняются при
помощи дисплея ACP. Информация из меню выбирается посредством
сенсорных клавиш. При выборе меню появляется соответствующая мимическая
картинка. Однако, функции, которые требуют прямого доступа, такие как—
аварийный стоп, отмена и подтверждение аварийных сигналов, отключение
звуковой сигнализации, доступны посредством нажимных кнопок наружной
панели ACP. На боковом меню показаны некоторые «окна», которые могут
встретиться оператору.
1.1.3. Кнопки ACP (слева) Кнопки, расположенные с левой стороны панели
ACP используются только для отображения отменяемой аварии или
ограничения и не используются как кнопки в случае автономной установки
регулятора и системы зашиты.
Если активная аварийная ситуация или ограничение отменяемые, то
соответствующие кнопки будут подсвечены светодиодами (красные).
Светодиоды погаснут, когда оператор подтвердит отмену или работа двигателя
войдет в нормальный режим. • Cancel SHD (Отмена аварийной остановки) •
Cancel SLD (Отмена аварийного снижения оборотов) • Cancel limits (Отмена
ограничений)
1.1.4. Кнопки ACP (справа)
На панели управления AutoChief® С20 имеются следующие функции
аварийных сигналов и команд: • В управлении--In Command (показывает,что с
панели ACP производится фактическое управление(зеленый) • Отключение
звуковой сигнализации--Sound off (выключение звукового сигнала аварии
109
(желтый) • Подтверждение аварии--Alarm Acknowledge (подтверждение
сигнала аварии (желтый)
1.1.5. Многофункциональная кнопка
Многофункциональная кнопка применяется для выбора и перемещения по
меню. Вращая кнопку оператор перемещается по меню, и нажимая кнопку
выбирает подсвеченный пункт меню.
1.2. Блоки распределенной обработки данных (DPU) Блоки распределенной
обработки данных (DPU) состоят из шести модулей, каждый из которых
выполняет свою собственную задачу. Основная функция DPU – мониторинг и,
при необходимости, регулировка параметров двигателя. Блоки оснащены
аналоговыми и цифровыми входными\выходными каналами. Связь между
блоками осуществляется через две раздельные сети, которые соединяют
каждый блок со всеми другими.
В каждый блок встроен микропроцессор, программируемый на выполнение
различных задач, как, например, обнаружение выхода за определенные
границы величины контролируемого сигнала. Аварийные сигналы, которые не
влияют на работу, подавляются во время запуска и аварийной остановки
двигателя. Информация о состоянии двигателя постоянно отслеживается
панелью управления AutoChief®C20 (ACP). При обнаружении аварийного
состояния DPU и ACP выдают сигнал аварии и указывают датчик, выдавший
этот сигнал. Также ACP выдает информацию о аварийном состоянии, которая
помогает оператору в диагностике проблемы. Все блоки проходят проверку и
получают типовое одобрение таких классификационных обществ как DNV,
LRS, BV, GL, RINA, NK, ABS, KR, PRS, MRS (Россия), CCS (Китай).
Механическое оборудование соответствует DnV Class B и IACS E10 (монтаж
непосредственно на двигателе, насосы и т.д.). Электромагнитная совместимость
соответствует IACS E10 и EN60945. Ниже приведено краткое описание каждого
типа блоков DPU.
1.2.1. Интерфейс Главного Двигателя (MEI)
Блок Интерфейс Главного Двигателя (MEI) оснащен несколькими типами
цифровых и аналоговых входных\выходных каналов, и оборудован шиной CAN
для связи с остальными блоками и ACP по сети CAN Состояние питания,
встроенной системы самотестирования, системы в целом и шины CAN можно
напрямую контролировать по светодиодным индикаторам на самом блоки MEI.
110
1-й и 2-й каналы, это релейные выходы (макс. индуктивная нагрузка 3 А при
230 В) 3-й и 4-й каналы – аналоговые выходы (ток варьируется от 4 до 20 мА с
макс. нагрузкой 550 Ом, напряжение ±10 В). Каналы с 5-го по 14-й –
управление соленоидами с функцией проверки цепи (только на обрыв), с
напряжением от 18 до 32 В и максимальным током 500 мА (соленоидные
выходы питаются напрямую от источника питания системы) Каналы с 15-го по
28-й – цифровые входы с возможностью проверки цепи (требуется
дополнительное оборудование). Каналы с 29-го по 36-й – по выбору аналоговые
или цифровые входы с возможностью проверки цепи (ток источника 4-20 мА).
Каналы с 34-го по 36-й – по выбору цифровые входы или потенциометр (1, 5
или 20 кОм, контактная щѐтка) с возможностью проверки цепи. Технические
характеристики • Входные потенциометрические каналы, 3-х проводные (4,5 В,
сигнал, 0 В) • 5 входных токовых каналов, 3-хпроводные (24 В, токовый сигнал,
0 В) • 14 входных цифровых каналов с проверкой цепи • Входные каналы
ток/напряжение (+/-20 мА и +/-10 В) • 10 каналов управления соленоидами с
проверкой цепи (только на обрыв) • 2 выходных релейных канала с контактами
двустороннего действия • Масштабирование в технических единицах •
Проверка сигнала на выход за предельные значения • Наблюдение и
сигнализация по всем каналам • Выравнивание отклонений • Отметка времени
для аварий и других событий (0,001 с) • Самотестирование • Защита датчиков
от перегрузки • Обработка ошибок CAN линии
1.2.2. Блок системы защиты (ESU)
Блок ESU выполняет функции системы защиты и аварийной остановки
двигателя. Основные входные каналы: • Отслеживание параметров двигателя •
Отслеживание частоты вращения двигателя • Кнопка аварийной остановки
двигателя Все параметры и определения задаются поставщиком двигателя. В
ESU используются цифровые входные и выходные каналы. Блок запитывается
двумя независимыми линиями питания и имеет встроенную функцию
автоматического переключения между ними. Цифровые входные каналы с 14го по 19-й напрямую связаны с выходными каналами с 5-го по 13-й. В случае
отказа процессора блока, цифровые каналы 20-22 переключаются напрямую на
выходные каналы 5-13. Блок оборудован интерфейсом для подключения к CAN
линии. Состояние блока отображается встроенными светодиодами. •
Встроенное дублирование функций • Система самотестирования Технические
111
характеристики • 4 выходных релейных канала с контактами двустороннего
действия
• 9 цифровых входных каналов (аварийная остановка) с проверкой цепи • 6
цифровых входных каналов с проверкой цепи • 3 цифровых входных каналов с
проверкой цепи (только на обрыв) • 6 цифровых входных каналов с проверкой
цепи • Дублированное питание 24 В • Управление соленоидами с функцией
проверки цепи • Наблюдение и сигнализация по все каналам • Отметка времени
для аварий и других событий (0,001 с) • Самотестирование • Защита датчиков
от перегрузки • Обработка ошибок CAN линии
1.2.3. Блок электронного регулятора (DGU)
Блок DGU управляет частотой вращения двигателя. Необходимая уставка
частоты вращения задается или с панели ACP или рукояткой управления и блок
DGU поддерживает установленные обороты двигателя. В DGU поступают все
сигналы, необходимые для регулировки частоты вращения, и он будет
