Схема апс сигнализации судового дизель генератора
На судах различают проволочную и беспроволочную связь. К установкам беспроволочной связи относятся радиоаппаратура связи судов между собой и с берегом и широковещательные судовые радиотрансляционные установки. К устройствам проволочной связи и сигнализации на судах относятся:
а) телефоны разного вида;
б) электрический телеграф и электрические указатели различного назначения (например, аксиометры — указатели поворота руля, тахометры — указатели числа оборотов главных двигателей и т. п.);
в) звонковая и световая сигнализация: авральная, пожарная, трюмная, температурная и др.
Телефоны
Корпус применяемого на судах телефонного аппарата корабельного типа ТАК 36/А, изображенного на рис. 1 и 2, представляет собой литую коробку 2 из легкого алюминиевого сплава — силумина с прикрепленной к ней на петлях 3 крышкой 1. Внутри корпуса помещается механизм электрического звонка, состоящий из угольника 4 с железными сердечниками 5, на которые надеты катушки 6. На внутренней стороне крышки размещены пружины 12 механизма рычажного переключателя и вызывная электрическая лампочка. С нижней стороны корпуса укреплены винтами два сальника 7 для ввода гибких проводов микротелефонной трубки 8, добавочной слуховой трубки 9, а также держателей 10 для микротелефонной трубки и 11 для добавочной слуховой трубки; сверху на корпусе укреплена чашка звонка. Сальник для ввода линейного кабеля помещен с левой стороны корпуса аппарата.
Рис. 1. Телефонный аппарат
Рис. 2. Микротелефонная трубка
Микротелефонная трубка (или микротелефон), показанная на рис. 2, имеет отлитый из силумина корпус 13 с двумя чашками: верхней 14 для телефона и нижней 15 для микрофона.
Микрофон служит для передачи, а телефон — для приема речи, микрофон одного телефонного аппарата электрически соединяется с телефоном другого аппарата.
Микрофонная чашка (или микрофон), служащая для превращения звуковых колебаний в электрические, имеет микрофонный капсюль 17, контактные пружины 16 и крышку со звукоулавливающим колпаком 18. С наружной стороны микрофонного капсюля имеется упругая металлическая пластинка — мембрана, а внутри капсюля — угольный порошок, включенный двумя пружинящими изолированными контактами в разговорную электрическую цепь. Величина сопротивления порошка и, следовательно, цепи, в которую включены и микрофон, и телефон, меняется с изменением давления на порошок металлической мембраны, которая колеблется, когда говорят в микрофон. В результате возникают колебания электрического тока в цепи, в которую включены и телефон с микрофоном.
Телефонная чашка (или телефон), служащая для превращения колебаний электрического тока в звуковые, имеет укрепленный на стойках 19 электромагнит 20 (сердечник прямоугольного сечения с насаженными на него двумя катушками), якорем которого является упругая металлическая мембрана 21. Колебания электрического тока, поступающего из микрофона другого аппарата и проходящего по обмотке электромагнита, заставляют эту мембрану колебаться и воспроизводить звуки, произнесенные в микрофон другого аппарата.
В судовых телефонах имеется возможность регулировать слышимость приближением или отдалением электромагнита от мембраны при помощи показанного на рисунке винта 22, расположенного снаружи телефонной чашки.
Источниками электроэнергии для судовой телефонной связи служат обычно аккумуляторные батареи.
Судовые телефонные установки отличаются от береговых следующими особенностями:
а) для уменьшения вредного влияния шума на разговор (а шум в отдельных помещениях судна бывает весьма сильный) микрофон передающего речь включается только на телефон слушающего эту речь и наоборот, для чего приходится прибегать к трех- и четырехпроводным системам вместо двухпроводной системы, применяемой для береговых установок;
б) учитывая размагничивание постоянных магнитов от повышения температуры, тряски и т. п., в судовых телефонах всегда применяют электромагниты вместо постоянных магнитов, употребляемых в береговых телефонах; применение электромагнитов позволяет также улучшать слышимость за счет усиления звука путем повышения напряжения аккумуляторной батареи, питающей телефонную цепь;
в) более тяжелые по сравнению с берегом условия работы телефонных установок на судах заставляют обращать особое внимание на механическую и электрическую прочность телефонных аппаратов. Последние изготовляются обычно более массивными и водонепроницаемыми (литые корпуса, герметическое крепление крышек, уплотняющие сальники для ввода кабелей).
На судах нашли применение следующие системы телефонии: 1) с отдельными коммутаторами, 2) с командным коммутатором и 3) автоматические телефонные станции.
В системе отдельных коммутаторов любой абонент может иметь связь с любым другим абонентом этой схемы. Каждый абонентский комплект содержит отдельный коммутатор на полное количество абонентских линий и включенный в него телефонный аппарат. Могут быть и другие варианты отдельных коммутаторов в зависимости от количества подключенных абонентов.
Система командного коммутатора, при которой один передающий телефонный аппарат и несколько приемных аппаратов соединяются между собой при помощи специального устройства — командного коммутатора — служит: а) для двусторонней связи передающего аппарата с любым из приемных аппаратов и б) для передачи приказаний с командного пункта (передающий аппарат) сразу всем или нескольким пунктам (приемные аппараты). Командный коммутатор помещается рядом с передающим аппаратом. Связь приемных пунктов между собой данной системой не предусматривается. Эти две системы применяются для командной служебной связи. Для бытовой связи применяются телефонные станции с автоматическим соединением абонентов.
