Цели и принципы автоматизации дизельных установок

Принципы построения ДУ

Автоматизация двигательных установок(ДУ)

Судовая дизельная установка (СДУ) состоит из главного и вспомогательного двигателя внутреннего сгорания (ДВС), а также обслуживающих их систем. СДУ оснащена средствами автоматики и регулирования, контроля, защиты и управления, обеспечивающими надежную безаварийную работу. Регулируемые параметры поддерживаются на заданном уровне локальными автоматическими средствами регулирования (АСР) частоты вращения вала, температуры охлаждающих средств, температуры и давления масла в системе циркуляции смазки, температуры и вязкости топлива.

Система централизованного контроля (СЦК) современного судна «следит» за значениями регулируемых параметров и выдает сигналы в АСУ на пуск резервных насосов, систем циркуляции смазки, охлаждения, снижения давления. По сигналу от СЦК или от автономной АСУ при перегрузке генераторов происходит пуск и включение резервных дизельных генераторов. «Выбег» основных параметров за пределы нормы приводит к срабатыванию предупредительной сигнализации. Обычно предусматривается защита по:

- предельным значениям частоты вращения вала ДВС;

- давлению охлаждающей среды смазочного масла;

- перегрузкам дизельного генератора.

В зависимости от типа двигателя, топлива, масла, инструкции по эксплуатации строго предусмотрены температурные значения охлаждающей среды. Сущность терморегулирования сводится к стабилизации заданных значений температуры рабочих сред, путем выравнивания подводимой и отводимой теплоты объекта терморегулирования.

Практика эксплуатация систем терморегулирования позволили определить наилучшие способы регулирования температуры для известных типов систем:

1) Дросселирование охлаждающей или греющей среды.

Способ дросселирования потока на нагнетании сводится к присоединению к сети дополнительного сопротивления в виде дросселя, установленного после нагнетательного патрубка КС или машины. Сложность этого метода регулирования заключается в том, что не исключается возможность создания высокого давления (сверх допустимого) в патрубке между нагнетателем и регулирующим органом. Способу дросселирования свойственны значительные энергетические потери, которые возрастают с уменьшением степени открытия регулирующего органа. Это связано с понижением холодильного коэффициента при уменьшении давления всасывания.

Его используют только в тех случаях, когда не применимы более экономичные способы. В техническом отношении реализация способа дросселирования значительно проще реализации других способов.

Дросселирующие устройства, применяемые для такого регулирования производительности, выполняют в виде клапана шибера или задвижки и располагают перед всасывающим патрубком компрессора. Уменьшая проходное сечение дросселя, увеличивают его сопротивление и. следовательно, снижают давление газа, поступающего в цилиндр компрессора. Регулирование дросселированием, обеспечивая плавность изменения производительности, конструктивно осуществляется весьма просто, в этом его преимущество, благодаря которому несмотря на неэкономичность, его применяют для средних и больших поршневых компрессоров а также для турбокомпрессоров.

2) Регулирования температуры перепуском или перепуск.

Перепуск широко применяется в системах дизельных и газотурбинных установок. Сущность перепуска состоит в том, что проток и давление охлаждающей среды, через объект регулирования неизменны, а меняются температура ее входа в контур путем перепуска части нагретой среды, выходящей из контура. Принцип такого регулирования рассмотрим на упрощенных принципиальных схемах автоматизации системы ДВС: охлаждения цилиндров и продувки воздуха

 

Рисунок 1 - Упрощенная принципиальная схема автоматизации системы ДВС.

Насосом 8 забортная вода от кингстона 7 подается к холодильникам воды, охлаждающей втулки двигателя, 6 и продувочного воздуха 5, отбирая тепло от внутреннего контура пресной воды, идущей от двигателя, и воздуха, нагнетаемого газотурбонагнетателем. Нагретая забортная вода через трехходовой клапан, управляемый регулятором температуры РТ-2, разделяется на 2 потока, один из которых выбрасывается за борт, а другой через перепускную трубу возвращается на всасывание насосом. По сигналу датчика, установленном на нагнетательном трубопроводе насоса, регулятор поддерживает температуру забортной воды (ЗВ) перед холодильником, путем смешивания потоков воды идущей к насосу от кингстона и перепускания. Если температура ЗВ ниже установки регулятора, то будет обеспечено постоянство температуры забортной воды на входе в холодильник. Это повышает качество работы АСР контура пресной воды на малых нагрузках двигателя при сравнительной низкой температуры ЗВ(10-15 С). Аналогичный принцип регулирования используется в контуре пресной воды. Циркуляционный насос 10 с постоянной подачей нагнетает воду в полости охлаждения цилиндров и крышек двигателя. РТ-1 по сигналу от датчика, установленного на входе воды из двигателя, воздействует на РО, в котором смешиваются потоки воды, охлаждаемой в холодильнике и перепускаемой мимо него. При таком способе регулирования поддерживается постоянный расход воды через двигатель и минимальный перепад температуры на нем, что при нормальной давлении, создаваемом насосом, исключает образование застоечных зон и «паровых мешков» в контуре охлаждения. РО в некоторых двигателях устанавливаются на разделение потоков (точка А, от датчика регулятора температуры на входе в двигатель), а датчик регулятора температуры – на входе в двигатель (точка Б).

 

Лекция 2