продолжать работать как независимый блок в случае выхода из строя CAN
линии. DGU включает в себя 4 CAN порта и 2 серийных интерфейса
RS422/RS485. Все порты имеют гальваническую изоляцию. Питание
осуществляется от источника 24 В в диапазоне от +18 В до +32 В (имеет
гальваническую изоляцию). Функции • Автоматическая регулировка частоты
вращения • Автоматическое ограничение работы двигателя по наддуву,
крутящему моменту и т.д. • Ручное ограничение работы двигателя по оборотам,
подаче топлива и т.д. • Избегание критической частоты вращения •
Автоматическое снижение оборотов Технические характеристики • CAN
интерфейс • CAN интерфейс для ДАУ • 2 серийных интерфейса RS422/RS485
• Масштабирование в технических единицах • Проверка сигнала на выход за
предельные значения • Наблюдение и сигнализация по всем каналам •
Выравнивание отклонений • Отметка времени для аварий и других событий
(0,001 с) • Самотестирование • Обработка ошибок CAN линии
1.2.4. Распределительный модуль частоты вращения двигателя (RPMD)
Модуль RPMD состоит из 2-х блоков RPME. Питание осуществляется от
источника 24 В, имеется 4 входных канала для подключения таходатчиков, 2
релейных выхода, 2 выхода на соленоиды, сдвоенный CAN интерфейс и 2
серийных выхода RS422/485. Модуль предназначен для измерения частоты
вращения двигателя, используя 2 блока RPME. Такая комплектация
112
гарантирует безотказную работу системы. Каждый блок RPME имеет 2
входных канала для подключения таходатчиков, 1 релейный выход, 1 выход на
соленоиды, сдвоенный CAN интерфейс и 1 серийный выход RS422/485. В
конструкции модуля RPMD предусмотрена возможность монтажа
непосредственно на дизеле. Технические характеристики • 2 входных канала
для подключения таходатчиков, 2-х или 3-хпроводные (NPN или PNP
таходатчики) • 1 выходной релейный канал с контактами двустороннего
действия • 1 канал управления соленоидами • Масштабирование в технических
единицах • Проверка сигнала на выход за предельные значения
• Наблюдение и сигнализация по всем каналам • Выравнивание отклонений •
Отметка времени для аварий и других событий (0,001 с) • Самотестирование •
Обработка ошибок CAN линии
Схема соединений между блоками RPME (U1 и U2). Показана взаимная связь
междуRPME U1 и RPME U2. W203 и W204—цифровые вводы/выводы. W203
непосредственно соединен с линейным портом ввода/вывода X7 блока DGU.
Если W203 отказывает, то два W204 будут задействованы. W1—это релейная
линия связи.
Модуль RPMD. Может монтироваться непосредственно на двигателе. Корпус
модуля водонепроницаемый и открывается только если открутить 4 болта по
углам модуля.
1.2.5. Аналоговый входной блок (RAi-16)
RAi-16 это универсальный блок с входными каналами, поддерживающий
большую часть типов сигналов от систем автоматики, используемых на
морских судах. Он воспринимает сигналы по напряжению, току и
сопротивлению в различных пределах и свободно масштабирует сигнал в
технических единицах. Питается от источника 24 В и имеет сдвоенный CAN
интерфейс для передачи данных. Технические характеристики ƒ 16 аналоговых
входных каналов ƒ Масштабирование в технических единицах ƒ Диапазон
частоты: 5-500 Гц ƒ One counter, range: 5 - 500 Hz ƒ Проверка сигнала на выход
за предельные значения ƒ Задержка сигнала ƒ Наблюдение и сигнализация по
все каналам ƒ Отметка времени для аварий и других событий (0,001с) ƒ
Самотестирование ƒ Защита датчиков от перегрузки ƒ RS 422-A или RS 485
серийный интерфейс ƒ Обработка ошибок CAN линии ƒ Параметры записаны
в памяти блока ƒ Возможность дистанционной настройки ƒ Отсутствуют
подстройки элементы и перемычки ƒ Отсутствуют части, подлежащие
113
обслуживанию ƒ Все соединения на разъемах ƒ Пригодны для прямой
установки на ГД ƒ Модуль содержит LED-индикацию для состояний:
Watchdog, running (рабочее состояние), общая информация, инициализация
модуля, полярность питания.
1.2.6. Цифровой выходной модуль (RDo-16)
Данный цифровой выходной модуль является гибким многофункциональным
устройством, которое охватывает большинство типов выходных сигналов
морских автоматических систем. Для него необходимо питание 24VDC. Блок
поддерживает две высокоскоростные коммуникационные CAN-сети с
обработкой информации по времени от подключенных датчиков. Функции:
ƒ 16 цифровых выходных каналов с LED-индикацией состояний ƒ Один
полюсный переключатель с безразрывным переключением ƒ Импульс при
включении выхода ƒ импульс при выключении выхода ƒ Обработка ошибок
CAN-сети
Свойства: ƒ Все параметры сохраняются в одном модуле ƒ Дистанционная
реконфигурация ƒ Отсутствуют подстроечные элементы или перемычки ƒ
Отсутствуют части, подлежащие обслуживанию ƒ Все соединения на разъемах
ƒ Подходит для прямой установки на ГД ƒ Модуль содержит LED-индикацию
для состояний: Watchdog, running (рабочее состояние), общая информация,
инициализация модуля, полярность питания.
1.3. Режимы двигателя
1.3.1. Режим «постоянное топливо» Данная функция применяется, если система
регулирования изготовлена компанией Kongsberg Maritime AS. Обороты
измеряются постоянно, и когда они остаются постоянными определенное
время, система регулирования будет информирована о включении режима
«постоянное топливо». Тогда регулятор замкнет выход топливного актюатора
на фиксированный топливный индекс. Когда Топливный Индекс зафиксирован,
то обороты будут колебаться. Данная функция требуется в некоторых случаях,
например, когда необходимо выполнить индикаторные диаграммы и т. п. Во
время данного цикла происходит постоянное слежение за оборотами, и их
сравнение с верхним и нижним параметром отклонения RPM. Если обороты
колеблются выше или ниже данных пределов, выход топливного актюатора
будет разблокирован и система ДАУ снова вернется к требуемой уставке по
оборотам. Имеются также другие зоны пределов по оборотам, для которых
может применяться данная функция. Например, зоны с недопустимо низкими
114
оборотами, когда двигатель может остановиться, если количество топлива
постоянно не контролируется, или в зонах высоких оборотов, когда RPM
двигателя могут достичь уровня разноса.
1.3.2. Контроль за топливной уставкой В режиме уставки, топливный индекс
напрямую устанавливается рукояткой, находящейся « в управлении». Если
рукоятка установлена в позицию «Dead Slow—Самый Малый ход», то будет
поступать 0%топлива, «Nav Full— Самый Полный Вперед» будет
соответствовать 100% топливной команде, независимо от оборотов двигателя.
Ограничители будут продолжать работать, так что двигатель не будет
перегружен по причине, связанной с топливом. Однако, он может легко достичь
разноса. Функция является полезной, если индикаторные диаграммы должны
быть сняты, когда топливный индекс должен поддерживаться в одной позиции
для всех цилиндров.