Телеграф и указатели
Электрический телеграф служит на судах для передачи условными знаками кратких приказаний с командного пункта в машинное или котельное отделение судна (машинные или котельные телеграфы). Электрические указатели являются дистанционными электрическими приборами, позволяющими контролировать режим работы и положение частей механизмов судна (например, число оборотов двигателя, положение пера руля и т. п.).
Судовые электрические телеграфы и указатели, работающие как на постоянном, так и на переменном токе, имеют разнообразные принципы действия и конструкции.
В телеграфах и указателях для передачи сигнала или показания используется синхронная передача угла. Два электрических аппарата (передающий и принимающий) работают синхронно, т. е. их движущиеся части, занимающие в каждый данный момент совершенно одинаковое положение по отношению к неподвижным частям (корпусам), меняют это положение одновременно (синхронно). Передающий аппарат системы передачи носит название передатчика, или датчика, а принимающий аппарат называется приемником.
Синхронная передача угла характеризуется, следовательно, тем, что поворотом на определенный угол рычага датчика осуществляется поворот на точно такой же угол рычага или стрелки приемника, установленного на расстоянии от датчика и соединенного с ним проводами. Каждый поворот рычага датчика сопровождается посылкой тока по проводам в приемник; этими посылками тока вызываются каждый раз соответствующие повороты стрелки приемника.
Рис.3. Схема системы синхронной передачи угла на постоянном токе
На рис. 3 изображена схема одной из систем синхронной передачи угла на постоянном токе. Основными элементами этой системы являются передатчик— ключ и приемник — электромагнитный механизм, соединенные между собой проводами. Ключ состоит из коммутатора (имеющего вид барабана) и четырех щеток. Одна из щеток служит для приключения системы к положительному полюсу судовой сети, а три остальные, размещенные по цилиндрической поверхности коммутатора, — для очередных посылок тока в катушки электромагнитов приемника. На коммутаторе, изготовляемом из изоляционного материала, расположена контактная часть. Когда мы вращаем коммутатор, щетки поочередно касаются контактной части, присоединенной к положительному полюсу сети, приключая, следовательно, к этому полюсу поочередно концы катушек приемника. Вторые концы катушек электромагнитов соединены между собой и подключены к отрицательному полюсу сети.
Электромагнитный механизм приемника состоит из трех электромагнитов с парой катушек на каждом. Электромагниты, так же, как и щетки датчика, расположены под углом 120° относительно друг друга. Против полюсов каждой пары катушек размещены железные якорьки. При последовательных замыканиях цепи каждой пары катушек коммутатором передатчика железные якорьки притягиваются сердечниками электромагнитов. Эти поочередные притяжения оказывают при помощи тяги и кривошипа воздействие на стрелку.
Перемещение стрелки приемника будет соответствовать тому углу, на который был повернут коммутатор передатчика, или, как говорят, стрелка будет показывать переданный угол.
При устройстве машинных и котельных телеграфов, основанных на этом принципе, на командном пункте устанавливаются датчик для передачи приказаний и приемник для получения сигнала о принятии приказания, а в машинно-котельном отделении помещаются приемник для получения приказания и датчик для посылки сигнала о принятии приказания.
Таким образом, и на командном пункте, и в машинно-котельном отделении устанавливается по два аппарата (датчик и приемник), причем датчик командного пункта соединяется проводами с приемником машинно-котельного отделения, а датчик машинно-котельного отделения — с приемником командного пункта. Схемой машинного телеграфа обычно предусматриваются, кроме зрительного сигнала (поворот стрелки приемника), также те или иные звуковые сигналы (ревуны, трещотки). Этим увеличивается надежность передачи приказаний и контроля за их исполнением.
При устройстве основанных на этом принципе указателей поворота руля (аксиометров) датчик при помощи тяг соединяется с рулевым приводом. Соединенные с датчиком проводами приемники (указатели положения руля) устанавливаются в рубке и на мостике судна.
Работающие на постоянном токе указатели числа оборотов главных двигателей (электрические тахометры) имеют датчик— генератор постоянного тока с постоянными магнитами и приемник — вольтметр постоянного тока магнито-электрической системы со шкалой, проградуированной не в вольтах, а непосредственно в числах оборотов в минуту.
Якорь магнитомашинки (датчика) связывается цепью Галля (роликовая цепь) с валом двигателя, скорость которого желают измерить. Поэтому при вращении вала двигателя магнитомашинка будет создавать электрический ток, напряжение которого в каждый данный момент соответствует числу оборотов двигателя: чем больше число оборотов, тем больше напряжение. Доходя по проводам до приемника (вольтметра), этот ток будет отклонять стрелку на угол тем больший, чем больше в данный момент напряжение, т. е. чем больше число оборотов двигателя.
Из указателей, работающих на переменном токе, рассмотрим такие, устройство которых основано на принципе самосинхронизирующейся синхронной передачи. Эти указатели являются весьма надежными в работе и могут применяться для контроля состояния наиболее ответственных судовых механизмов, в частности, для указания положения клинкетов затопления на плавучих доках. При этой синхронной передаче датчиком и приемником служат два индукционных электродвигателя, питающихся переменным током и соединенных между собой и с сетью так, как показано на рис. 4.
