книги из ГПНТБ / Кутьин Л.И. Автоматизация судовых дизельных и газотурбинных установок учебник

Л. И. Кутьин

Автомати­

зация

судовых

дизельных и газо­ турбинных установок

Допущено Управлением учебных заведений

в качестве учебника для специальности «Автоматизация

теплоэнергетических процессов» высших учебных заведений ММФ СССР

Издательство „Судостроение' Ленинград

1973

УДК 629.12.03—849.6—843.8—52(075.8)

К95

Р е ц е н з е н т ы :

кафедра автоматизации дизельных и газотурбинных установок ОВИМУ и докт. техн. наук М. И. Левин

Н а у ч н ы й р е д а к т о р канд. техн. наук Л1. И. Цыркин

3185-080 К 048(01)—73 32 73

Издательство «Судостроение», 1973 г.

Предисловие

Директивы XXIV съезда КПСС предусматривают дальнейшее повышение эффективности производства на основе ускорения темпов научно-технического прогресса. На морском транспорте одним из основных направлений научно-технического прогресса служит авто­ матизация. Автоматизация повышает производительность труда плавсостава, сокращает время маневрирования и обслуживания, повышает надежность и экономичность оборудования, улучшает условия труда команды, позволяет внедрять новые прогрессивные формы труда и берегового обслуживания судов.

Врезультате рациональной автоматизации резко повышаются общие экономические и эксплуатационные показатели судов и флота

вцелом.

Вотечественном и мировом транспортном флоте наблюдается резкое увеличение объема автоматизации, а процесс внедрения средств

автоматики на судах ведется высокими темпами.

В составе отечественного флота эксплуатируется несколько серий автоматизированных судах типа: «Светлогорск», «Владимир Ильич», «Новгород», «Новомиргород», «Котовский», «Дмитрий Овцын» и др. Опыт эксплуатации судов, энергетические установки которых в зна­ чительной мере автоматизированы, подтверждает их неоспоримые преимущества. На основании обобщения опыта эксплуатации авто­ матизированных судов Министерством морского флота введены в действие основные документы, определяющие техническую поли­ тику в области автоматизации судов. Среди этих документов можно отметить Правила Регистра СССР по автоматизации, Временные требования к системам дистанционного автоматизированного управ­ ления главными судовыми дизелями. Отечественные суда новых проектов обязательно оборудуются системами автоматизированного управления главными двигателями из рулевой рубки. Управление главными двигателями из рулевой рубки, обслуживание сложной

Введение

За д а ч и

ио б ъ е м а вт о м а т и за ц и и .

П р оц есс и си ст ем ы у п р а в л е н и я

А в т о м а т и з а ц и я п р о ц е с с о в у п р а в л е н и я есть применение автоматических устройств, частично или полностью освобождающих человека от непосредственного участия в управле­ нии и воспринимающих на себя выполнение функций управления.

Применение автоматических устройств на судах началось одно­ временно с использованием тепловых двигателей. Сначала на су­ довых энергетических агрегатах устанавливали простейшие авто­ матические устройства: предохранительные клапаны, предельные выключатели, регуляторы уровней, а на двигателях, приводящих электрогенераторы, — регуляторы скорости вращения.

С развитием и совершенствованием энергетических установок, с повышением их напряженности росло число применяемых средств автоматики. Благодаря автоматизации процессов управления повы­ шалась надежность и безопасность эксплуатации агрегатов, обеспе­ чивалась их защита и блокировка, ограничивались или поддержи­ вались на заданном уровне отдельные наиболее ответственные пара­ метры рабочего процесса. Такой объем автоматизации был харак­ терен для судовых энергетических установок до середины текущего столетия.

В современных судовых дизельных и газотурбинных установках, которые представляют собой сложный энергетический комплекс, средства автоматики используются значительно шире. Автомати­ зируют не только процессы защиты, блокировок, ограничения и поддержания отдельных параметров на заданном уровне, но также процессы управления и контроля. С помощью средств автоматики создаются системы автоматизированного и автоматического управ­ ления агрегатами. Такая автоматизация позволяет частично или полностью исключить человека из процесса управления, а значит, сократить трудозатраты и численность обслуживающего персонала, Что в морских условиях имеет особое значение.

5

Наряду с уменьшением трудозатрат на автоматизированных судах сокращается время маневрирования и обслуживания, исклю­ чается возможность неправильных маневров, обеспечивается на­ дежная работа агрегатов на наиболее выгодном (оптимальном) экономическом или скоростном режиме.