1.3.3. «Мертвая Зона» Функция «мертвая зона» уменьшает движение
актюатора. Обороты «мертвой зоны» устанавливаются параметрами, по
умолчанию—2 об/мин (± 2об/мин). Во время нормальной работы система
контроля скорости будет использовать в этой области уменьшенный
коэффициент усиления, приводящий к замедлению работы регулятора при
колебаниях оборотов меньше, чем ±2об/мин. Когда выбран режим «мертвая
зона», то в этой зоне коэффициент усиления равен нулю, и регулятор совсем не
будет работать. «Мертвая зона» может быть отрегулирована до 15 об/мин.
1.3.4. Режим «Штормовое море» Режим «штормовое море—Rough sea»
предусмотрен как опция во избежание состояния разноса во время шторма.
Выбор режима «штормовое море» производится из меню панели ACP. Если
выбран режим «штормовое море», регулятор применяет специально заданный
коэффициент усиления для данного режима. Дополнительно, контроллер PI
позволяет производной части ―D‖ незамедлительно реагировать быстро при
быстрых колебаниях оборотов.
1.3.5. Функция отключения цилиндра (опция) Главная цель данной функции—
увеличение стабильности оборотов при работе двигателя при малой нагрузке и
низких оборотах. Система отключает работу цилиндров в группах, обычно это
две группы. Смысл этого состоит в том, что только половина цилиндров будут
работать одновременно. Работа групп цилиндров (группы 1 и 2)
осуществляется попеременно по времени. Целью является избежание
чрезмерного расхода цилиндрового смазочного масла при сжигании. Вторая
115
причина—это поддержание постоянной тепловой нагрузки всех цилиндров.
Для обеспечения надежного пуска система отключения цилиндров во время
пускового периода отключается, пока работа двигателя не будет стабильной.
Если активирована отмена ограничений или команда по оборотам от рукоятки
телеграфа отличается от измеряемых RPM в пределах заданных пределов, то
система отключения цилиндров блокируется, и все цилиндры будут работать.
2. Функции системы защиты
2.1. Защитная функция Аварийная Остановка
2.1.1. Функция Аварийная Остановка (1 – 6) Если активированы какие-либо
датчики аварийной остановки, то двигатель автоматически будет остановлен.
Будет активирован соленоидный клапан аварийного стопа и в регулятор
поступит команда на нулевую уставку топливной рейки. Двигатель
остановится. Ниже приведены входные сигналы для датчиков аварийной
остановки: • Аварийная остановка 1 (установлена на разнос— overspeed) •
Аварийная остановка 2-6 (определяется конкретным проектом) • Заказная
Аварийная остановка 1-5 (определяется конкретным проектом) Входные
сигналы датчиков могут быть цифровыми (вкл/выкл) или аналоговыми.
Сигналы аварийной остановки могут быть двух типов: отменяемые и
неотменяемые. Неотменяемые аварийные остановки немедленно
останавливают двигатель.
2.1.2. Отменяемая Аварийная Остановка В течение времени предварительного
предупреждения имеется возможность отменить аварийную остановку. Для
отменяемых аварийных остановок предусмотрена задержка по времени. Время
задержки может быть отрегулировано индивидуально для каждого датчика.
Вышеупомянутая индикация будет отражена на LCD-дисплее панели ACP.
2.1.3. Функция «Аварийный Стоп» Имеется возможность подсоединить к
системе защиты до 5 кнопок аварийного стопа. Они могут находиться на левом
крыле мостика, правом крыле, на мостике, в ЦПУ и в блоке аварийного поста
(обычно установлен на двигателе). Соленоидный клапан аварийной остановки
активируется непосредственно через блок аварийного поста, когда нажата одна
из кнопок. Сигнал ―stop‖ посылается на ДАУ и в регулятор поступает команда
на нулевую уставку топливной рейки. Двигатель остановится; на панели ACP
появится сигнал «аварийный стоп—emergency stop», также информация, какая
кнопка аварийного стопа была активирована. Аварийный стоп может быть
активирован из всех постов управления в любое время, независимо от позиции
116
управления. аварийный стоп легко отключается, для этого нужно кнопку
нажать еще один раз.
2.1.4. Аварийная остановка при разносе Разнос определяется системой
определения RPM, при помощи таходатчиков, которые смонтированы напротив
маховика, в случае, когда обороты превышают уровень разноса (109% МДМ,
регулируемые). Постоянный сигнал от системы определения RPM подается
на вход аварийной остановки блока ESU (блок системы защиты двигателя) для
непосредственной активации соленоидного клапана аварийного стопа. Система
определения RPM при помощи двойной резервной сети CAN подаст команду
аварийной остановки двигателя в систему ДАУ, Систему Защиты и Систему
Регулирования. Это приведет к активации соленоидного клапана аварийного
стопа и переводу топливной рейки в нулевую позицию. двигатель остановится;
на панели ACP покажется аварийный сигнал «разнос—over-speed».
2.2. Функция снижения нагрузки Двигатель автоматически уменьшит скорость
в соответствии с замедлением (регулируемым) любого активированного
датчика снижения нагрузки. Сигнал снижения нагрузки будет направлен в
систему ДАУ и/или Регулятор, которые начнут действовать. Индикация
снижения нагрузки ―slow down‖ появится на панели ACP. Входные сигналы
датчиков снижения нагрузки следующие: • Снижение нагрузки 1-20
(определяется конкретным проектом) Входные сигналы датчиков могут быть
цифровые (вкл/выкл) или аналоговые. Сигналы снижения нагрузки могут быть
настроены как отменяемые или неотменяемые. Неотменяемые сигналы снизят
обороты двигателя незамедлительно, а на отменяемые будет действовать
задержка. Время задержки может быть откорректировано индивидуально для
каждого датчика. Отменяемые снижения нагрузки могут быть отменены
индивидуально с панели ACP в ЦПУ, независимо от позиции управления;
можно также отменить все снижения нагрузки с мостика (при управлении с
мостика), из ЦПУ (при управлении из ЦПУ) и на двигателе (при управлении с
аварийного поста). Снижение нагрузки автоматически «сбрасывается» после
деактивации (отключения) датчика, как альтернатива, при деактивированном
датчике рукоятка на мостике должна быть установлена ниже уровня снижения
нагрузки. Неотменяемое снижение нагрузки вызовет немедленное снижение
скорости после того, как закончится задержка по времени. Действие снижения
нагрузки происходит следующим образом: • ЦПУ (автоматически при помощи
регулятора или вручную оператором) • Местный Пост управления (вручную
при помощи местного устройства регулирования скорости)
117
2.3. Функции контроля и управления оборотами главного двигателя Ниже
приведена схема основных компонентов системы контроля и управления
оборотами ГД: панель ACP, DGU, RPMD, датчики и электрический актюатор.
Функциональные возможности Цифрового Регулирования следующие:
Функции Регулятора: • Контроль за оборотами ГД в зависимости от уставки
рукоятки управления • Защита двигателя от перегрузки • Режим «постоянное
топливо» (увеличивает «мертвую зону» для регулировки скорости) • Смазка
цилиндров в зависимости от нагрузки (опция) Функции актюатора: • Установка
топливной рейки в нужную позицию, в зависимости от команды, идущей от
регулятора • В случае серьезной неисправности, заблокировать подачу топлива
для поддержания скорости движения и тяги
2.3.1. Функция ограничения по продувочному воздуху «Ограничитель топлива
по продувочному воздуху» ограничивает топливо в соответствии со значением
давления, измеренного датчиком в коллекторе продувочного воздуха. Кривая
ограничителя должна быть задана в соответствии со спецификацией
изготовителя двигателя.