Рис. 4. Два индукционных электродвигателя в синхронной передаче
Якоря этих двигателей имеют трехфазную обмотку, а магниты — однофазную. Обмотки магнитов двигателей подключены к сети переменного тока, а обмотки якорей соединены между собой таким образом, что электродвижущие силы, индуктируемые в них переменными полями магнитов, направлены навстречу друг другу. Вследствие такого равновесия электродвижущих сил ток по обмоткам якорей не проходит, и якоря остаются поэтому неподвижными. Если же какой-либо внешней силой повернуть якорь датчика на некоторый угол, то электродвижущая сила в его обмотке изменится по своей величине, и равновесие, существовавшее между противоположно направленными электродвижущими силами якорей датчика и приемника, будет нарушено. Вследствие получившейся при этом разницы в напряжениях обмоток якорей между ними возникает уравнительный ток. Взаимодействуя с магнитным полем приемника, этот ток заставит его якорь повернуться на такой же угол, на который был повернут якорь датчика. Тем самым нарушенное равновесие электродвижущих сил будет восстановлено, якоря двигателей вновь окажутся в совершенно одинаковом положении по отношению к магнитам, и установка опять готова к новой передаче угла поворота якоря.
Схема установки таких указателей на плавучих доках для контроля степени открытия или закрытия задвижек клинкетов затопления (т. е. клапанов, служащих для поступления воды в балластные отсеки дока) показана на рис. 5.
Рис.5. Принцип синхронной передачи указателей на плавучих доках для контроля степени открытия или закрытия задвижек клинкетов затопления
Датчиком и приемником здесь служат индукционные электродвигатели, так называемые сельсин-машины (сельсины). Датчик связан механически с приводом клинкета, а приемник снабжен соответствующей шкалой и стрелкой. Когда клинкет открывается или закрывается, якорь датчика, связанный с ним механически, поворачивается на определенный угол. Это ведет, к появлению уравнительного тока в цепи связанных между собой электрических якорей датчика и приемника. Под влиянием взаимодействия этого тока с магнитным полем приемника якорь последнего повернется на такой же угол, как и якорь датчика. На такой же угол отклонится и стрелка, укрепленная на конце вала якоря приемника. Таким образом видна будет степень открытия клин
Судовая сигнализация. Системы судовой сигнализации
Судовая сигнализация является неотъемлемой частью многих систем: энергетической установки, вспомогательных механизмов, общесудовых систем, систем судовождения и др. Основная функция сигнализации – предупреждение обслуживающего персонала о достижении предельных значений некоторых параметров.
Разновидности судовой сигнализации, компоновка и расположение в зависимости от типа судна регламентируются Правилами классификации и постройки морских судов Регистра РФ.
Выделяют следующие системы сигнализации:
— Авральная сигнализация. Оборудуется на судах, где объявление аврала голосом или громкоговорителем не может быть слышно одновременно во всех местах, где могут быть люди. Звуковые приборы устанавливаются в машинных помещениях, в общественных местах площадью более 150 кв.м., в коридорах жилых и общественных помещений, на открытых палубах в производственных помещениях. Звуковые приборы снабжаются также световой сигнализацией, и тональность авральной сигнализации отличается от тональности звуковых приборов другой сигнализации.
Система питается от аккумуляторной батареи, размещенной выше палубных перегородок и вне пределов машинных отделений. Действие авральной сигнализации проверяется не реже одного раза в 7 дней, и перед каждым выходом в рейс.
— Пожарная сигнализация. В рулевой рубке устанавливается станция пожарной сигнализации с мнемосхемой, с помощью которой быстро определяется место пожара. Система снабжена датчиками — извещателями ручного и автоматического действия.
Автоматические извещатели устанавливаются во всех жилых и служебных помещениях, в кладовых взрывчатых, легковоспламеняющихся и горючих материалов, на постах управления, в помещениях для сухих грузов. В машинных и котельных отделениях с автоматизированным управлением при отсутствии в них постоянной вахты.
Ручные извещатели устанавливаются в коридорах жилых, служебных и общественных помещений, в вестибюлях, в общественных помещениях площадью более 150 кв.м., в производственных помещениях, на открытых палубах в районе расположения грузовых люков.
В системе должно быть предусмотрено два вида питания: основное – от судовой сети и резервное – от аккумуляторных батарей. Система пожарной безопасности должна постоянно находиться в действии. Вывод из действия системы для устранения неисправностей или выполнения технического обслуживания допускается с разрешения капитана и с предварительным уведомлением вахтенного помощника. Один раз в месяц проверяются по одному излучателю в каждом луче.
— Предупредительная сигнализация объемного пожаротушения. Оборудуется в машинно-котельных отделениях, трюмах с сухими грузами, в которых находятся или могут находиться люди. С помощью звукового и светового сигналов персонал предупреждается о пуске в действие системы объемного пожаротушения. Сигналы подаются при ручном и дистанционном пуске системы. Система питается от той же аккумуляторной батареи, что и пожарная сигнализация. Система должна постоянно находиться в действии.
— Аварийно-предупредительная сигнализация (АПС). Оборудуется на всех самоходных судах и предназначена для сигнализации состояния энергетической установки, работы вспомогательных механизмов. Компонуется в зависимости от типа судна, уровня автоматизации и т.д. На автоматизированных судах применяют обобщенную аварийно-предупредительную сигнализации (ОАПС), которая подает сигналы не только в машинном отделении и в ЦПУ, но и на внешних объектах – рулевой рубке, каюте механиков и др. Проверяется перед каждым выходом судна и периодически в течении вахты.
