Автоматичне регулювання і захист ДВЗ

Великі потенційні можливості сучасної техніки автоматизації зумовлюють широкі перспективи її прийняття на транспортному флоті.
Морські теплоходи за рівнем автоматизації управління і контролю за роботою енергетичного обладнання можуть бути умовно розділені на наступні групи: суда, на яких управління і контроль за роботою енергетичного обладнання здійснюють цілодобово, дистанційно, вахтою з центрального поста управління (ЦПУ), що знаходиться в межах машинного відділення. Пост добре звукоізольований і обладнаний системою кондиціонування повітря. До таких судам належить близько 15% загального числа автоматизованих судів, і цей відсоток постійно знижується;

Судна, на яких управління і контроль за роботою енергетичного обладнання здійснюють з рульової рубки. У машинному відділенні передбачається ЦПУ або центральний пост контролю, в якому вахту несуть тільки 6-8 ч. В інший час, а також у нічні години в машинному відділенні і ЦПУ вахту не несуть. До даної групи судів належить приблизно 25% всіх автоматизованих судів, і цей відсоток постійно збільшується.
Наступною формою розвитку автоматизації судів є перехід на повне без вахтове обслуговування енергетичної установки, включаючи механізми та системи. В даному випадку механік є в машинне відділення за викликом сигналізації для усунення появі в роботі механізмів. Профілактикою та ремонтом устаткування займається відповідний персонал в денний час.

На експериментальних судах автоматизація підійшла вже до наступного етапу свого розвитку-застосуванню ЕОМ для комплексного управління судном, включаючи управління судновим енергетичним обладнанням та контроль за його роботою при оптимізації всіх процесів.
Таким чином, основним елементом сучасної автоматизації судів є централізація управління обладнанням машинного відділення і контролю за його роботою яка дозволяє: здійснювати з ЦПУ пуск і зупинку механізмів;
змінювати режими роботи механізмів, агрегатів і установок; контролювати їх параметри, своєчасно виявляти відхилення параметрів від норми;
вживати заходів для відновлення нормальної роботи обладнання.
Системи ДАУ головних двигунів, що застосовуються на нових суднах, звичайно передбачають програмне виконання всіх операцій по маневруванню, пуску, зупинці ГД і зміні частоти обертання вала.

Контроль параметрів роботи обладнання на сучасних автоматизованих судах здійснюють, як правило, за допомогою електронних автоматичних централізованих систем. Найбільш часто застосовують системи контролю параметрів за допомогою машини централізованого контролю (МЦК).
В даний час у складі вітчизняного флоту є суду з автоматизованими і комплексно автоматизованими дизельними установками (теплоходи типу «Великий Жовтень», «Новгород», «Світлогорськ», «Котовський» та ін.)
Досвід експлуатації автоматизованих транспортних суден підтверджує техніко-економічну доцільність подальшого розвитку автоматизації суднових технічних засобів, що пред'являє більш жорсткі вимоги до основного судновому обладнання щодо пристосованості його до умов без вахтового обслуговування. Очевидно, що технічний прогрес автоматизації судів в подальшому багато в чому буде залежати від успіхів промисловості по значному підвищенню надійності суднового устаткування і систем автоматики.

В останні роки на багатьох теплоходах широко застосовують комплексну автоматизацію суднових дизельних установок, яка включає:
ДАУ головними і допоміжними механізмами; контроль за роботою механізмів енергетичної установки; сигналізацію про відхилення параметрів від норми і аварійний захист. Комплексна автоматизація - це узгоджена автоматизація окремих видів технічних засобів і управління їх сукупністю, яка при деякому економічно доцільне рівні витрат на неї забезпечує найбільшу економію праці. Розроблені до теперішнього часу конструктивні варіанти системи ДАУ головними судновими дизелями виконують численні операції: програмний пуск, зміна частоти обертання, реверс і зупинку дизеля, скасування команд, повторні пуски, проходження зони критичної частоти обертання, автоматичні блокування, захист, аварійну зупинку, перемикання управління з рульовий трубки на центральний і на місцевий пости керування, контроль справності системи, сигналізацію про виконання команд системою і головним двигуном, а також контроль роботи головного двигуна.
Система ДАУ дизель генераторами виконує підготовку до пуску, автоматичні або дистанційні запуски, дає можливість синхронізації при підключенні на паралельну роботу, виконує аварійні та нормальні зупинки, захист і сигналізацію про стан дизель генератора. При комплексній автоматизації управління дизельною установкою автоматизовані також процеси, пов'язані з пуском двигуна і його роботою при без вахтовому обслуговуванні. Всі ці операції автоматично або дистанційно виконують спеціальні системи автоматизації пуску і зупинки допоміжних агрегатів - паливних і масляних насосів, компресорів, сепараторів, насосів системи охолодження і т. д.
Контролюють роботу дизельної установки по мнемосхеми і контрольно-вимірювальних приладів. Реєстрація параметрів і записи у вахтовому журналі автоматизовані. Передбачені безперервна індикація основних параметрів і періодичний контроль за викликом оператора, а також сигналізація про відхилення параметрів від норми і аварійно-попереджувальна тривожна сигналізація. Автоматизація суднових дизельних установок повинна забезпечувати: можливість управління головними двигунами як з дистанційного пульта керування в ходовій рубці, так і з ЦПУ в машинному відділенні. В якості резервного повинен бути передбачений неавтоматизованих місцевий пульт управління. Система управління головним двигуном повинна бути зблокована з валоповоротного і захисним пристроями; можливість роботи двигуна з обмеженням подачі палива на будь-яких швидкісних режимах; поповнення відстійної паливної цистерни, підтримання рівня у видаткових паливних цистернах, одночасне поповнення цих цистерн і сепарування палива, підтримання постійної температури (або в'язкості) палива перед двигуном, очищення паливних фільтрів, попереджувальну сигналізацію за рівнем палива в відстійної і видаткової паливних цистернах, дистанційний переклад ( з ЦПУ) головних двигунів з важкого палива на дизельне; підтримання в циркуляційної системі змащення постійної температури масла перед двигуном, поповнення лубрикаторами, очищення масляних фільтрів, видалення шламу з сепараторів, включення резервного масляного насоса, попереджувальну сигналізацію за рівнем масла в цистернах; підтримання постійного тиску в балонах повітря зберігачах, попереджувальну сигналізацію по тиску в балонах, включення охолодження компресорів при їх пуску, аварійний захист по температурі охолоджуючої води; регулювання температури охолоджуючої води на виході з двигуна і попереджувальну сигналізацію за рівнем в розширювальної цистерні;
дистанційний пуск і зупинку дизель генераторів, регулювання частоти обертання вала, підтримання постійної температури охолоджуючої води на виході з двигунів, а також температури циркуляційного мастила на вході в двигун, попереджувальну сигналізацію (по тиску і температурі масла і охолоджуючої води, з пуску і прийому навантаження дизель генераторами), аварійний захист по частоті обертання і тиску масла в системі змащення;
підтримання постійної напруги на шинах електророзподільної щита і синхронізацію генераторів при їх паралельній роботі, відключення другорядних споживачів при перевантаженні електростанції.