2.3.2. Функция ограничения по крутящему моменту «Ограничение топлива по
крутящему моменту» ограничивает топливо в соответствии с измеряемыми
оборотами. Ограничительная кривая должна быть задана в соответствии со
спецификацией изготовителя двигателя.
2.3.3. Пусковая топливная уставка Если активирован пуск из системы ДАУ,
регулятор установит для топливных насосов предварительно заданный
топливный индекс. Пусковая топливная уставка будет деактивирована, как
только двигатель пройдет уровень пусковой уставки по оборотам.
2.3.4. Внешний стоп, Аварийная Остановка Аварийная остановка, превышение
скорости (разнос) и аварийный стоп от системы защиты, посылаются
посредством линии связи CAN на регулятор, который устанавливает топливный
актюатор в позицию «нулевое топливо».
2.3.5. Вход Снижения Нагрузки Функция снижения нагрузки активируется,
когда из системы защиты действует входной сигнал на снижение нагрузки,
который направляется по CAN-bus линии на регулятор, и ограничивает RPM до
уровня «снижения нагрузки—slow down»; данный параметр можно
корректировать.
118
2.3.6. Ручное ограничение RPM и топлива Функция ручного ограничения RPM
и Топлива включены в качестве стандартных в систему электронного
регулирования. Ограничение максимальных RPM или максимального
топливного индекса может быть осуществлено оператором из ЦПУ.
2.3.7. Отмена ограничений Топливные ограничители по продувочному воздуху
и крутящему моменту могут быть превышены на 10%. Эта функция также
отменяет ручное ограничение по топливу, все ограничения и активирует
«тяжелый пуск».
2.3.8. Изменение кол-ва цилиндровой смазки в зависимости от изменения
нагрузки (Опция) Регулятор может, в качестве опции, управлять функцией
«изменения кол-ва смазки в зависимости от изменения нагрузки» для
двигателей MAN B&W. Регулятор будет управлять соленоидным клапаном
системы смазки, который увеличивает количество смазочного масла, если
будет выявлено явное и постоянное изменение нагрузки.
2.3.9. Потери мощности (отключение системы) Топливная рейка заблокируется
в последней позиции для поддержания скорости и тягового усилия. Когда
мощность будет восстановлена, регулятор проверит фактическую скорость
двигателя и уставку скорости. После этого будет автоматически восстановлены
стандартные регулировки.
2.4. Функции измерения RPM
2.4.1. Определение RPM Система AutoChief®C20 оборудована двумя
независимыми системами измерения RPM. Эти системы непрерывно
гарантируют точное измерение оборотов от таходатчиков и подают аварийные
сигналы в случаях обнаружения отклонений.
Система регулирования AutoChief®C20 получает информацию о действующих
RPM от системы определения оборотов по прямой линии связи RS422, и в
качестве дублирующей линии—по линии коммуникации AutoChief®C20 CAN.
Ниже приведена принципиальная схема системы определения RPM.
2.4.2. Отмена «Аварийной Остановки—Cancel SHD» Во время нормальной
работы появится сообщение об Аварийной Остановке, как показано ниже. Оно
появится, независимо от того, отменяемая Аварийная Остановка или нет. Если
она отменяемая и требуется поддержания скорости судна, следуйте
нижеследующей инструкции.
119
Между обнаружением и активацией Аварийной Остановки всегда имеется
временная задержка. Аварийная Остановка должна быть отменена до начала
активации. Для «Автономной Системы Защиты и Регулирования» (стандарт
MAN Diesel) производства Kongsberg Maritime, кнопки «отмена аварийной
остановки—CANCEL SHD» отключены, исключая LED-индикаторы.
Активация «отмены аварийной остановки» осуществляется при помощи
системы ДАУ (Alpha). При активации должна загореться красная
LEDиндикация на левом ряду панели ACP, обозначенная CANCEL SHD.
2.4.3. Отмена «Снижения Нагрузки--Cancel SLD» Во время нормальной работы
появится сообщение о Снижении Нагрузки, как показано ниже. Оно появится,
независимо от того, отменяемое Снижение Нагрузки или нет. Если функция
отменяемая и требуется поддержания скорости судна, следуйте
нижеследующей инструкции.
Между обнаружением и активацией Снижения Нагрузки всегда имеется
временная задержка. Функция Снижение Нагрузки должна быть отменена до
начала активации. Для «Автономной Системы Защиты и Регулирования»
(стандарт MAN Diesel) производства Kongsberg Maritime, кнопки «отмена
Снижения Нагрузки—CANCEL SLD» отключены, исключая LED-индикаторы.
Активация «отмены снижения нагрузки» осуществляется при помощи системы
ДАУ (Alpha). При активации должна загореться красная LEDиндикация на
левом ряду панели ACP, обозначенная CANCEL SLD.
2.4.4. Отмена ограничений—Cancel limits Для «Автономной Системы Защиты и
Регулирования» (стандарт MAN Diesel) производства Kongsberg Maritime,
кнопки «отмена ограничений—Cancel limits» отключены, исключая LEDиндикаторы. Активация « отмены ограничений» осуществляется при помощи
системы ДАУ (Alpha). При активации должна загореться красная
LEDиндикация на левом ряду панели ACP, обозначенная CANCEL limits.
Нажмите кнопку «Отмена ограничений—Cancel limits» еще один раз и функция
будет заблокирована.
2.4.5. Отключение звукового сигнала--Sound off Если звуковая сигнализация
панели ACP включена, нажмите кнопку ―Sound off‖ на панели ACP для
отключения звонка. Led-индикация будет гореть, пока кнопка нажата.
2.4.6. Подтверждение аварии--Alarm Ack
120
1. Нажмите кнопку «Подтверждение аварии—Alarm Ack» на панели ACP. 2.
Загорится LED-индикация сбоку сенсорных клавиш «Аварийные сигналы—
Alarms» и «Система Защиты—Safety System»
3. Используя многофункциональную кнопку для выбора окна «Аварии—
Alarms». Нажмите на кнопку для активации «окна». 4. Обратите внимание на
окно Аварий и отметьте, какие аварийные условия там представлены.
2.5. Продвинутые операции из ЦПУ
2.5.1. Динамические индикации ―Home‖
Данная иллюстрация показывает все различные сообщения, которые могут
появиться на картинке ―Home‖. Серое поле ниже аналоговых приборов является
строкой текущего состояния для индикации аварий. Аварийные сигналы
красные, а подтвержденные—снова становятся серыми. Нижняя секция
странички—это меню, где оператор может выбирать под-меню при помощи
многофункциональной кнопки. Сенсорные клавиши или рабочие поля на
картинке будут подсвечиваться при использовании оператором поворотной
кнопки.
2.5.2. Ограничители двигателя—Engine limiters 1. Выберите окно ―Limiters―
На экране появится окно «Ограничители—Limiters»
2. При помощи поворотной кнопки найдите ―Lim. Curves— кривые
ограничений‖
3. На данных кривых можно производить мониторинг ограничителей по
продувочному воздуху и крутящему моменту. 4. Выберите сенсорную клавишу
«Установить Ограничитель— Set Limiter» 5. Ручной Ограничитель RPM может
быть откорректирован путем перехода на поле ―Manual RPM Limiter‖ 6.