— Сигнализация о наличии воды в льялах и сточных колодцах трюмов. Оборудуется на различных судах и обязательном порядке на электродах для сигнализации уровня воды под гребными электродвигателями. Постоянно находится в действии, проверяется не реже раза за вахту.
— Сигнализация закрытия водонепроницаемых дверей. Устанавливается на тех судах, на которых предусмотрено деление помещений судна на водонепроницаемые отсеки и имеются водонепроницаемые двери. Сигнализация проверяется вместе с проверкой дверей не реже одного раза в неделю, и перед каждым выходом в рейс.
— Бытовая сигнализация (каютная, медицинская). Устанавливается на тех судах, где она необходима, чаще пассажирских. Проверяется не реже раза в месяц.
Системы предупредительно-аварийной сигнализации (СПАС) предназначены для подачи световых и звуковых сигналов в ходовую рубку и машинное отделение при изменении контролируемых параметров работы механизмов. В систему предупредительно-аварийной сигнализации входят: реле (уровня, давления, температуры), соединительные линии, коммутационная и защитная аппаратура, приборы световой и звуковой сигнализации, схемы на электронных и полупроводниковых приборах.
Различают системы с индивидуальными сигналами для каждого механизма или для групп механизмов, последние называются централизованными. Централизованные системы, как правило, применяют для главных двигателей, дизель-генераторов судовых систем, а также вспомогательных механизмов.
Рассмотрим системы предупредительно-аварийной сигнализации для главных двигателей, которые относятся к индивидуальным системам. При работе дизельной установки необходимо осуществлять контроль за основными параметрами.
Количество контролируемых параметров зависит от типа установки и системы управления ею. При наличии ДАУ, когда обслуживающий персонал не находится постоянно в машинном отделении, количество контролируемых параметров значительно возрастает. Как правило, система контроля сочетается с системой сигнализации, это гарантирует, что отклонение контролируемого параметра от нормального его значения не остается незамеченным.
В зависимости от выполняемых функций автоматические системы сигнализации бывают предупредительными, аварийными и предупредительно-аварийными.
Система предупредительной сигнализации извещает о достижении предельных значений контролируемых параметров, после этого сигнала обслуживающий персонал имеет некоторое время для принятия мер, предотвращающих достижения двигателем аварийного состояния. При аварийной сигнализации сигнал извещает о том, что дальнейшая эксплуатация дизеля приведет к выходу его из строя. Обе эти системы объединяют в одну предупредительно-аварийную, т. е. сначала подается предупредительный сигнал, а затем - аварийный, если режим работы установки достигает аварийного значения. Судовые дизели, оборудованные ДАУ и ДУ, имеют также системы исполнительной сигнализации, оповещающие обслуживающий персонал в рубке о положении органов управления (открыт, закрыт, включен, выключен), а также и подтверждающие о выполнении заданной им команды (вперед, назад, полный, средний и т. п.).
К системе предупредительно-аварийной сигнализации, а также к приборам и аппаратуре, входящим в ее состав, предъявляются высокие требования к надежности работы, быстроте действия, удобству эксплуатации и ремонта. Большинство дизельных установок действующего флота оборудованы унифицированными системами СПАС следующих типов: 1СПАС-3, 1СПАС-4, 1СПАС-5, 2СПАС-3, 2СПАС-4, 2СПАС-5. Цифры перед буквами указывают на число главных двигателей, включенных в схему, а цифры после букв - количество контролируемых параметров.
Система СПАС предупреждает обслуживающий персонал о нарушениях в работе установки, но она не может самостоятельно (без вмешательства человека) остановить двигатель, тем самым предотвратить аварийный режим. Предусматривается оборудование судовых дизелей не только автоматической сигнализацией, но и автоматической защитой. Такие системы называют СПАС ЗО (система предупредительно-аварийной сигнализации с отключаемой защитой). Защита заключается в том, что при достижении контролируемых параметров (частоты вращения коленчатого вала, давления масла в смазочной системе, температуры воды на выходе двигателя) аварийного значения двигатель останавливается.
При плавании в трудных условиях внезапная остановка двигателя может привести к более серьезной аварии, чем выход из строя двигателя, поэтому в системе предусматривается отключение автоматической защиты, исключение составляет автоматическая защита по частоте вращения коленчатого) вала, она делается неотключаемой и срабатывает при разносе двигателя. Для остановки двигателя при падении давления масла и повышении температуры воды применяют электромагнитные стоп-устройства, воздействующие на рейку топливного насоса.
Для остановки двигателя в случае его разноса одновременно с действием стоп-устройства необходимо перекрыть доступ воздуха в цилиндры, поэтому всасывающий или наддувочный коллекторы оборудованы заслонкой, которая закрывается под действием пружины при срабатывании центробежного реле.
Согласно Правилам Регистра к системам сигнализации и защиты предъявляют требования, перечисленные ниже.