Автоматизация, кроме того, имеет большое социальное значение, так как улучшает организацию вахтенной службы и условия труда команды, а также сокращает травматизм.

Объем автоматизации энергетических установок на современных судах таков, что позволяет значительно сократить численность машинной команды и перейти к обслуживанию установки одним вахтенным механиком на ходу судна, а во время стоянки осуще­ ствить безвахтенное обслуживание. Перспективным считается пере­ ход на безвахтенное обслуживание и на ходу судна.

Одним из первых автоматизированных судов в мировом транс­ портном флоте был отечественный теплоход «Инженер Пустошкин», проект автоматизации которого разрабатывался Центральным науч­ но-исследовательским институтом морского флота.

Эффективность внедрения средств автоматики в значительной степени зависит от их надежности, стоимости, а также от уровня подготовки обслуживающего персонала в области знания конструк­ ции, теории и практики эксплуатации средств автоматизации и автоматизированного оборудования. При этом особое значение приобретает изучение изменений, вносимых в рабочий процесс агрегатов автоматизацией управления.

Перспективы развития и успешное внедрение средств автоматики в судовые энергетические установки связаны с решением ряда серьезных проблем; к ним относятся:

—повышение надежности и снижение стоимости средств авто­ матизации;

-г- реконструкция и приспособление оборудования для автома­ тизации управления;

—создание систем автоматической оптимизации рабочих про­ цессов и разработка оптимальных программ управления;

Рациональный объем автоматизации. Частичная и комплексная автоматизация

Автоматизация судовых дизельных и газотурбинных установок идет по трем основным направлениям: автоматизации процессов управления; автоматизации контроля; автоматизации защиты.

Объем автоматизации по каждому из направлений может быть различным. Следовательно, различен объем автоматизации уста­ новки в целом. Однако нормальная эксплуатация механизмов и устройств невозможна без средств автоматической защиты и ограни­ чения ответственных параметров рабочего процесса, таких, напри­ мер, как частота вращения вала двигателя или температура газов

6

ß Газотурбинных установках. Большинство средств автоматической защиты и ограничения сделались неотъемлемой конструктивной частью энергетических агрегатов. В отличие от автономных средств автоматизации такие автоматические устройства принято называть встроенными.

Кроме средств защиты и автоматического ограничения в судовых энергетических установках уже длительное время применяется ряд отдельных систем автоматического регулирования и управления. К таким зарекомендовавшим себя в эксплуатации относятся сле­ дующие системы: автоматического регулирования частоты вращения вала двигателей, приводящих электрогенераторы; терморегулиро­ вания охлаждающей воды, масла и топлива; регулирования давле­ ний и уровней; автоматического управления рефрижераторных установок, воздушных компрессоров, аварийных дизель-генера­ торов; дистанционного автоматизированного управления главным двигателем.

Расширяется также объем применяемых средств автоматизации процесса контроля, причем контроль становится централизованным. Оперативность контроля повышают путем введения воздействий от системы контроля в систему управления.

Рациональный объем автоматизации определяется прежде всего экономической целесообразностью и окупаемостью, а также степенью повышения надежности оборудования и безопасности плавания, улучшением социально-бытовых условий и организации труда машинной команды. Рациональный объем зависит от типа и назна­ чения судна, от характера его рейсов.

А в т о м а т и з а ц и я считается ч а с т и ч н о й , если энерге­ тическая установка оборудована отдельными системами автомати­ зации и устройствами дистанционного управления и контроля в объеме, не изменяющем существенно состав и структуру вахтенной службы машинной команды.

К о м п л е к с н о й а в т о м а т и з а ц и е й называется при­ менение такого комплекса средств автоматики, который совместно с мероприятиями по приспособлению оборудования к автоматиза­ ции удовлетворяет требованиям организации вахтенной службы, надежности установки и оптимизации процессов управления. Ком­ плексная автоматизация не является простым увеличением объема применяемых средств автоматики. Для нее характерна высокая степень автоматизации и централизации контроля и управления без резких различий в уровне обслуживания основного оборудова­ ния. Комплексная автоматизация позволяет изменить организацию вахтенной службы экипажа и существенно сократить штат обслужи­ вающего персонала, что резко повышает экономическую эффектив­ ность эксплуатации судов и флота в целом.

Комплексно автоматизированным судам в соответствии с Пра­ вилами Регистра СССР присваивается особый знак. Если комплекс­ ная автоматизация допускает безвахтенное обслуживание установки как на ходу, так и на стоянке, то судну присваивается знак А-1. При этом на ходу судна разрешается дежурство одного механика,

7