Нажмите поворотную кнопку для активации поля. 7. Откорректируйте значение
Ограничителя RPM, при помощи поворотной кнопки. 8. Нажмите кнопку для
ввода нового значения Ограничителя RPM. 9. Ручной Топливный Ограничитель
может быть откорректирован при помощи такой же самой процедуры.
2.5.3. Меню «Разное--Misc.» 1. Выберите окно меню «Разное--Misc.»
2. Нижняя секция базовой страницы изменится на строку меню «Разное—Misc»
3. Выберите окно «Палитра—Palette»
121
4. Имеются следующие палитры: День—Day, Рассвет—Dawn, Ночь—Night. 5.
Каждая палитра может быть выбрана вручную при помощи поворотной кнопки.
6. Другой потенциометр служит для установки предела и индивидуальной
корректировки в пределах каждой палитры.
Палитра--Рассвет
Дневная палитра
7. Выберите окно «Характеристика двигателя—Engine Data»
Уставки на странице ниже производятся во время ввода в эксплуатацию и не
могут быть изменены. Информация включает тип двигателя, тип винта,
обороты и МДМ, количество цилиндров. 8. Выберите окно «Дата и Время—
Date & Time»
9. Используя поворотную кнопку, можно выбрать любое поле для
корректировки даты и времени. 10. При выборе сенсорной клавиши «Установка
времени—Set Time» позволяет делать корректировки 11. Выберите окно
«Доступ Пользователя—User Access»
12. Используя поворотную кнопку, можно выбрать «входной» уровень при
активации одного из следующих полей:
13. В зависимости от выбранного уровня входа, потребуется специальный
пароль 14. Для ввода пароля появляется всплывающее окно, используйте
поворотную кнопку для ввода требуемого пароля 15. Нажмите OK в
диалоговом окне. Состояние поля рядом с уровнем доступа изменится на
«активное». 16. Когда уровень доступа будет принят, то другие поля «Доступа
Пользователя» станут доступными для корректировок Внимание! Требуемый
пароль можно заказать у Kongsberg Maritime AS. 17. Для замены пароля
индивидуально для каждого уровня выберите один из уровней допуска на поле
«Заменить пароль— Change Password»
18. Напечатайте новый пароль в диалоговом окне. Ввод может
контролироваться в левой нижней секции диалогового окна. 19. После введения
нового пароля для выбранного уровня доступа, нажмите ―OK‖ в диалоговом
окне. 20. Для изменения «Времени ожидания—Timeout» выберите один из
параметров Времени Ожидания. В данном примере было выбрано Время
Ожидания для уровня «Пользователь—User» 21. Нажмите кнопку для
122
возможности изменения данной величины 22. Используя поворотную кнопку,
выберите фиксированное значение данного параметра
23. Нажмите кнопку для активации произведенного изменения
2.5.4. Изменение Параметра 1. Выберите сенсорную клавишу «Изменение
Параметра— Parameter Change»
2. Обзор главных функций—Main Function Overview 3. Выберите сенсорную
клавишу «Пуск/Стоп/Реверс-Start/Stop/Reversing»
4. Из обзора под-функций—Sub Function Overview возможно выбрать
параметры, относящиеся к «Пуск/Стоп/Реверс— Start/Stop/Reversing» 5.
Выберите сенсорную клавишу «Медленный Проворот—Slow Turning»
6. Данное меню содержит параметры для «Медленного Проворота» 7.
Выберите значение параметра для корректировки или проверки
8. Нажмите кнопку для изменения значения параметра 9. Корректируйте
значение путем поворота кнопки 10. Нажмите на кнопку для активации
измененного значения параметра
11. Значение параметра изменено; для возвращения в под-меню выберите «Подфункции—Sub Functions»
12. Если вы хотите вернуться к основному меню параметров, выберите
«Основные Функции—Main Functions»
2.5.5. Меню «Разное 2--Misc.2» 1. Выберите меню «Разное 2—Misc.2»
2. Из данного меню возможно производить разные тесты в системе 3. Выберите
сенсорную клавишу «Проверка лампочек—Lamp Test»
4. Все лампочки на панели ACP будут гореть для целей теста
5. Когда сенсорная клавиша ―Lamp Test‖ автоматически выключится, 6.
выберите сенсорную клавишу «Испытание Аварий--Alarm Test»
7. Данная функция для испытания аварийных сигналов панели ACP и
связанных с ней систем
8. С аварийным сигналом необходимо обращаться в соответствии со
стандартной процедурой 9. Для отключения функции активируйте сенсорную
клавишу еще один раз. 10. Выберите окно «Узлы—Nodes»
123
11. Данное окно применяется только для информирования оператора о статусе
каждого связанного узла в данной системе 12. Используйте поворотную кнопку
для просмотра каждого узла
13. Нажмите кнопку для входа в перечень
14. Прокрутите перечень с помощью «полосы прокруток» справа на
информационном поле
15. Просмотрите информацию для выбранного узла 16. Нажмите кнопку для
выхода из перечня 17. Выберите окно «Недействительные Таги—Invalid Tags»
18. Данное окно используется только для информирования оператора о том,
какие таги системы не действуют.
2.5.6. Система Защиты 1. Выберите окно «Система Защиты—Safety System»
2. Базовое окно (Home) останется, но нижняя секция будет содержать другой
набор сенсорных клавиш
3. Используйте поворотную кнопку и перейдите к сенсорной клавише
«Аварийная Остановка—Shut Down»; нажмите кнопку один раз
4. На дисплее появится перечень всех активных входов Аварийной Остановки
5. Если сенсорную клавишу «Shut Down» нажать еще один раз, на дисплее
появится перечень всех Аварийных Остановок системы
6. Выберите окно «Снижение Нагрузки--Slow Down»
7. 8. На дисплее—перечень всех активных входов «Снижения Нагрузки»
9. Нажмите «Slow Down» еще один раз
10. Если сенсорную клавишу «Slow Down» нажать еще один раз, на дисплее
появится перечень всех Снижений Нагрузки системы 11. Выберите окно
«Детектор оборотов--RPM Detector»
12. На экране появится окно Детектора RPM
13. На этой картинке можно следить за работой четырех таходатчиков системы
14. Для «сброса» счетчика оборотов активируйте «Сброс— Reset».
Дополнительно, нажмите «Alarm Ack» для подтверждения. 15. Для «сброса»
счетчика часов активируйте «Сброс—Reset». Дополнительно, нажмите «Alarm
Ack» для подтверждения.
124
2.5.7. Функция имитации RPM Для имитации RPM нажмите сенсорную
клавишу ―RPM Simulate‖ 1. Имейте в виду, что система управления
пропульсией будет использовать имитированные RPM для ссылок. 2. Для
включения имитации RPM необходимо ввести пароль 3. Для корректировки
RPM во время имитации вращайте поворотную кнопку.
2.5.8. Функция Теста на Разнос Возможно осуществить функцию теста
аварийной остановки из картинки детектора RPM. Уровень разноса для теста
может быть отрегулирован на более удобный уровень. Для его проведения
следуйте пунктам следующей процедуры: 1. Включите функцию «Уровень
теста на разнос—Overspeed Test Level» 2. Выберите уровень теста для
корректировки и нажмите кнопку. 3. Вращайте поворотную кнопку для
корректировки уровня RPM для теста на разнос 4. Нажмите кнопку для
активации уставки.