Техніко-економічний аналіз показує, що впровадження комплексної автоматизації дизельними установками на сучасних морських теплоходах дозволяє зменшити чисельність машинної команди приблизно вдвічі. Крім того, автоматизація забезпечує високу точність і швидкість керування механізмами, якими важко керувати вручну. Процес автоматизації передбачає: скорочення одноманітних, часто повторюваних операцій до мінімуму, збільшення надійності роботи і підвищення економічності суднових механізмів, подовження міжремонтного періоду, зменшення ймовірності виникнення небезпечних аварійних умов для механізмів.
Незважаючи на незаперечні переваги автоматизації, ступінь її раціонального впровадження в суднових дизельних установках того чи іншого типу повинна бути визначена в результаті ретельного техніко-економічного аналізу. Одним з основних завдань автоматизації є економія суспільної праці шляхом максимального скорочення обслуговуючого персоналу. Однак це скорочення не безмежне, існує оптимальний його межа, обумовлена типом і призначенням судна, його судновою енергетичною установкою і т. д.

Морські судна надовго відірвані від своїх баз, і тому, навіть при найвищому рівні технічного розвитку засобів автоматизації, завжди є ймовірність виходу з ладу того чи іншого механізму або пристрою. Для усунення поломки необхідна присутність кваліфікованих фахівців.
Крім того, можливий значний обсяг робіт з проведення профілактичних та ремонтних заходів, для виконання яких потрібен певний штат машинної команди. Інший недолік високого ступеня автоматизації визначається значним збільшенням одиниць працюючого обладнання. Відомо, що вартість автоматичних пристроїв і контрольно-вимірювальних приладів може досягати 20-30% і більше вартості всієї енергетичної установки. При цьому слід мати на увазі, що сучасні системи автоматики представляють собою складні ланцюги з великою кількістю послідовно включених елементів. Несправність хоча б одного елемента тягне за собою вихід з ладу всієї системи. Внаслідок тривалої відірваності судна від своїх баз розраховувати на своєчасну допомогу спеціалізованих бригад неможливо. Тому трудовитрати при експлуатації таких систем на обслуговування, профілактику та ремонт, природно, зростають. Одночасно впровадження автоматики нерозривно пов'язане з підвищенням кваліфікації обслуговуючого персоналу, на обов'язки якого повинна бути покладена перевірка правильності роботи всіх елементів системи та визначення причин несправностей, що дає можливість проведення ремонтних та профілактичних робіт у процесі плавання. Таким чином, при впровадженні комплексної автоматизації серйозна увага має звертатися на економічну ефективність, при відсутності якої автоматизація може перетворитися на самоціль, а не в засіб економії суспільної труда. При підрахунку економічної ефективності від застосування автоматики необхідно враховувати, що сума всіх витрат по застосуванню автоматичних систем на судні залежить від ступеня автоматизації суднової дизельної установки, типу і надійності обраних систем, потужності головного та допоміжного дизелів, їх кількості, водотоннажності теплохода і деяких інших чинників.

Впровадження автоматизації призводить до збільшення числа контрольно-вимірювальних приладів, розширенню ЦПУ і ускладненню спостереження за ними. Впровадження мнемосхем дозволяє згрупувати прилади і пульти по окремих секціях. На мнемосхемах для кожної секції встановлюють певний колір, а лампове табло вказує на положення клапанів, рівнів рідин, включення трубопроводів. У випадку аварійного стану на табло загоряється аварійний сигнал. Постійний червоний колір залишається до усунення несправності. Мнемосхему використовують також для визначення стану несправності.