1. На посту управления в рулевой рубке для каждого двигателя должны быть установлены по одному обобщенному световому предупредительному и аварийному сигналу и общий звуковой сигнал по следующим контролируемым параметрам: минимальному давлению масла в смазочной системе на выходе двигателя; максимальной температуре воды замкнутого контура на выходе из двигателя; максимальной температуре масла на выходе из двигателя; максимальной температуре выносных упорных подшипников валопроводов (только предупредительная сигнализация); минимальному давлению масла в редукторах (только предупредительная сигнализация); минимальному уровню воды в расширительном баке внутреннего контура системы охлаждения (только предупредительная сигнализация); минимальному уровню топлива в расходной топливной цистерне; минимальному давлению в системе охлаждения замкнутого контура (только для установок с автономными насосами охлаждения); максимальной температуре, воды в системе охлаждения автономного компрессора.
3. Система СПАС ЗО должна безотказно работать в условиях, предусмотренных Правилами Регистра, предъявляемых к судовому электрооборудованию.
Разработаны и выпускаются заводами-изготовителями унифицированные системы предупредительно - аварийной сигнализации не только для главных двигателей, но и для дизель - генераторов, вспомогательных водогрейных и паровых котлов, судовых систем вспомогательных механизмов. С такими схемами мы ознакомимся в дальнейшем.
Автоматический запуск возможен также при выходе из строя второго дизель-генератора, контакт К4 аварийного реле которого включен параллельно контактам К2.1 и К3.1.
Контакты реле К1 замыкаются в цепи питания электродвигателя M1 маслопрокачивающего насоса. Дизель прокачивается маслом, и в смазочной системе создается давление, приводящее к срабатыванию реле давления S2. Одновременно с помощью электромагнита Y1 снимается защелка электромагнита остановки (стоп-устройства).
Регулятор скорости К5 включает контактор К14. Электродвигатель М2 устанавливает рейку топливного насоса на режим пуска. При замыкании контакта К1.3 получают питание реле времени запуска К15, осуществляющее блокировку пуска по времени, и катушка реле разрешения пуска К7.
Контакт К7.1 включает электромагнит Y2 подачи пускового воздуха, дизель начинает вращаться. Если запуск прошел нормально и дизель перешел на работу на топливе, в цепи катушки реле К10 замыкается контакт реле К8. Контакт К10.2 в цепи реле К1 размыкается.
Последнее своим главным контактом К1.1 отключает электродвигатель прокачки маслом, а контактом К1.3 разрывает цепь питания катушек реле К15 и К7. Реле К7, отключаясь, обесточивает электромагнит Y2. Подача пускового воздуха к дизелю прекращается. Реле К15 возвращается в исходное положение. Катушки реле скорости К5, К8, К9 на схеме не показаны.
По мере возрастания частоты вращения дизеля замыкается контакт реле К9, включающий реле К11 и К12.
Контакт К11.1 отключает реле увеличения частоты вращения К13, контакты реле К12 включают цепи сигнализации и защиты по минимальному давлению масла (на схеме не показаны). Повышение частоты вращения прекращается, так как контакт К13.1 останавливает электродвигатель М2 регулятора скорости дизеля, размыкаясь в цепи его якоря. Дизель-генератор работает с установившейся частотой вращения.
Системы автоматического запуска вспомогательного ДГ
На современных судах широко распространены системы автоматического стартерного запуска дизель-генераторов (рис. 2). Управление дизель-генераторами осуществляется через магнитную станцию автоматического пуска.
Рис. 2. Принципиальная схема стартерного запуска дизель-генератора ДГА-25;
M1, М2 — стартеры типа СТ-25;
GB1, GB2 — аккумуляторные батареи типа СТЭ-128
В процессе эксплуатации выключатель Q включен, на ГЭРЩ горит сигнальная лампа Н1, свидетельствующая о наличии питания станции автоматического запуска. С помощью переключателя S1 на пульте управления в рубке и на ГЭРЩ один из дизель-генераторов подготавливают к автоматическому запуску, другим дизель-генератором одновременно управляют дистанционно или вручную с местного пульта управления.
При снижении или исчезновении напряжения на ГЭРЩ через контакты реле К7—К9 (катушки их не показаны) схема автоматического запуска подключается к аварийной аккумуляторной батарее. Реле К1 и К2 мгновенно срабатывают и включают питание накала свечей R1, R2 дизель-генераторов. Затем с выдержкой времени в 7—9 с замыкается контакт реле времени К2.2 в цепи питания катушки реле времени К3 и звонка Н2. Реле К3 мгновенно одним контактом К3.1 замыкает цепь катушки контактора К5 или К6. Контактор включает реле стартера К10 соответствующего дизеля. Стартер вращает дизель, который затем переходит на работу на топливе.
Контакт К11 или К12 реле скорости соответствующего дизеля разомкнется при достижении дизелем частоты вращения около 500 об/мин. Через 5—6 с от начала запуска контакт К3.2 замкнет цепь катушек реле К4, которое, сработав, разорвет цепь катушек реле К1 и K2. Схема автоматического запуска обесточится и будет подготовлена к повторному действию.
Если дизель не запустился, его повторный пуск произойдет только после полной остановки, т. е. когда контакты реле К11 и К12 окажутся замкнутыми. В случае запуска дизеля на выводах генератора появится напряжение, в результате чего реле напряжения К7 или К8 сработает и разорвет цепь питания схемы запуска.
