Управление пропульсивной судовой установкой

Управление пропульсивной судовой установкой является одной из главных задач по управлению техническими средствами судна.

На большинстве транспортных и промысловых судов в качестве главной энергетической установки (ГЭУ) применяются:

- малооборотные силовые дизели работающие как на винт фиксированного шага (ВФШ), так и на винт регулируемого шага (ВРШ);

- одно и двухмашинные дизель-редукторные агрегаты (ДРА) на базе среднеоборотных дизелей, работающие как на ВФШ, так и на ВРШ.

Основными задачами управления являются:

- пуск, реверсирование и остановка дизелей и ДРА (для пропульсивных установок с ВФШ);

- две повторные попытки пуска в случае неудавшегося запуска, и автоматическая блокировка пуска после трех неудачных попыток (для пропульсивных установок с ВФШ);

- автоматическое медленное проворачивание дизеля перед пуском после стоянки более 30 минут и возможность отмены медленного проворачивания (для пропульсивных установок с ВФШ );

- управление частотой вращения коленчатых валов дизелей и ДРА во всем рабочем диапазоне (для пропульсивных установок с ВФШ);

- совместное комбинаторное (см. Рис.1, 2) управление частотой вращения и углом поворота лопастей ВРШ (для пропульсивных установок с ВРШ);

- раздельное (резервное) управление частотой вращения и углом поворота лопастей ВРШ (для пропульсивных установок с ВРШ);

- управление углом поворота лопастей ВРШ во всем рабочем диапазоне и частотой вращения валопровода в ограниченном диапазоне (валогенераторный режим);

- программный вывод на заданный режим работы и вывод из номинального режима (для подготовки к значительным изменениям нагрузки дизелей в период швартовных операций) по программам (см. Рис.3):

- нормальной (разогрева);

- экстренной;

- охлаждения;

- быстрое прохождение зон критических частот вращения и запрет работы в них;

- сохранение заданного режима работы дизеля в случае неисправности системы или в случае потери питания;

- экстренную остановку дизеля с мостика, с крыльев мостика и из ЦПУ;

- контроль исправности системы, линий связи с датчиками, цепи экстренной остановки;

- защиту дизеля с его остановкой по аварийным параметрам или снижением частоты вращения по предупредительным параметрам;

- возможность отключения действия защиты при включении экстренной программы вывода дизеля на режим или включение программы экстренного реверса;

- возможность ограничения заданной нагрузки из ЦПУ и отмены ограничения с мостика;

- сигнализацию о перегрузке дизелей и ДРА;

- защиту от перегрузки дизелей и ДРА за счет уменьшения угла поворота ВРШ (для пропульсивных установок с ВРШ);

- световую исполнительную и светозвуковую аварийно-предупредительную сигнализацию по параметрам дизелей, ДРА и системе управления

- регистрация маневров судна и аварийных событий

- диагностику дизеля в объеме:

- контроль давления в цилиндрах дизеля в процессе сжатия, сгорания топлива и рабочего хода;

- контроль давления и момента впрыска топлива;

- построение индикаторной диаграммы давления в цилиндре;

- расчет цилиндровой мощности и мощности, развиваемой дизелем;

- сравнение полученных результатов с эталонными, выдача данных по техническому состоянию дизеля и рекомендаций по его улучшению;

- дистанционное управление вспомогательными механизмами, обеспечивающими работу дизеля и контроль их состояния в обьеме:
- выбор основных и резервных насосов;
- автоматический пуск резервного насоса при неисправности основного;
- программный запуск насосов систем смазки, охлаждения, топливной после обесточивания судна.

Структура типовой системы управления пропульсивной установкой судна с ВРШ представлена на рис.4

Управление частотой вращения валопровода осуществляется с пульта судовождения в рулевой рубке перемещением рукоятки машинного телеграфа в требуемое положение. Задание режимов и программ вывода на заданный режим осуществляется с помощью переключателей и кнопок управления на пульте судовождения. Контроль исполнения и состояние пропульсивной установки отображается на световых табло сигнализации на панели контроля и индикации на пульте судовождения, приборах адресной и обобщенной сигнализации в жилых и служебных помещениях, а также на пульте в ЦПУ (при его наличии).

Комплект поставки.

- Комплект приборов, обеспечивающих решение задач управления, защиты, диагностики дизеля, управления вспомогательными механизмами, регистрации маневров, включая панели управления и индикации для мостика, крыльев мостика и ЦПУ;

- комплект приборов машинного телеграфа;

В качестве средств технической реализации интегрированных систем систем управления и контроля техническими средствами (ИСУ ТС) судов, в том числе и для управления пропульсивными установками в «НПО «Аврора» принят базовый комплект средств автоматизации «Авролог». С учетом сложности и разнообразия задач, решаемых системами, жесткой конкуренцией на мировом рынке гражданского судостроения и, как следствие, необходимость соответствия требованиям целого ряда зарубежных морских классификационных обществ, в качестве основы вычислительного ядра в комплекте «Авролог» используются покупные программно-аппаратурные средства компании «Шнейдер Электрик». На основе данных средств создавались и создаются приборы СЛТ (программируемые микропроцессорные контроллеры), реализуется обмен информацией между приборами СЛТ. На комплект «Авролог», включающий в свой состав базовую аппаратуру, на которой реализуются задачи систем управления, получен допуск Морского Регистра Судоходства РФ к использованию на судах. Разработаны базовые технические условия, одобренные ГУ Морского Регистра Судоходства РФ. Основу микропроцессорных средств составляют контроллеры Modikon TSX Premium и Modikon TSX Micro. Контроллер Modikon TSX Premium.

Основные параметры контроллера:

- дискретных входов/выходов – до 1024;

- аналоговых входов – до 128;

- емкость памяти процессора до 112 К слов (с расширением – до 256);

- виды внешней сетевой связи: Fipway, Uni-telway, Asi, Modbus плюс, Ethernet;

- количество абонентов (контроллеров) на сети:
- сеть Fipway (частота тактов –1 МГц) – до 2-х сегментов с 32-мя абонентами в сегменте;
- сеть Uni-telway (быстродействие – 19,2 Кбод) – до 28 абонентов.

Контроллер Modikom TSX Micro.

Основные параметры контроллера:

- дискретных входов/выходов – до 128;

- аналоговых входов – до 12;

- емкость памяти процессора – до 40 К слов;

- внешние связи : Fipway, Uni-telway, Modbus, Asi.

Модули контроллеров компании «Шнейдер Электрик» являются высоконадежными – время наработки на отказ составляет от 150 до 350 тыс. часов (в зависимости от типа модуля).

Целесообразно системы управления пропульсивными установками судов включать в состав создаваемых интегрированных систем управления и контроля техническими средствами судов (ИСУ ТС). Это позволит комплексно решать задачи представления информации, формирования обощенной и адресной аварийно-предупредительной сигнализации, компоновки пультов управления, создания единого с КСУ ТС комплекта ЗИП, минимизировать массогабаритные характеристики аппаратуры и снизить совокупные затраты на автоматизацию. Предлагаемая структура системы управления судовой пропульсивной установкой и методы ее реализации позволяют обеспечить выполнение всех необходимых функций по управлению и контролю с техническими характеристиками соответствующими лучшим мировым образцам подобных систем.