5. Когда ГД достигнет Уровня Теста на Разнос, будет активирована функция
Аварийной Остановки 6. Не забудьте выключить функцию Теста на Разнос,
когда тест закончен 7. Нажмите «Аварийный Стоп—Emergency Stop». Если ни
один из аварийных стопов не действует, окно будет пустым. 8. Для
мониторинга всех активных выключателей аварийного стопа нажмите
«Аварийный Стоп—Emergency Stop» еще один раз
9. На дисплее появится состояние всех выключателей аварийного стопа 10. В
случае возникновения отказа цепи или активации выключателя аварийного
стопа, загорится красная индикация
3. Техническое обслуживание Данная глава объясняет, как поддерживать
систему в исправном рабочем состоянии, и что необходимо предпринять в
случае, если система отказывает. Описаны следующие темы: ƒ Обзор ƒ Замена
блока ƒ Профилактическое техническое обслуживание ƒ Поиски и устранение
неисправностей всех частей системы
3.1. Обзор
Эта глава по техническому обслуживанию предназначена для обученных
сервисных механиков или инженеров с опытом работы с электронной и
цифровой аппаратурой, проектировании компьютерного и
электромеханического оборудования. Информационный уровень основан на
философии технического обслуживания компании Kongsberg Maritime: судовой
125
технический персонал с помощью документации и функции встроенного
контроля системы имеет возможность идентифицировать неисправности,
локализовать их и заменить основные узлы, модули и компоненты на уровне
LRU (быстросменный блок). Он/она, однако, не должны пытаться
ремонтировать блоки LRU. ВНИМАНИЕ! Чистка с применением
абразивных материалов или сильнодействующих химических средств не
рекомендуется, так как может привести к повреждению системы.
3.2. Замена блоков Предупреждение! Отключайте электропитание перед
заменой любых деталей! Внимание: Блоки AutoChief C20 не ремонтируются в
полевых условиях. Любые попытки ремонта приведут к потере гарантии.
Упакуйте неисправные узлы в коробки от сменных блоков и пошлите их для
ремонта на Kongsberg Maritime.
3.2.1. Рекомендуемые инструментарий и документация • Установочные
чертежи • Цифровой универсальный измерительный прибор • Сенсорное
имитирующее устройство • Отвертка для проводных выводов: плоская 3 x 0,7
mm • Отвертка для панели экрана: плоская 7 x 1.0 mm • Отвертка Pozidrive POZI #1 • Кабельные соединения
3.3. Профилактическое техническое обслуживание
3.3.1. Общее Компания Kongsberg Maritime рекомендует следующую
программу технического обслуживания системы AutoChief C20 Управления
Пропульсией, включая управление технологическим процессом и управление
режимом электропитания: Еженедельно: Очистите все операторские панели,
проведите в оперативном режиме испытания лампочек и функциональные
испытания узлов. очистите все фильтры узлов, оборудованных вентиляторами.
Каждые 3 месяца: Проверьте таходатчики Каждые 6 месяцев: Проверьте
кабели и кабельные входы, винтовые соединения электровыводов, соединения
предохранителей и разъемов. Ежегодно: Проверьте и, если необходимо,
откалибруйте входные датчики и выходные актюаторы в соответствии с
инструкциями изготовителей. Для получения рекомендаций по графику
профилактического обслуживания по проверке точек замера и аварийной
сигнализации необходимо обращаться на Классификационные Общества и/или
к Плану по техническому обслуживанию судна (или Местному Плану по
техническому обслуживанию)
Компания Kongsberg Maritime рекомендует, чтобы работа каждого узла и его
функция проверялись после каждого крупного технического обслуживания.
126
Под крупным ТО мы понимаем демонтаж, проверку, калибровку и повторную
установку или замену датчиков давления, температуры и т.д. После ТО такого
типа мы рекомендуем, чтобы каждый узел был снова введен в эксплуатацию в
соответствии с инструкцией данного руководства.
3.3.2. Еженедельное Техническое Обслуживание Данный график технического
обслуживания относится к узлам, оборудованными лампочками и/или
кнопками проверки функций. Нажатие на кнопки проверки функций не прервет
нормальную работу системы. Для каждого из указанных узлов еженедельно
выполняйте следующее: • Очистите поверхности блоков. Вытрите поверхности
чистой влажной тряпкой. Для более интенсивной очистки используйте чистую,
влажную тряпку, смоченную в растворе мягкого средства для мытья посуды и
воды. Выжмите ее тщательно перед вытиранием блока. Не применяйте
растворы, содержащие растворитель или алкоголь. Блоки DPU не требуют
еженедельного обслуживания.
3.3.3. Обслуживание каждые 3 месяца Рекомендуется визуальная инспекция
частей системы для предотвращения неполадок и гарантии безопасной работы.
Для Тахо-датчиков: очистите от грязи и проверьте зазор (когда двигатель
остановлен)
3.3.4. Обслуживание каждые 6 месяцев Там, где применяется, проверьте
каждые 6 месяцев следующие узлы системы: • Проверьте кабели и кабельные
входы на предмет повреждений • Затяните все винтовые электро—соединения
• Затяните все разъемные соединения
3.3.5. Ежегодное обслуживание Рекомендуется визуальная инспекция узлов
системы для предотвращения неполадок и гарантии безопасной работы.
Каждый год проверяйте и, если необходимо, калибруйте входные датчики и
выходные актюаторы в соответствии с инструкцией изготовителя. Как правило,
нет необходимости делать повторную калибровку датчиков, если входной
сигнал верный. Сравните входной сигнал данной системы с входными
сигналами в других системах или местных измерительных приборах. В
частности для топливной рейки: проверьте позицию максимального топлива на
топливных насосах, отрегулируйте параметр максимального топлива
регулятора (когда двигатель остановлен) Для получения рекомендаций по
графику профилактического обслуживания по проверке точек замера и
аварийной сигнализации необходимо обращаться на Классификационные
Общества и/или к Плану по техническому обслуживанию судна.
127
Классификационные Общества обычно рекомендуют графики от 3-месячного
до 6-месячного.
3.4. Поиск (и устранение) неполадок
3.4.1. Устранение неполадок блоков DPU Коды ошибок блоков DPU Все блоки
DPU имеют встроенную систему самотестирования которая выводит отчет об
ошибках на ACP. В таблице 3.4.1.1 указаны неисправности блоков и способы
их устранения Таблица Error! No text of specified style in document..1
Код Описание Действие 49 Неисправность оперативной памяти (RAM) блока
Замените блок 48 Перегрузка датчика Проверьте все каналы на величину тока
47 Неисправность предохранителя Проверьте все входы 46 Высокая
температура процессора блока Проверьте температуру окружающей среды 45
Неисправность флэш-памяти Перегрузите блок и посмотрите снова, если
ошибка повторится, замените блок CAN 1 - разъем X8: 40 Неисправность
контроллера шины CAN 39 Ошибка установки состояния контроллера CAN
38 Перегрузка контроллера CAN
Код Описание Действие 37 Перегрузка линии Rx Проверьте соединение CAN
36 Перегрузка линии HP Tx 35 Перегрузка линии LP Tx 34 Ошибка передачи
данных CAN 2 - разъем X9: 30 Неисправность контроллера шины CAN 29
Ошибка установки состояния контроллера CAN 28 Перегрузка контроллера
CAN 27 Перегрузка линии Rx Проверьте соединение CAN 26 Перегрузка
линии HP Tx 25 Перегрузка линии LP Tx 24 Ошибка передачи данных
Ошибки коммуникации блоков DPU При возникновении ошибки
коммуникации одного из блоков DPU проделайте следующее: • Определите в
каком блоке возникла ошибка. • Проверьте светодиодные индикаторы питания
и состояния блока.