Автоматический пуск АДГ
- реле напряжения К1 и реле времени К2, осуществляющие контроль напряжения на шинах ГЭРЩ. При исчезновении напряжения эти реле включают систему автозапуска и обеспечивают предварительную прокачку дизеля маслом;
- M1—стартер, включаемый с помощью реле стартера К3 и реле пуска К4;
- G2— генератор постоянного тока, приводимый во вращение дизель-генератором. Он служит для зарядки аккумуляторной батареи. Схемы зарядной станции и обмотки возбуждения машин на рис. 3 не показаны;
- М2 — двигатель масляного насоса для предварительной прокачки масла;
- К5—реле удавшегося запуска, срабатывающее при достижении дизелем частоты вращения 500—600 об/мин. Это реле подает импульс на отключение стартера и дальнейшее увеличение подачи топлива с помощью двигателя подачи топлива М3;
- Q1, S9, S7 — соответственно выключатель автоматический аварийного генератора G1, выключатель ручной прокачки масла и выключатель звукового сигнала Н2;
- К6—реле нормальной частоты вращения, срабатывающее после замыкания контакта конечного выключателя подачи топлива S6 при нормальной частоте вращения дизель-генератора. Это реле включает реле подключения нагрузки К7, в результате чего обеспечивается прием 50 % нагрузки. Включение и выключение элементов схемы в заданной последовательности осуществляются программным реле времени, имеющим двигатель М4 и пять контактов S1—S5. Диаграмма замыкания контактов приведена на рис. 4.
При подготовке схемы к действию (см. рис. 3) включается автоматический выключатель Q1. При исчезновении напряжения на шинах ГЭРЩ теряют питание реле К1 и К2 и контакторы К11 и K12. Гаснет сигнальная лампа Н1. Реле К1 своим размыкающим контактом К1.2 через замыкающий контакт реле времени К2.1 подает питание двигателю масляного насоса М2 и включает звуковой сигнал Н2.
Если через 3 с напряжение на шинах ГЭРЩ не восстановится, реле времени К2, переключая свои контакты, отключит двигатель М2 и подаст питание двигателю подачи топлива М3 и двигателю М4 программного реле. Двигатель М3, проработав 3 с, устанавливает пусковую подачу топлива. В начале работы двигателя М4 программного реле замыкает контакт S1 и получает питание реле пуска К4, которое включает реле стартера К3, а последнее — стартер M1.
Если запуск дизеля осуществился, то срабатывает реле удавшегося запуска К5, катушка которого включена на выводы навешенного генератора G2. Реле К5 своим размыкающим контактом К5.1 лишит питания реле пуска К4, которое в свою очередь отключит стартер M1 и прервет цепи питания звукового сигнала Н2.
Замыкающий контакт реле К5.2 вновь включит двигатель М3 в сторону увеличения подачи топлива. При достижении полной подачи топлива, соответствующей нормальной частоте вращения дизеля, контакт конечного выключателя S6 включит реле нормальной частоты вращения К6, а последнее своим размыкающим контактом К6.1 отключит двигатель М3.
Замыкающий контакт К6.2 подаст питание реле подключения нагрузки К7, которое включает реле К8, а последнее — контактор К13, подключающий 50 % нагрузки к шинам аварийного дизель-генератора. Двигатель М4 программного реле продолжает вращаться, получая питание через контакты S5 и К5.3. Примерно через 30 с после начала работы системы автозапуска замкнется контакт S3 программного реле, включающий реле К9, а последнее контактор К11. К шинам аварийного дизель-генератора подключается вторая половина потребителей. Так как при этом открывается контакт S5 программного реле, то его двигатель М4 останавливается в положении готовности к работе в следующем цикле запуска дизель-генератора.
Контакт S1 программного реле включается трижды через промежутки времени в 3 с. В случае если первый пуск не состоится, происходят еще два повторных включения стартера. После трех неудачных попыток запустить дизель-генератор контакт S4 программного реле размыкается, и двигатель М4 останавливается.
Звуковой сигнал продолжает работать, так как реле К5 не включилось. Программное реле устанавливается в исходное положение включением двигателя М4 с помощью кнопочного выключателя S8 и работой его до момента замыкания контакта S4 и размыкания контакта S5.
При восстановлении напряжения на шинах ГЭРЩ обеспечивается автоматическое переключение нагрузки с щита аварийного дизель-генератора на ГЭРЩ. В этом случае получают питание реле К1 и К2, а схема управления автозапуском обесточивается.
Отключаются реле К8 и контактор К13, что вызывает отключение нагрузки от шин щита аварийного дизель-генератора G1. Через размыкающий контакт К13.2 получает питание реле К10 и, следовательно, контактор К12, подключающий нагрузку к ГЭРЩ. Аварийный дизель-генератор останавливают вручную. При этом теряет питание реле К5, которое своим размыкающим контактом включает лампу Н1, сигнализирующую о готовности системы к автоматическому пуску дизель-генератора.
Автоматический контроль и защита судовой электростанции
На современных судах выполняются автоматический контроль и защита агрегатов судовой электростанции и сети при помощи системы с применением микроЭВМ. Система осуществляет: контроль и защиту генераторов; контроль и защиту первичных двигателей; контроль и защиту сетей; индикацию результатов контроля и неисправностей.
Основными элементами микроЭВМ являются: микропроцессор с программируемой логикой; оперативная память; устройства управления вводом-выводом. Система выполнена в виде функционально законченных блоков, объединенных в устройства по каждому объекту электростанции. Реализация различных операций по времени в микроЭВМ выполняется на принципе программируемой логики число-импульсным методом. Блоки имеют некоторое число структурных схем программируемых каналов, каждый из которых предназначен для контроля одного параметра или для защиты агрегата от какой-то одной неисправности. В каждом канале используются сигналы различной частоты через определенные временные интервалы. Временная программа сигналов предназначена для защиты от помех и от ложных срабатываний датчиков.
Блок защиты генераторов обеспечивает защиту каждого генератора от перегрузки по току, тока короткого замыкания и обратной мощности при параллельной работе.
Блок защиты судовой сети предохраняет от обрыва фаз, перенапряжения, снижения напряжения и частоты тока.
Блок защиты первичных двигателей осуществляет контроль и защиту дизелей при отклонении параметров работы их систем и ответственных узлов.
Система предусматривает деление всех контролируемых неисправностей на две группы. К первой группе относятся отклонения технического состояния дизеля, которые требуют ускоренного его выключения из работы (например, упало давление масла в смазочной системе дизеля). В результате система контроля и защиты меняет режим работы всей электростанции с автоматическим запуском резервного дизель-генератора. К второй группе относятся неисправности, допускающие определенную задержку включения резервного дизель-генератора.
Световая сигнализация осуществляется светодиодами. При появлении сигнала о неисправности или при отклонении параметра на соответствующий светодиод поступает пульсирующее напряжение частотой 1 Гц, сигнализируя мигающим светом.
Система с применением микроЭВМ имеет автоматическую проверку состояния электроники основных блоков при помощи тактовых импульсов повышенной частоты с часовым интервалом следования. По импульсу на все каналы подаются контрольные сигналы, имитирующие предельные значения рабочих параметров электронных элементов. Через промежуток времени, предусмотренный для процесса проверки, автоматически прекращается контроль состояния элементов, и система возвращается в обычный рабочий режим.
В ЦПУ установлены пульт управления, секции измерения, контроля и сигнализации с мнемосхемами, органами манипулирования (кнопками, переключателями и др.) и устройствами, вырабатывающими сигналы для внутренней и внешней сигнализации. Вся информация за состоянием контролируемых параметров от датчиков через вторичные преобразователи поступает в ЦПУ на пульт управления, секции измерения, контроля и сигнализации.
Авральная сигнализация. Как уже указывалось выше , приборы авральной сигнализации должны устанавливаться в тех помещениях, в которых в условиях нормальной эксплуатации могут находиться люди. Необходимо, чтобы авральные сигналы по тональности отличались от других сигналов. В помещениях с повышенным уровнем шумов звуковые сигналы должны дублироваться световыми.
На рис. 2 показана принципиальная электрическая схема авральной сигнализации.
Питание подводится к щиту контактора ЩКМ1 от выпрямителя ВАКС 1-30, который в свою очередь питается от судовой сети переменного тока 380 В. От выпрямителя ВАКС1-30 подается стабилизированное напряжение пост. тока 24 В. Второе питание к щиту ЩКМ1 поступает от аккум. батарей напряжением 24 В.
При нажатии замыкателя ЗМР2 в рулевой рубке или в канцелярии получает питание катушка контактора КV2 в контактном щите ЩКМ2. Контактор КV2 срабатывает и через свои замыкающие контакты подает питание к двум соединительным ящикам СЯ1 и СЯ2. К ящику СЯ1 подается напряжение 24 В через пару контактов, к ящику СЯ2 подается напряжение 220 В переменного тока от судовой сети через вторую пару контактов.
Соединительные ящики через индивидуальные предохранители подключают питание ко всем звуковым и световым приборам авральной сигнализации на судне.
Распределение приборов авральной сигнализации по помещениям судна показано на схеме в сокращенном виде.
В нормальном режиме при наличии питания в судовой сети в машинном и котельном отделениях будут работать колокола типа КЛФ24 на 24 В, звонки типа М31 и сигнальные лампы от переменного тока 220 В.
При исчезновении питания в судовой сети работать будут только сигнальные приборы от аккумуляторных батарей 24 В.
Предупредительная сигнализация объемного пожаротушения
Такие судовые помещения, как машинно-котельные отделения, трюмы с сухими грузами, а также все смежные с ними помещения, в которых в условиях нормальной эксплуатации могут находиться люди, оборудуются звуковой и световой сигнализацией для предупреждения о пуске в действие системы объемного пожаротушения. Сигнализация предупреждения включается автоматически.
На рис. 3 показана схема предупредительной сигнализации объемного пожаротушения. Питание этой схемы производится от тех же источников питания, что и питание схем авральной и пожарной сигнализации, т. е. от аккумуляторных батарей, или через выпрямитель от щита аварийного дизель-генератора при их автоматическом подключении в случае исчезновения напряжения в судовой сети. Автоматическое подключение рассмотрено в схеме авральной сигнализации.
Система предупредительно-аврийной сигнализации СПАС ЗО-5. Данной системой оборудуются дизель-генераторы судов речного флота. Она предназначена для подачи световых и звукового сигналов при достижении контролируемыми параметрами предупредительных значений и для остановки агрегата с одновременной подачей аварийных световых и звукового сигналов.
Контролируемыми параметрами являются: давление масла в смазочной системе двигателя, температура охлаждающей воды на выходе из двигателя и частота вращения коленчатого вала двигателя (только аварийное значение).