Нет питания Не горит Не горит Не горит Не горит Не горит Следуйте
нижеперечисленным мерам при обнаружении неисправности Нормальная
работа (Normal operation) • Показывает, что блок в порядке. • Проверьте кабели.
• Перезапустите блок отключив и снова включив питание. • Если ACP
продолжает сигнализировать об ошибке, замените блок. Не загружено
программное обеспечение • Показывает, что в блок не загружено основное
программное обеспечение. Не установлено в «исходное» состояние (Not
initialised) Световая индикация: Watch Dog (красный) и Power (зеленый) •
128
Верните изделие в наш адрес. Программное обеспечение остановлено
(Application stopped) Световая индикация: Watch Dog (красный) и End Init
(зеленый) • Запустите повторно, выключив и снова включив питание • Если
индикатор WatchDog продолжает гореть, то замените модуль Питание с
обратной полярностью Световая индикация: Power (красный) • Подсоедините
питание правильно и перепроверьте • Если индикация Power продолжает
гореть, замените модуль. Для замены см. процедуру ниже. Отсутствует питание
Световая индикация: Отсутствует
• Проверьте подвод питания и проводку • Если электропитание и проводка в
порядке, замените модуль
3.4.2. Дополнительный поиск неисправностей панели управления ACP Таблица
поиска (и устранения) неисправностей Признак Поиск Меры устранения На
дисплее отсутствует изображение Проверьте напряжение питания в пределах
10-32VDC Проверьте напряжение электропитания Проверьте предохранитель в
коробке силового кабеля Замените предохранитель. Используйте
медленнодействующий тип 4.0А На экране дисплея появляется изображение,
однако слишком темное или яркое Отрегулируйте яркость / контрастность
Отсутствует нормальное изображение или перебои в работе Отключите и
включите снова питание Замените блок
3.4.3. Поиск ( и устранение) неисправностей блоков DSU и ELACT Как
оперировать с ошибками кодов Сервосистемы Блоки DSU и ELACT имеют
встроенные функции самоконтроля. Сообщения о неисправностях
расшифровываются с помощью специальных инструкций пользователя
OMRON. Для ссылок используйте: • Инструкция по эксплуатации--OMRON
Operation Manual Инструкция—MCW151 Series Motion Control Option Board
Модели: R88A-MCW151-E и R88A-MCW151-DRT-E Исправленное издание –
Март 2003 • Руководство Пользователя OMRON модели R88M-W_ (AC
Сервомоторы) модели R88D-WT_ (AC Серво Приводы) AC
Сервомоторы/Сервоприводы Исправленное издание – Март 2003
3.5. Замена блоков
3.5.1. Как заменить блоки HMI (Human Machine Integration) панели ACP Данная
глава описывает замену панелей управления AutoChief (ACP) Проделайте
следующее: • Отвинтите монтажные винты • Приподнимите блок •
Отсоедините силовой кабель, затем кабель данных • Поместите новый блок на
месте старого • Подсоедините кабель данных, затем силовой кабель •
129
Установите блок на его место • Надежно затяните винты • Проверьте и
убедитесь, что блок работает правильно. ВНИМАНИЕ! Данные блоки
опломбированы и не содержат частей, подлежащих ремонту. Вскрытие данных
блоков повлечет снятие с гарантии.
3.5.2. Как заменять блоки DPU Все блоки DPU похожи друг на друга.
Убедитесь, что блок для замены того же типа, что и вышедший из строя.
Типовые данные находятся на бирке каждого блока. Проделайте следующее: •
Снимите винты зажимного кронштейна кабелей • Отсоедините все соединения •
Снимите винты крепления ВНИМАНИЕ! Никогда не заменяйте более одного
блока одновременно
Отсоединение электропроводки
Ослабьте винт (не снимая)
Ослабьте винт (не снимая его)
разборка
Отверните винт Механическая
• Установите заменяемый блок • На панели ACP нажмите System Info Display •
Используйте клавиши со стрелками «вверх/вниз», выберите Replace Modules и
нажмите Enter • На дисплее появится предложение ввести пароль—Enter
Password • Впечатайте пароль: ***** • Под надписью DPUs with COMM error,
выберите вышедший из строя блок и нажмите Install Replacement DPU • После
непродолжительного времени система сообщит об
успешной замене блока—Successfully Replaced DPU. Аварийный сигнал
вышедшего из строя блока исчезнет. • Убедитесь в правильности работы блока
DPU.
3.5.3. Как заменить блок MCU, входящий в DSU Функционирование и вся сеть
связи будут подвержены неисправности, если неисправен блок MCU, поэтому
поврежденный блок должен быть отремонтирован или срочно заменен. Мы
рекомендуем иметь запасной блок для восстановления работа системы в
возможно короткие сроки. ВНИМАНИЕ! Выполняйте следующие
предосторожности во время замены неисправного блока: • После замены
убедитесь в том, что новый блок исправен • При возврате неисправного блока
для ремонта сделайте подробное описание проблемы, затем верните блок
ближайшему торговому представителю • При наличии неисправного контакта
смочите чистую тряпку техническим спиртом и вытрите поверхность При
необходимости замены блока MCU следуйте нижеприведенной процедуре: •
130
Запишите настройки реле заменяемого блока MCU • Выключите
электропитание системы • Замените блок MCU, соедините проводку, как было
ранее • Настройте реле блока MCU • Включите электропитание системы
8.ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА.
Экономический эффект от автоматизации судов обусловлен несколькими
факторами. Во-первых, автоматизация приводит к увеличению
131
производительности судна как транспортного объекта до 2-5%. Во-вторых,
сокращаются затраты энергии и материалов на транспортные перевозки.
Наконец, внедрение автоматизации приводит к улучшению качества
выполненных работ. На основе отечественного и зарубежного опыта отмечено,
что дополнительные капиталовложения в средства комплексной автоматизации
окупаются в течение 1-5 лет.
Комплексная автоматизация судна делает возможным: повысить безопасность
плавания; сократить численность экипажа; снизить строительную стоимость
судна вследствие уменьшения числа и размеров жилых, общественных,
санитарных помещений и емкостей цистерн; увеличить ресурс механизмов и
чистую грузоподъемность судна; повысить точность ведения процессов,
недостижимую при ручном управлении и контроле; сократить путь от порта
отправления до порта назначения, в результате чего увеличится валовая
эксплуатационная скорость судна; повысить интенсивность погрузочноразгрузочных операций и уменьшит стояночное время; сократить расходы
топлива благодаря работе установки на оптимальных режимах; повысить
надежность работы оборудования; уменьшить число аварий и затраты,
вызываемые ремонтами и простоем судна; улучшить организацию
технического обслуживания оборудования, что снизит расходы на заводской
ремонт и время ремонта судна. Одни из этих факторов могут быть
представлены в стоимостном выражении, другие (например, улучшение
условий труда экипажа и маневренности судна) нет.
Следует подчеркнуть, что автоматизация судов приводит к изменению
«качества» перевозок, которое выражается в увеличении скорости доставки
грузов и уменьшении ущерб из-за аварий. Снижение вероятного ущерба может
быть подсчитано по формуле:
n
Y   y i  i DW
i 1
132
где yi – среднегодовой ущерб, приходящийся на 1т дедвейта группы судов
данного назначения с исходным (базовым) уровнем автоматизации;κi –
коэффициенты; DW – дедвейт.
Увеличение чистой грузоподъемности судна при внедрении автоматизации и
сокращении численности экипажа с 42 до 22 человек может достигать 3,5 т на
одного человека.
Снижение массы судовых запасов ΔВ можно определить по формуле:
ΔВ=κ1Δn+κ2рТ
где κ1 – запасы продовольствия и пресной воды на одного члена экипажа на
рейс; Δn – сокращение экипажа, чел.; κ2 –коэффициент, учитывающий
снижение расхода топлива; рТ – расчетные запасы топлива на рейс
неавтоматизированного судно.
Комплексная автоматизация судно вызывает увеличение его строительной
стоимости на 5-10%. Абсолютная величина строительной стоимости судна с
новым вариантом автоматизации К ас определяется по формуле:
К ас  R с  Rc1  Ra
где Rс – строительная стоимость базового судна с обычным уровнем
автоматизации; R c1 - снижение строительной стоимости судна в результате
сокращения численности экипажа, изменение комплектации машин; Rа –
стоимость средств автоматизации. Опыт эксплуатации автоматизированных
судов за рубежом показывает, что расход топлива при внедрении
автоматизации сокращается на 1-2%.
Окончательно экономический эффект от автоматизации определяется
снижением стоимости эксплуатации флота в целом в результате введения
качественно новых форм технического обслуживания и обработки
автоматизированных судов, организации труда экипажа и принципов его
стимулирования.
133
Условия вахтенного обслуживания и эксплуатации комплексно
автоматизированных энергетических установок отличаются тем, что
надежность и качество работы любого автоматизированного агрегата
определяются свойствами и состоянием всех элементов, образующих систему
автоматического или автоматизированного управления. Неисправность любого
элемента системы (а не только управляемого объекта) может привести к
нарушению режима работы или к аварийной ситуации.
Контроль рабочего процесса агрегатов осуществляется не непосредственно, а
по дистанционным приборам, по сигналам на мнемосхемах, по записям на
ленте самописцев или печатающих машин, а управление ведется при помощи
кнопок, переключателей, ограничителей и других органов, расположенных на
пульте в ЦПУ. В автоматизированной установке требуемый режим работы
главного двигателя выбирается и задается не механиком, а штурманом и
реализуется через систему ДАУ. От механика-оператора, находящегося в ЦПУ,
в этих условиях требуются высокие профессиональные навыки.
Анализ опыта постройки и эксплуатации автоматизированных судов позволяет
выявить некоторые общие тенденции развития автоматизации энергетических
установок:
— все большее распространение получают автоматизированные суда без
ночных вахт в машинном отделении;
— на всех судах управление главным двигателем предусматривают из
рулевой рубки;
— системы и устройства автоматизированного централизованного контроля
получают дальнейшее развитие в направлении сокращения контролируемых
параметров и введения обобщенных параметров контроля, систем
оперативного контроля, в частности актом технической диагностики;
134
— системы автоматического регулирования и управления решают задачи
оптимизации рабочих процессов и обеспечивают оптимальные,
самонастраивающиеся программы управления;
— дальнейшее и более широкое распространение получают электронные
средства автоматизации и, в частности, мини-компьютеры, электронные
универсальные регуляторы;
— оборудование приспосабливают для автоматизации управления и
безвахтенного обслуживания.
Успех внедрения средств автоматики в значительной степени зависит от
увеличения их надежности и снижения стоимости, от повышения уровня
подготовки специалистов по эксплуатации средств и систем автоматики.
Список использованной литературы
135
1.
Международная конвенция о подготовке и дипломировании
моряков и несении вахты 1978 г. с поправками (ПДНВ-78/95). — Лондон:
ИМО, 2013. —425 с.
2.
Международная конвенция по охране человеческой жизни на море
1974 года (СОЛАС-74): консолидированный текст, измененный Протоколом
1988 г. к ней, с поправками. — СПб.: ЗАО «ЦНИИМФ», 2010. — 992 с.
3.
Международная Конвенция по предотвращению загрязнения с
судов (МАРПОЛ-73/78), Книга III, пересмотренное издание, - СПб.: ЗАО
"ЦНИИМФ", 2012 г. - 336 с.
4.
Руководство по применению технического кодекса по контролю
выбросов окислов азота из судовых дизельных двигателей.— СПб.: РМРС,2010.
—117 с.
5.
Правила
классификационных
освидетельствований
судов
в
эксплуатации, — СПб.: РМРС, 2015 — 355 с.
6.
Правила технического
наблюдения за постройкой судов и
изготовлением материалов и изделий для судов. Часть 5. Том 3. — СПб.: РМРС,
2014. — 362 с.
7.
Руководство
по
техническому
наблюдению
за
судами
в
эксплуатации,— СПб.: РМРС, 2015. — 246 с.
8.
Руководство по техническому наблюдению за ремонтом морских
судов, — СПб.: РМРС, 2005. — 172 с.
9.
Правила технической эксплуатации судовых технических средств и
конструкций. РД 31.21.30.97. СПб, «ЦНИИМФ», 1997.
10.
Возницкий И. В. MAN B&W Двигатели модельного ряда МС 50-98,
М.: МОРКНИГА, 2008. — 263 с.
11.
сгорания,
Возницкий И.В., Пунда А.С. Судовые двигатели внутреннего
Том
1,
2-е
издание,
переработанное
и
дополненное,
М.:
МОРКНИГА,2010. — 260 с.
136
12.
Возницкий И.В., Пунда А.С. Судовые двигатели внутреннего
сгорания, Том 2, 2-е издание, переработанное и дополненное, М.:МОРКНИГА,
2010. —382 с.
13.
Возницкий И.В. Повреждения и поломки дизелей. Примеры и
анализ причин. — М.: МОРКНИГА, 2006.
14.
Кацман Ф.М., Милькин Г.Т., Дитятев С.Г. Методические указания:
«Расчет сопротивления воды движению судна и буксировочной мощности». СПб., ГМА, 1999.
15.
Кацман Ф.М., Милькин Г.Т., Дитятев С.Г. Атлас расчѐтных
диаграмм Пампеля (учебное пособие)., Л., ЛВИМУ, 1988.
16.
Кацман Ф.М., Милькин Г.Т., Дитятев С.Г. Методические указания к
выполнению курсовых и дипломных работ: «Расчѐт элементов гребных винтов,
скорости хода и потребной мощности силовой установки судна. Л., ЛВИМУ,
1989.
17.
Никитин А.М. Основные положения международных документов,
регламентирующих деятельность судовых механиков: учеб. пособие. — СПб.:
Изд-во ГУМРФ им. адм. С.О. Макарова, 2013.— 100 с.
18.
Пунда А.С., Веселков Н.А., Пальтов С.А Расчет рабочих процессов
судовых дизелей: учеб. пособие.— СПб.: Изд-во ГМА им. адм. С.О. Макарова,
2011. — 68 с.
19.
Инструкция по эксплуатации двигателей типа 50-98 МС, Общее
издание
20.
MACHINERY OPERATING MANUAL, Gateshead Mærsk
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146