Питание системы осуществляется от аккумуляторной батареи напряжением 12 В, поставляемой комплектно с ДГ и используемой также для его стартерного запуска.
Система состоит из следующих основных узлов: пульта сигнализации, электромагнитного клапана (стоп-устройства), распределительной коробки, комбинированных дизельных реле КРМ и тахометра ТМ и ЗМ с датчиком Д-2ММ, смонтированным на дизеле.
На рисунке представлена схема пульта сигнализации, которая получает питание при включенном состоянии выключателя S1. Наличие напряжения контролируется сигнальной лампой Н4. Лампа Н2 сигнализирует об отключенном состоянии защиты двигателя с помощью тумблера S2. Дистанционная остановка дизеля происходит после нажатия кнопки S4 при этом загорается одна из сигнальных ламп контролируемых параметров, цепь которой замкнута контактом переключателя S3. Ниже приводится краткое описание функциональных узлов, входящих в схему.
Во время остановки ДГ переменное напряжение на выходе первичного преобразователя тахометра отсутствует. Транзистор V14 закрыт, конденсатор С3 заряжен до напряжения включения первого порогового устройства, транзистор V16 открыт, конденсатор С4 разряжен, транзистор V18 закрыт. Тиристор V19 находится в закрытом состоянии.
При запуске двигателя переменное напряжение от датчика тахометра поступает на транзисторный ключ и отрицательные полупериоды напряжения открывают транзистор V14, через который заряжается конденсатор С3. Транзистор V16 закрывается и конденсатор С4 начинает заряжаться через резистор R12. Положительные полупериоды входного напряжения закрывают транзистор V14, и конденсатор С4 начинает заряжаться через резисторы R1, R10. Постоянная времени цепи заряда конденсатора С3 в 2-3 раза меньше постоянной времени цепи заряда конденсатора С4. Поэтому конденсатор С3 успевает зарядиться до напряжения включения транзистора V16, а, следовательно, не будет разряжаться конденсатор С4.
После этого открывается транзистор V20 и на панели пульта сигнализации загорается лампа Н3.
Узел блокировок и реле времени состоят из следующих цепей: выпрямителя (диоды V3, V4, конденсатор С1), транзисторного реле (стабилитрон V9, резисторы R2-R4, диоды V5, V7, V8, транзистор V6, реле K1), реле времени (конденсатор C1, транзисторы V10, V12, V13, диод V11, резисторы R5-R7, реле K2).
Выпрямленное с помощью диодов V3, V4 и сглаженное конденсатором С1 напряжение, поступающее от датчика тахометра, зависит от частоты вращения ДГ. При частоте вращения выше 15 с –1 напряжение на конденсаторе С1 становится больше значения пробоя стабилитрона V9, транзистор V6 открывается и срабатывает реле К1.
Реле К2 отключено, так как в цепи его катушки разомкнут контакт реле К3. Через замыкающий контакт реле К1 запоминающее устройство по давлению масла (тиристор V38) и сигнальная лампа Н6 подключаются к минусу источника питания. Схема подготовлена к приему предупредительных и аварийных сигналов от датчиков сигнализации. При срабатывании датчика аварийного уровня любого контролируемого параметра транзистор V43 открывается, реле К3, а затем и реле К2 включаются и через контакт К2 стоп-устройство подключается к минусу источника питания.
Двигатель останавливается, напряжение на конденсаторе С1 понижается и через 5-10 секунд после остановки двигателя оно становится недостаточным для удержания транзистора V10 в открытом состоянии.
Этот транзистор закрывается, и реле К2 отключает стоп-устройство от источника питания.
При срабатывании защиты по давлению масла реле К1 не отключается, так как транзистор V6 поддерживается в открытом состоянии благодаря протеканию его базового тока через тиристор V38, диод V 7 и резистор R3. Лампа Н6 остается включенной и при остановленном двигателе вплоть до снятия напряжения со схемы с помощью тумблера S1.
Генератор мигающих световых предупредительных сигналов выполнен на транзисторах V24, V25, резисторах R19-R23, конденсаторе C5.
При срабатывании датчиков предупредительного уровня температуры воды или давления масла двигателя эмиттеры транзисторов V32, V36 соответственно подключаются к положительному полюсу источника питания.
Кроме уже упомянутых запоминающих устройств на тиристорах V19 и V38, имеется такое же устройство на тиристоре V35 (по температуре охлаждающей воды).
Разблокировка запоминающих устройств на тиристорах осуществляется при отключении питания пульта.
Схема управления звуковой сигнализации включает в себя транзисторы V44, V46, V47, диоды V26, V27, V30, резисторы R36-R41 и тумблеры S5-S7.
При появлении предупредительных сигналов открываются транзисторы V46, V47, что приводит к срабатыванию реле K4, включающему звуковой сигнал.
При появлении аварийных сигналов через диоды V26, V27, V30 образуется цепь, открывающая транзистор V44, отчего сработает реле K4.
Отключается звуковой сигнал с помощью тумблеров S5-S7 индивидуально по каждому контролируемому параметру.
Устройство проверки функционирования схемы состоит из переключателей S3, кнопки S4, тумблера S2, ламп H1, H2 и позволяет проверять исправность узлов системы без остановки двигателя.
Читайте также: