Автоматизация судовой энергетической установки

 

Министерство образования, науки, молодежи и спорта Украины

Одесская национальная морская академия

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

На соискание образовательно-квалификационного уровня специалиста

Тема:

Автоматизация судовой энергетической установки контейнеровоза «Hyundai Singapore» с электронным регулятором оборотов DGS-8800e главного двигателя 12K98MC-C

РЕФЕРАТ

Объект исследования - двигатель «MAN B&W» 12K98MC-C как объект регулирования по частоте вращения вала.

Цель работы - исследование совместной работы двигателя «MAN B&W» 12K98MC-C с электронным регулятором частоты вращения DGS-8800e, для подбора оптимальных параметров настройки регулятора, обеспечивающих безопасную эксплуатацию СЭУ.

Методы исследования - проведение расчетов винтовых и статических характеристик эффективной мощности, вычисление коэффициентов уравнения динамики, выбор оптимальных параметров настройки регулятора.

Также произведен расчет технико-экономического обоснования выбора данного регулятора и улучшения топливосжигания в святи с его выбором. Также проработаны вопросы охраны труда, причин загрязнения моря с судов, а также основных причин судовых пожаров.

СОДЕРЖАНИЕ

Перечень условных обозначений

Бланк задания

Введение

. Судовой двигатель как объект управления

.1 Краткая техническая характеристика двигателя

.2 Главный двигатель как динамическое звено

.3 Определение приведенного момента инерции

.4 Построение скоростных статических характеристик мощности пропульсивного комплекса судна

.5 Расчет коэффициентов уравнения динамики двигателя на заданном режиме работы

.6 Расчёт коэффициента усиления двигателя 12К90МС по параметру внешнего возмущающего воздействия ?р

. Исследование динамики системы автоматического регулирования частоты вращения

.1 Описание устройства и принципа действия регулятора частоты вращения DGU 8800е

.2 Разработка функциональной схемы автоматического регулирования и формирование математической модели

.3 Вывод характеристичного уравнения АСР

. Расчет годового экономического эффекта

.1 Технико-экономическое обоснование усовершенствования механизмов судовой энергетической установки

.2 Технико-экономическое обоснование усовершенствования эксплуатации сэу путем улучшения топливосжигания

. Расчет судовой электростанции

.1 Максимальная интегральная мощность в ходовом режиме

4.2 Максимальная интегральная мощность в режиме стоянки без грузовых операций

.3 Дополнительная мощность

4.4 Суммарная расчетная мощность в основных режимах

4.5 Суммарная расчетная мощность в режиме маневров

. Судовые системы обслуживающие главный двигатель

.1 Топливная система

5.2 Система сжатого воздуха

. Описание и анализ работы системы дау Autochief 4

.1 Функции системы Autochief 4

.2 Система безопасности SSU-8810

. Безопасность жизнедеятельности

.1 Особенности и причины судовых пожаров

.2 Мероприятия по обеспечению безопасности труда при эксплуатации судовой системы автоматики, контроля и сигнализации, измерения и защиты

.3 Борьба за живучесть контейнеровоза

.4 Основные виды и причины загрязнения моря с судов

Выводы

Список литературы

Приложения

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

АДГ - аварийный дизель-генератор

АПС - аварийно-предупредительная сигнализация

АСУ - автоматизированная система управления

ВМТ - верхняя мертвая точка

ВТК - высокотемпературный контур

ВФШ - винт фиксированного шага

ГД - главный двигатель

ГРЩ - главный распределительный щит

ГТН - газотурбонагнетатель

ДАУ - дистанционное автоматизированное управление

ЗУ - задающее устройство

ИМ - исполнительный механизм

КШМ - кривошипно-шатунный механизм

МО - машинное отделение

НМТ - нижняя мертвая точка

НТК - низкотемпературный контур

ОР - объект регулирования

ПКВ - поворот коленчатого вала

САР - система автоматического регулирования

СЭУ - судовая энергетическая установка

ТНВД - топливный насос высокого давления

ТО - техническое обслуживание

ТЭ - техническая эксплуатация

ЦПУ - центральный пост управления

ВВЕДЕНИЕ

Автоматическое управление технологическими процессами является одним из главных направлений научно-технического прогресса на морском транспорте.

Автоматизация СЭУ обеспечивает безопасное управление, решает задачи экономичности работы и производительности труда.

На автоматизированном судне безопасность, надежность и экономичность работы СЭУ зависит не только от технического состояния основного оборудования, но все в большей степени определяется эффективностью судовой АСУ, качеством взаимодействия судового механика со средствами автоматизации, уровнем его профессионального мышления. Дизельные установки современных морских судов обеспечивают движение судна с требуемой скоростью, снабжают электрической и тепловой энергией различных потребителей. Условия движения судна и работы ГД и вспомогательных механизмов не остаются постоянными в связи с изменением состояния моря и погоды, фарватера и района плавания, производственных заданий и рабочих режимов. При этом должны обеспечиваться высокая экономичность, надежность и длительность работы отдельных агрегатов и СЭУ в целом в соответствии с правилами технической эксплуатации. Выполнение этих требований в сочетании с повышением производительности и улучшением условий труда судовых экипажей возможно в результате автоматизации процессов СЭУ.

Автоматизация СЭУ значительно изменила функциональные обязанности судовых механиков и обеспечила переход к безвахтенному обслуживанию МО. Судовые службы ТЭ получили возможность больше внимания уделять ТО и ремонту оборудования. Вместе с тем, возросла ответственность судовых механиков за принятие правильных решений в результате оперативного анализа данных системы отображения информации, образованной совокупностью приборов, мнемосхем и дисплеев ЦПУ.

1. СУДОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ КАК ОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ

.1 Краткая техническая характеристика двигателя MAN & BW 12K98MC-C

B&W 12K98MC-C - двухтактный, крейцкопфный, реверсивный, с газотурбинным наддувом, с прямоточно-клапанной системой газообмена (поперечный разрез главного двигателя представлен на рис. 1).

Двигатель предназначен для работы в качестве главного с прямой передачей на гребной винт. Благодаря преимуществам прямоточно-клапанной системы газообмена в организации рабочего процесса двигатель B&W зарекомендовал себя достаточно экономичным, с высокой степенью использования объема цилиндров в рабочем процессе.

Фундаментальная рама коробчатой формы состоит из высоких продольных балок, сваренных со сварно-литыми поперечными балками, в которых размещены постели рамовых подшипников из стального литья. Станина сварная и имеет высокую жесткость; блок цилиндра чугунный. Фундаментная рама, станина и цилиндровый блок стянуты между собой длинными анкерными связями.

Втулка цилиндра опирается на блок цилиндров, причем верхняя ее часть выведена из блока и охватывается тонкой рубашкой, создающей полость охлаждения водой, подводимой по сверленным тангенциальным каналам, благодаря чему температура зеркала цилиндра на верхнем уровне кольца при положении поршня в ВМТ не превышает 160-180°С, что обеспечивает надежность работы и увеличивает срок службы поршневых колец. Втулка имеет простую симметричную конструкцию, в нижней части которой расположены продувочные окна, равномерно распределенные по всей окружности. Оси каналов, образующий продувочные окна, направлены по касательной к окружности цилиндра, что создает закручивание потока воздуха при его поступлении в цилиндр. Штуцера для подвода цилиндрового масла расположены в верхней части втулки (несколько выше верхней полки блока цилиндров).

Рис. 1.1 Чертеж двигателя MAN B&W 12K98MC-C

Крышка цилиндра стальная кованная колпачкового типа, поэтому при нахождении поршня в ВМТ головка поршня располагается выше района в разрезе уплотнении крышки и втулки цилиндра. Крышка отличается легкостью демонтажа. Для интенсификации охлаждения у самой поверхности огневого днища просверлены отверстия радиальных каналов, по которым циркулирует охлаждающая вода. В крышке размещается корпус выпускного клапана с клапаном, две форсунки, а также пусковой и предохранительные клапаны. Выпускной клапан имеет гидропневматический привод. Гидропривод передает усилия поршневого толкателя, приводимого от кулачковой шайбы распределительного вала, через гидросистему на поршень серводвигателя, действующего на шпиндель выпускного клапана. Для проворачивания клапана применена крылатка, что повышает надежность их сопряжения с охлаждаемыми седлами. Клапанное гнездо охлаждается водой. Форсунки неохлаждаемого типа, их температура регулируется циркулирующим топливом. Сопла выполнены стеллитовыми и имеют достаточно большой срок службы.

Одноступенчатая, много компрессорная, изобарная, с охладителями воздуха, регулируемая система воздухоснабжения предназначена для подачи воздуха, необходимого для сгорания топлива и продувки цилиндра.

Система воздухоснабжения состоит из центробежных газотурбокомпрессоров с неохлаждаемыми корпусами, теплообменников, сепаратов влаги, ресиверов, воздуховодов, глушителей.

Компрессоры предназначены для увеличения массы заряда воздуха путем предварительного повышения его плотности при сжатии и дальнейшего перемещения в ресивер наддува.

В теплообменниках плотность воздуха меняется за счет изменения его температуры.

Снижение температуры продувочного воздуха в рекуперативном воздухоохладителе способствует снижению расхода топлива. Сепараторы влаги предназначены для отвода их охлажденного воздуха конденсата водяных паров. Однотрубный коллектор служит для равномерного воздуха по всем цилиндрам двигателя. Глушители снижают уровень шума системы воздухоснабжения.

Изобарная система газоотвода (газовыпуска) с умеренной утилизацией теплоты обеспечивает наиболее рациональный отвод отработавших в цилиндре газов. Система газоотвода состоит из выпускных коллекторов, утилизационных газовых турбин, газоводов (трубопроводов). Выпускной коллектор предназначен для отвода из цилиндров отработавших газов с максимально возможным сохранением их энергии, способствует очистке цилиндров от остаточных газов. Утилизационные газовые турбины преобразуют механическую энергию отработавших в цилиндрах газов в крутящий момент, утилизационные котлы - тепловую энергию отработавших газов в энергию пара (воды). Глушители шума предназначены для снижения вредного звукового воздействия отработавших газов на окружающую среду.

Система управления с пневматически управляемыми пусковыми клапанами, заменой кулачковых шайб переднего хода шайбами заднего хода, командной связью и смешанного типа, предназначена для пуска и остановки двигателя, изменения направления и частоты вращения коленчатого вала. Система управления включает в себя посты управления, устройства запуска, механизм реверсирования, блокирующие устройства, а также связи между составляющими систему. Пост управления служит для ввода команды на выполнение какой-либо операции. Устройство запуска предназначено для первоначальной раскрутки КШМ с целью приведения двигателя в действие. Механизм реверсирования обеспечивает правильное чередование и изменение фаз распределения органов пуска, газораспределения, топливоподачи, также реверсирование навешанных на двигатель вспомогательных механизмов.

Система регулирования и контроля первой степени автоматизации А1 обеспечивает поддержание заданного режима работы двигателя и значений отдельных его параметров в допустимых пределах, а также контроль показателей, характеризующих режим и состояние работающего двигателя, а это регулирование частоты вращения, температуры в системе охлаждения и регулированием по концу подачи, индивидуальные для каждого цилиндра, вертикальное положение втулки плунжера внутри ТНВД меняется в зависимости от нагрузки двигателя, что способствует снижению расхода топлива. Форсунки предназначены для впрыскивания топлива в цилиндр и распыления его на мельчайшие капли. Особенностью форсунок является центральный подвод топлива к сопловому наконечнику распылителя без дополнительного охлаждения. Система высокого давления обеспечивает: впрыскивание точно дозированной цикловой подаче топлива; заданные фазы топливоподачи (начало и конец) и характеристику впрыскивания, благоприятствующие рабочему процессу дизеля на любом его эксплуатационном режиме; качественное распыление топлива, т.е. высокое его давление перед распыливающими отверстиями на всех эксплуатационных режимах дизеля, включая малые нагрузки и холостой ход. Система высокого давления выполнена разделенно-разветвленного типа. Регулирование системы высокого давления заключается в изменении ее цикловой подачи, а также начала и окончания процесса впрыскивания.

Система смазки обеспечивает подачу масла к трущимся поверхностям для уменьшения их трения, отвода теплоты, выделяющейся при трении, а также для очистки поверхностей трения от продуктов износа, нагара и других посторонних частиц. Смазка подается по втулке цилиндров, подшипников коленчатого вала, и распределительных валов, турбокомпрессоров, насосов, направляющие клапанов, толкатели топливных насосов и механизма газораспределения, приводов клапанов. Система смазки включает в себя масляные насосы, масляные фильтры, кожухотрубные водомасляные охладители, напорные, циркуляционные, запасные масляные цистерны (емкости) маслопроводы. Масляные насосы служат для непрерывной или периодической подачи определенного количества масла в нагнетательный трубопровод, масляные фильтры - для очистки масла от посторонних включений (нагара, отложений металлических частиц). В охладителях масло отдает теплоту, отведенную им от горячих поверхностей деталей двигателя.

Система охлаждения служит для охлаждения двигателей, нагревающихся от сгорания топлива и от трения, для отвода теплоты от рабочих жидкостей (масло, топливо, воды) и надувочного воздуха. Система охлаждения состоит из водяных насосов, охладителей расширительной цистерны, терморегуляторов, трубопроводов. Водяные насосы обеспечивают непрерывное движение (циркуляцию) охлаждающей воды в системе. Охладители предназначены для отвода в воду избыточной теплоты от охлаждаемых жидкостей и надувочного воздуха. Расширительная цистерна (бачок) служит для компенсации изменений объема воды в системе вследствие изменения ее температуры, для восполнения потерь воды в системе из-за утечек и испарения, а также удаления из системы воздуха и водяных паров. Терморегуляторы автоматически поддерживают температуру воды, а также охлаждаемых жидкостей в заданном диапазоне. Поршень воспринимает силу от давления газов и передает ее через шатун на коленчатый вал. Днище поршня воспринимает давление и теплоту горячих газов, ограничивает и формирует камеру сгорания. Поршневой шток, выполняемый, из углеродистой стали, служит для соединения поршня с крейцкопфом, передачи КТТТМ усилия от давления газов на поршень. Шатун преобразует возвратно-поступательное движение поршня со штоком во вращательное коленчатого вала, передает усилие от поршня коленчатому валу, соединяется мотылевой шейкой коленчатого вала посредством мотылевого подшипника и с поперечиной крейцкопфа. Шатун подвергается действию силы от давления газов, сил инерции поступательно движущихся масс и сил инерции, возникающих при качании шатуна. Коленчатый вал - одна из наиболее ответственных, дорогих и сложных в изготовлении деталей. Эффективная мощность, развиваемая дизелем, снимается с фланца коленчатого вала. Крутящий момент через линию валопровода передается гребному винту. Маховик на выходном кормовом конце коленчатого вала, имеющий большую расчетную массу для поддержания заданной степени неравномерности вращения коленчатого вала и линии валопровода, аккумулирует избыточную энергию во время рабочего хода поршней и отдает ее в систему при других вспомогательных ходах поршня.

Комбинированный механизм газораспределения предназначен для управления процессами впуска и выпуска в соответствии с принятыми фазами газообмена; состоит из рабочих клапанов и деталей, передающих движение от коленчатого вала к клапанам, распределительного вала, роликовых толкателей, гидроприводов выпускных клапанов. Выпуск газов осуществляется через клапаны, управляемые механизмом газораспределения, открытие и закрытие продувочных окон - верхней кромкой днища поршня. Моменты открытия и закрытия клапанов и продувочных окон, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала (ПВК), называют фазами газораспределения. Процессы газообмена осуществляются на части ходов расширения и сжатия до и после НМТ. Диаграмма имеет относительно симметричный вид по отношению к НМТ за счет наддува при постоянном давлении и длительного продувания.

Топливная система обеспечивает подачу топлива в рабочие цилиндры, поэтому является одной из важнейших систем дизеля. Она состоит из систем высокого и низкого давления.

Система низкого давления предназначена для подготовки и подачи топлива к системе высокого давления и включает в себя цистерны, фильтры, насосы, сепараторы, подогреватели и топливопроводы.

Параллельно с расходной цистерны тяжелого топлива система низкого давления включает в себя, также сдвоенную цистерну дизельного топлива, на котором двигатель работает в период пусков, маневров, перед остановкой и нередко на малых нагрузках. Система высокого давления осуществляет впрыскивание топлива в камере сгорания двигателя и включает в себя топливный насос высокого давления (ТНВД) и форсунки, соединенные топливопроводом высокого давления ТНВД - золотникового типа.

Сплошной отлитый из чугуна ресивер продувочного воздуха вместе с диафрагмой охлаждается водой, что способствует большей безопасности эксплуатации дизеля.

Поршень рассчитанный на повышение давления сгорания, выполнен из хромолибденовой стали, и охлаждается маслом, которое подводится по телескопическому устройству к штоку поршня в районе крейцкопфного соединения. В связи с периферийным расположением форсунок днище поршня имеет полусферическую форму.

Шатун имеет сравнительно короткий стержень, что способствует снижению общей высоты двигателя.

Коленчатый вал сварного типа, причем сварка осуществлена посередине рамовых шеек. Упорный вал составляет одно целое с коленчатым валом, что уменьшает общую длину двигателя с упорным подшипником.

Распределительный вал приводится во вращение от коленчатого вала цепной передачей, которая хорошо себя зарекомендовала в эксплуатации.

Распределительный вал приводит в движение золотниковые топливные насосы высокого давления и поршни гидравлических приводов выпускных клапанов. Топливные насосы золотникового типа со смешанным регулированием подачи обеспечивают низкие расходы топлива.

Наддув осуществляется изобарными турбокомпрессорами с неохлаждаемыми корпусами. Реверсирование двигателя осуществляется без реверсирования распределительного вала. При перемене направления вращения двигателя реверсируют только воздухораспределитель и привод ТНВД. Реверсирование ТНВД осуществляется путем перестановки ролика толкателя плунжера в новое положение.

Экономичность двигателя повышается за счет утилизации тепла выпускных газов в стандартизированной турбокомпаундной системе, которая предлагается в двух вариантах: ГТН с электрогенератором, встроенным в воздушный фильтр-глушитель или утилизационный турбогенератор. При этом дополнительная энергия может отдаваться винту или в судовую электросеть.

.2 Главный двигатель как динамическое звено

Схема компоновки пропульсивного энергетического комплекса судна, представленная на рис. 1 получила наибольшее распространение в мире. В качестве главного приводного двигателя в этой схеме используется один малооборотный двигатель с прямой передачей мощности на гребной винт фиксированного шага (ВФШ). Вывод уравнения динамики двигателя приводится именно для такого варианта компоновки главной силовой установки судна.

Главный судовой двигатель как объект (ОР) регулирования частоты вращения вала представлен на рис. 2 в виде звена с входными и выходными параметрами. За выходной параметр принята частота вращения n, т.е. число оборотов вала двигателя в минуту. Входными параметрами будем считать:

внешнее возмущающее воздействие с как фактор условий работы судна, определяющих степень нагружаемости ГД со стороны потребителя мощности;

регулирующее воздействие h в виде индекса положения рабочего органа, определяющего цикловую подачу топлива в цилиндры дизеля.

Уравнением динамики главного двигателя назовём уравнение, связывающее его входные и выходные параметры и описывающее поведение двигателя в переходных процессах.

В отношении рассматриваемого объекта возьмём основное уравнение динамики вращательного движения:

; (1)

где J - приведённый к оси вращения момент инерции двигателя и всех, связанных с его валом масс, включая присоединённые к гребному винту массы воды, кг м2;

- угловая скорость вращения вала двигателя, с-1;

М - результирующий момент всех действующих на его валу сил, Н м.

Рис. 1.2 Принципиальная схема пропульсивной энергетической установки судна и функциональное представление главного дизельного двигателя как объекта регулирования частоты вращения вала

Поскольку на практике в эксплуатации флота контроль частоты вращения главных двигателей принято осуществлять в количестве оборотов за минуту, поэтому целесообразно в уравнении (1) угловую скорость выразить через число оборотов n, воспользовавшись соотношением

(2)

где n - частота вращения вала двигателя, мин-1.

Вместе с этим, результирующий момент М определим наиболее простым образом как алгебраическую сумму эффективного момента Ме, развиваемого двигателем, и момента сил сопротивления Мс, т.е. потребителя механической энергии, которые действуют на корпус и воспринимаются гребным винтом при движении судна.

Тогда уравнение динамики (1) ГД представим так:

; (3)

где моменты Ме и Мс определены как неявные функции соответствующих фазовых переменных, т.е. входных и выходной координат объекта регулирования, согласно его функциональной схемы (рис.1).

Использование уравнения (3) в исследованиях либо при моделировании динамических процессов требует аналитического представления функциональных зависимостей для моментов Me(n,h) и Mc(n,c). Эти зависимости определяются эмпирически и такого рода эмпирические модели функций всегда нелинейны по отношению к определяющим их аргументам. Следовательно, уравнение (3) изначально является нелинейным дифференциальным уравнением.

При линеаризации нелинейных функций производится подмена нелинейных функций их некоторыми линейными эквивалентами от их аргументов, справедливыми для описания поведения рассматриваемого элемента лишь в достаточной близости относительно некоторого заданного установившегося режима работы.

Всем параметрам, относящимся к какому-либо конкретно рассматриваемому установившемуся режиму работы двигателя, будем присваивать индекс «0». В таком случае текущие значения фазовых координат объекта регулирования могут быть представлены в приращениях как

;

; (4)

.

Линеаризация функций Me(n,h) и Mc(n,c) достигается разложением каждой их них в ряд Тейлора

;

. (5)

Очевидно, что в установившемся режиме работы двигателя

С учётом этого обстоятельства, подставляя выражения (5) и первое из соотношений (4) в нелинейное уравнение (3), получим

.

Преобразуем это выражение

.

В конечном счёте, линеаризованное дифференциальное уравнение главного двигателя представим в виде

. (6)

в операторной форме

; (7)

где приняты следующие обозначения

c;

; (8)

;

где ТД - постоянная времени двигателя;

Кh - коэффициент усиления двигателя по регулирующему воздействию;

Кс - коэффициент усиления по внешнему возмущающему воздействию.

Коэффициенты ТД, Кh и Кс являются динамическими характеристиками главного двигателя как объекта регулирования частоты вращения вала. Постоянная времени ТД характеризует инерционные свойства двигателя; коэффициент усиления Кh - эффективность регулирующего воздействия на изменение скорости вращения вала по каналу подачи топлива, а коэффициент усиления Кс - силу воздействия на изменение числа оборотов двигателя внешнего возмущения.

Коэффициенты ТД, Кh и Кс уравнения динамики судового двигателя практически определяют экспериментально путем снятия, так называемых, разгонных характеристик, т.е. регистрируя переходные процессы объекта регулирования в режиме ручного управления при ступенчатых воздействиях на его соответствующие входы.

Если же существуют те или иные аналитические представления для нелинейных функций Me(n,h) и Mc(n,c), то динамические характеристики судового дизеля рассчитаем согласно выражений (8) и используем в дальнейшем. В судовой документации по двигателю, в качестве обобщенной меры его нагруженности, всегда приводят значения развиваемой им мощности, которые установлены и определены на различных режимах во время ходовых испытаний судна. Результаты этих испытаний служат изначальными опорными ориентирами для обслуживающего персонала в процессе всей дальнейшей эксплуатации двигателя.

Поэтому проведем некоторые преобразования с формулами (8), воспользовавшись справедливым для вращательного движения соотношением

;

где Р - мощность, Вт.

Это выражение определяет взаимосвязь между моментом М вообще, мощностью N, формирующей его, и частотой вращения его вала агрегата, механизма либо другого технического устройства. Подставляя формулу (2) в указанное равенство, представим его в виде

; (9)

где - мощность, кВт или л.с.;= 1000 , если размерность мощности N принята в кВт и= 735,5 , если мощность выражена в л.с.

С учётом того, что в неявном виде функции эффективной мощности Ne(n,h), и мощности сопротивления Nc(n,c) находятся в зависимости от тех же пар аргументов, что и функции соответствующих моментов в уравнении (3), дифференцируя выражение (9) по фазовым переменным объекта регулирования, найдем, что частные производные соответствующих моментных характеристик, входящие в выражения (8), можно представить как

;

;

; (10)

.

Подставляя соотношения (10) в выражения (8), а также имея в виду, что в установившихся режимах работы пропульсивного комплекса

;

окончательно для расчёта динамических параметров двигателя получим следующие формулы:

, с;

, ; (11)

, .

Равенства (11) выражают зависимость коэффициентов уравнения динамики главного двигателя от некоторых особенностей поведения энергетических характеристик комплекса «двигатель - движитель - корпус судна» в некотором установившемся режиме его работы. Частные производные в этих соотношениях определяют соответственно темп изменения эффективной мощности двигателя и мощности сопротивления потребителя по тому или иному аргументу, т.е. фазовой координате объекта регулирования. Знаменатель в выражениях (11)

, ; (12)

принято трактовать как фактор устойчивости двигателя. Этот динамический параметр характеризует его способность к самовыравниванию, т.е. самостоятельно (в отсутствии регулятора) приходить в состояние динамического равновесия в случае какого-либо нарушения последнего. Если FД > 0, установившийся режим работы двигателя считается устойчивым, при FД = 0 установившийся режим находится на границе устойчивости, если FД < 0 равновесный режим неустойчив и возможно недостижим как таковой вообще.

Коэффициенты усиления Кh и Кс двигателя, по сути, представляют собой чувствительность объекта регулирования по каналам входных воздействий, соответственно регулирующего и внешнего возмущающего воздействия. Оба коэффициента определяют насколько изменятся обороты вала двигателя, по отношению к какому-либо исходному установившемуся режиму его работы, при изменении на единицу измерения фазовой координаты соответствующего входного воздействия.

.3 Определение приведённого момента инерции

В формулу (11) для определения постоянной времени входит приведенный момент инерции Jпр, который должен учитывать инерционные свойства подвижных узлов и деталей собственно двигателя, приводимых им в действие масс навешенных механизмов, маховика, редуктора, валопровода, гребного винта и присоединенной к нему массы морской воды.

В высоко- и среднеоборотных двигателях обычно пренебрегают силами тяжести деталей движения ввиду их незначительной величины по сравнению с другими действующими силами; в малооборотных двигателях силы тяжести, как правило, следует учитывать.

Основные силы, действующие в КШМ являются силы давления газов и силы инерции движущихся масс. Силы инерции определяются массами движущихся деталей, ходом поршня и частотой вращения двигателя.

Согласно исходному варианту двигателя:

·диаметр цилиндра D=98 см

·ход поршня S=305.6 см

·число цилиндров двигателя i=12

Определим коэффициент для крейцкопфных двигателей, из опыта установлено, что для двигателей внутреннего сгорания отношение лежит в пределах 0,6-0,9.

Момент инерции КШМ одного цилиндра равен:

.

Момент инерции собственно двигателя определяется следующим образом:

где i - число цилиндров двигателя,

- коэффициент кратности единиц измерения, м/см

- коэффициент перевода момента инерции из технической системы единиц измерений в систему СИ.

Окончательно, с учетом всех остальных компонент пропульсивной энергетической установки судна, будем считать, что приведенный момент инерции в совокупности с ними составит величину:

.

.4 Построение скоростных статических характеристик мощности пропульсивного комплекса судна

Режим работы двигателя называется установившимся, если числовые значения всех названных (и многих других) параметров двигателя сохраняются постоянными во времени.

Диапазон изменений каждого параметра обуславливается назначением двигателя и ограничивается его прочностными, тепловыми и газодинамическими возможностями. Например, угловая скорость коленчатого вала ДВС может изменяться в ограниченных пределах. Ряд факторов не позволяет превышать заданной максимальной угловой скорости вала ?max , т.к. это влечёт за собой превышение допустимых значений сил инерции в деталях двигателя с точки зрения их прочности, приводит к ухудшению качества протекания рабочих процессов в цилиндре двигателя, увеличивает термическое перенапряжение деталей двигателей и т.п.

В некоторых случаях двигателю приходится работать при самой малой частоте вращения вала. При этом скоростной режим должен быть таким, чтобы двигатель работал устойчиво. Если снизить угловую скорость вала ниже допустимого минимального предела ?min , то появятся перебои в работе, в результате чего двигатель может самопроизвольно остановиться.

Анализ режимов работы пропульсивного комплекса, обеспечивающего движение судну, и расчёт динамических характеристик ГД производится на основе статических энергетических характеристик этого комплекса.

Статические характеристики зависимости мощности (момента) сопротивления вращения гребного винта от частоты вращения вала двигателя называются винтовыми характеристиками:

.(13)

Расчёт винтовых характеристик производят для 5-ти фиксированных значений параметра с, равных 0,6сн, 0,8сн, сн, 1,2сн, 1,4сн. Статическая характеристика при называется номинальной винтовой характеристикой.

Паспортные данные двигателя позволяют, вычислить для номинального режима номинальное значение фазовой переменной внешнего возмущающего воздействия сн :

где Nен и nн - номинальные значения эффективной мощности и частоты.

Под статической характеристикой двигателя Ne(n,h0) понимают зависимость развиваемой им эффективной мощности Ne от частоты вращения n вала в установившихся режимах работы при некотором фиксированном положении h0 топливорегулирующего органа.

Для построения статических характеристик двигателя воспользуемся эмпирической формулой:

;(14)

где - заданное, долевое, безразмерное значение мощности относительно номинала;

- соответствующее абсолютное значение эффективной мощности двигателя для скоростного режима его работы, когда n=nзх ;

где nзх - частота вращения вала, удовлетворяющая долевому значению ? нагрузки двигателя, иначе, заданный ход судна при работе по некоторой винтовой характеристике.

В качестве опорных режимов зададим нормативно назначаемый ряд нагрузок двигателя при проведении ходовых испытаний силовой установки судна, для которых ? составляет: 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,1.

Данную совокупность эффективных относительных мощностей дополним значением ?=0,15, которое, будем полагать, соответствует нагрузке двигателя в режиме минимально-устойчивых оборотов, когда FД = 0.

Рис. 1.2 Внешние и частичные характеристики эффективной мощности ГД и характеристики гребного ВФШ

Определим для каждой статической характеристики двигателя соответствующий индекс топливоподачи h.

Рис. 1.3 График назначаемых индексов топливоподачи при работе двигателя по номинальной винтовой характеристике

Таблица 1.1

Зависимость Ne от h

Ne, кВтh593489548908,1425726,327749 277494,185371,278691

.5 Расчет коэффициентов уравнения динамики двигателя

Определение постоянных коэффициентов двигателя производится по формулам (11). Основной проблемой при этом является определение частных производных. Частные производные должны быть рассчитаны в точке установившегося режима (равенство и ). Для их определения используется графоаналитический способ.

Рис 1.4 К определению частной производной

Графоаналитическое дифференцирование состоит в том, что в точке заданного равновесного режима необходимо искусно провести касательную к соответствующей кривой. На каждой из касательных строят произвольных размеров прямоугольные треугольники. Геометрически производная истолковывается как тангенс угла наклона касательной к графику функции, определенной в размерностях физических величин, размещенных по координатным осям.

Рис. 1.5 К определению частной производной

,

Вычислив эти производные, определяют значения фактора устойчивости и постоянной времени двигателя:

,

,

Рис. 1.6 Изменение фактора устойчивости ГД на всех режимах работы при работе на номинальной винтовой характеристике

Рис. 1.7 Изменение постоянной времени ГД на всех режимах работы при работе на номинальной винтовой характеристике

Расчёт коэффициентов усиления и двигателя требует определения значений частных производных и . Для этого необходимы функции вида и .

Частные производные и вычислим ранее используемым графоаналитическим методом:

; .

Построим график зависимость мощности от внешнего возмущающего воздействия с, и график зависимость мощности двигателя от регулирующего воздействия h по подаче топлива:

Таблица 1.2

Зависимость Nc от с

100%75%50%25%cccC77244,30,09359153,20,09337685,80,09319100,20,09365616,10,07950248,40,07932012,70,07916224,90,07954818,50,06641979,70,06626744,70,066135550,06644020,90,05333710,90,05321476,80,05310885,10,05333223,40,0425442,20,0416208,90,048215,20,04

Рис. 1.8 Зависимость мощности от внешнего возмущающего воздействия с

Таблица 1.3

Зависимость Ne от h

100%75%50%25%HhhH593489558649489179382679548908,1519928,1458528,1360908,1425726,3413086,3374166,3301186,3277494,1284834,1273304,1230244,17869,41,2113451,2139391,2135731,2

Рис. 1.9 Зависимость мощности двигателя от регулирующего воздействия h по подаче топлива

(100%)

(75%)

(50%)

(25%)

Определим коэффициенты и по формулам:

,

,

Рис. 1.10 Изменение коэф. Кh ГД на всех режимах работы

Рис. 1.11 Изменение коэф. усиления ГД по возмущающему воздействию на всех режимах работы при работе на номинальной винтовой характеристике

.6 Расчёт коэффициента усиления двигателя 12К98МС по параметру внешнего возмущающего воздействия ?р

Как во многих научных исследованиях и источниках технической информации, применительно к главным двигателям в качестве фазовой переменной внешнего возмущающего воздействия примем относительную поступь гребного винта и будем считать, что Nc(n, ). Относительная поступь, как числовая величина, на несколько порядков выше, чем фазовая переменная с. Это позволит на столько же порядков снизить порядок числового значения коэффициента усиления двигателя по каналу внешнего возмущающего воздействия относительно значения коэффициента усиления Кс.

В таком случае линеаризованное уравнение динамики главного судового двигателя приобретет вид:

;

Где

.

Относительная поступь гребного винта - понятие из области гидродинамики судовых движителей, или отношение скорости судна к частоте вращения вала. Аналитически этот параметр пропульсивной установки определяется выражением ,

где - скорость поступательного движения судна, ;

,514 - коэффициент перевода морской меры линейной скорости в соответствующую меру системы единиц СИ, морская миля равна 1852м;

- коэффициент попутного потока;

- частота вращения гребного винта, с-1;- его диаметр, м [6].

Рассчитаем коэффициенты момента К2 для каждой фазовой переменной внешнего возмущающего воздействия с по формуле, ?р определяем по номограммам действия гребных винтов:

.

; ;

; ;

; ;

; ;

;

Рис. 1.12 Зависимость коэффициента момента К2 от относительной поступи ?р для гребных винтов при z=4

Рис. 1.13 Кривая действия К2=К2(?р) гребного ВФШ при, Z=4

В результате пересчёта функции получим новую зависимость .

Графоаналитическим методом определим частную производную и К?р по формулам:

, кВт;

.

Таблица 1.4

Зависимость Nc от

100%75%50%25%33223,40,6825442,20,6816208,90,688215,20,6844020,90,6333710,90,6321476,80,6310885,10,6354818,50,5541979,70,5526744,70,55135550,5565616,10,5150248,40,5132012,70,5116224,90,5177244,30,3459153,20,3437685,80,3419100,20,34

Рис. 1.14 Зависимость мощности Nc потребителя энергии от внешнего возущающего воздействия ?p

, (100%)

, (75%)

, (50%)

, (25%)

Определив все коэффициенты, подставим их в уравнение динамики ГД:

.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ

.1 Краткая техническая характеристика, устройство и принцип действия регулятора

Управление главным двигателем MAN B&W 12K98MC-C при изменениях внешней нагрузки гребного винта осуществляется с помощью системы электронного регулирования DGS 8800e (рис. 2.1). Система электронного регулирования оборотов DGS 8800е выполняет все требования по регулированию частоты вращения малооборотных, длинноходовых дизелей. Задание частоты вращения может быть произведено с двух различных постов управления.

На электронный регулятор поступают сигналы от внешней системы защиты - аварийная остановка, аварийное снижение частоты вращения дизеля, а также от системы ДАУ.

Система может быть приспособлена для управления как системами с ВРШ, так и ВФШ. На панели регулятора расположены индикаторы с кнопками управления для удобства выбора, настройки, и выполнения тестирования работы системы. Система состоит из двух отдельных подсистем, отвечающих за регулирование частоты вращения, и актуатора (исполнительный механизм).

Главная задача DGU 8800е - воздействие на исполнительный механизм (контроль положения топливной рейки), для поддержания заданной частоты вращения в соответствии с заданной уставкой оборотов. Перемещение топливной рейки осуществляется электрическим актуатором (исполнительным электродвигателем) посредством трехфазного безщеточного сервомотора.

Основные функции регулятора заключаются в следующем:

• Вычисление опорного сигнала оборотов.
• Измерение скорости и фильтрация.
• Выработка сигнала управления и сигнала ограничения для регулирования топливоподачи.
• В дополнение имеются несколько подфункций, таких как:
• Вывод значений параметров.
• Программирование параметров, зависимых от пользователя.
• Оперативное тестирование.
• Автономное тестирование.
• Выбор режимов альтернативных действий.
• Основное назначение актуатора в следующем:
• Реагировать на команды положения от регулятора.
• Перемещение топливной рейки в соответствии с заданным значением.
• В дополнение имеются несколько второстепенных функций, таких как:
• Ограничение скорости топливной рейки.
• Индикация положения топливной рейки (актуатора).
• Периодическое тестирование неисправностей системы.

На рисунке 2.1., представлена система DGS 8800е совместно с принадлежащими механизмами и приборами управления с мостика через систему ДАУ, и управлением из ЦПУ посредством отдельного рычага управления.

Система DGS 8800е состоит из следующих основных блоков:

1.блок электронного регулятора DGU 8800е;

2.электронный сервоблок DSU;

3.датчики частоты вращения (RРМ Detectors);

4.преобразователь давления продувочного воздуха (Scav. Air Transducer);

.трансформатор, звено между сетью и сервоблоком (ТRAFO 001);

6.электрический актуатор (ЕLАСТ) - исполнительный механизм.

Рис. 2.1 Конфигурация системы регулирования частоты вращения

Блок электронного регулятора (DGU) устанавливается в стандартную 19-ти дюймовую рейку и имеет встроенный модуль мощности для низковольтного питания. Рабочая панель регулятора позволяет оператору осуществлять непосредственное управление функциями системы (рис.2.2). Сигналы от датчиков преобразуются в цифровой формат через индивидуальные встроенные адаптеры, имеющие опции всех стандартных форматов сигналов.

Рис. 2.2. Рабочая панель регулятора

Трансформатор обеспечивает питанием усилитель мощности переменным напряжением 135V.

Сервоусилитель вместе с источником питания представляет блок электронного контроля электрического актуатора, который управляет его скоростью.

Система актуатора состоит из безщеточного сервомотора типа Parvex LS 620 EL с редуктором типа Cyclo FABS 25/89 (рис.2.З). Сервомотор электромеханический и не содержит электронных компонентов. Система сертифицирована по степени защиты IP65, класс точности N и класс изоляции F. Сервомотор управляется сервоусилителем Parvex SBS 15/30.

Рис 2.3 Электрический сервомотор (актуатор)

Сервомотор имеет встроенный тормоз, который сработает при возникновении неисправности, например: неисправность системы или неисправность источника питания. Тормоз будет удерживать топливную рейку в текущем положении, т.е. неисправно-безопасном состоянии, и двигателем будут поддерживаться определенные обороты. Имеется защита по перегрузке (термическая). Топливный индекс (или положение актуатора) измеряется датчиком абсолютного положения, установленным непосредственно на сервомоторе. Максимальное усилие развиваемое актуатором 2100N, статизм 0.1 мм, максимальная скорость 372 мм.сек, ход штока 100 мм при угле поворота 42° .

Система DGS 8800е состоит из двух отдельных, контролируемых микропроцессором подсистем, которые отвечают за:

• Регулирование частоты вращения.
• Управление подачей топлива.
• Рис. 2.4 Упрощенная блок диаграмма электронного регулятора
• Рассмотрим функции регулятора:
• Функция регулирования частоты вращения. Значения частоты вращения автоматически рассчитываются для всех режимов работы ГД таких как пуск/стоп, снижение оборотов, аварийный пуск и нормальная работа.
• Разница между заданным и измеренным сигналом преобразуется в требуемый оптимальный корректирующий сигнал уставки подачи топлива, принимая также во внимание, как нагрузочные характеристики, так и текущую частоту вращения (рис.2.5).
• Рис. 2.5 Функция регулирования оборотов
• Максимальная подача топлива автоматически лимитируется в соответствии с допусками по частоте вращения и давления наддува.
• Функция задания частоты вращения (рис 2.6)
• Сигнал задания оборотов поступает либо от системы ДАУ, либо от системы ДУ из ЦПУ.
• Оператор может уменьшить максимальные обороты посредством программирования команды функции ограничения.
• Входящие управляющие сигналы автоматически активируют режим «НЕИСПРАВНОСТЬ», вызывающий остановку, снижение оборотов или дублирующий сигнал от датчика оборотов.
• Функция ограничения скорости позволяет оператору ограничить разгон и торможение двигателя.
• Предотвращение работы двигателя в зоне критических оборотов.
• Функция ПУСК-СТОП автоматически подбирает требуемую подачутоплива.
• Функция измерения частоты вращения (рис 2.7)
• Импульсы по числу зубьев на маховике преобразуются в число оборотов.
• Каналы А и В подвергаются автоматической проверке на исправность.
• Автоматическая фильтрация низкочастотных торсионных помех.
• Высокочастотная фильтрация значений частоты вращения.
• Дополнительная фильтрация и измерение значений для вывода на цифровой дисплей.
• Рис. 2.6 Функция задания частоты вращения
• Рис. 2.7 Функция измерения частоты вращения
• Функция усиления регулятора (рис 2.8)
• Сигнал уменьшение коэффициента усиления зоны нечувствительности для гашения низкоамплитудных помех. Зона нечувствительности настраивается.
• Рис 2.8 Функция усиления регулятора
• Функция регулировки общего коэффициента усиления регулятора, для выбора необходимого качества переходного процесса. Автоматическая настройка интегральной составляющей системы в соответствии с рабочими параметрами двигателя. Автоматическая настройка общего усиления в соответствии с рабочими оборотами ГД.
• Функция ограничения подачи топлива
• Ограничение подачи топлива при перегрузке двигателя по мощности и тепловому состоянию.
• Ограничение подачи топлива по давлению воздуха наддува.
• Ограничение подачи топлива при малом шаге ВРШ осуществляетсявручную при исполнении команды с мостика на повторных ПУСК.
• Ручное ограничение подачи топлива для ограничения максимальновозможной подачи топлива.
• Функция выбора всегда обеспечивает меньшие значение ограничений.
• Компенсация нелинейности обусловленной положением актуатора.
• Компенсация нелинейности обусловленной работой двигателя на малых оборотах.
• Функция масштабирования для согласования входного сигнала актуатора и отклонения параметров топливных насосов.
• Основные функции актуатора заключаются в следующем(рис 2.9)
• Сигналы, обрабатываемые DGU8800e, являются командными для актуатора и выполняются так быстро, насколько это возможно. Электрические сигналы вкл/выкл связаны с эл.актуатором. Сигнал обратной связи от актуатора показывает действительное положение сервомотора.
• Рис. 2.9 Функции актуатора
• Основные подфункции сервопривода:
• Настройка ПИ - регулятора сервомотора.
• Масштабирование выходного сигнала сервомотора.
• Контроль сигналов управления, а в случае неисправности блокировкаактуатора.

2.2 Разработка функциональной схемы системы автоматического регулирования и формирование ее математической модели

На основании полученного уравнения динамики ГД и выбранного регулятора частоты вращения DGS-8800e построим структурную схему САР.

Рис. 2.10 Структурная схема САР

.3 Вывод характеристичного уравнения АСР

Передаточная функция АСР:

Передаточная функция объекта:

Передаточна функция регулятора:

Характеристическое уравнение:

Также была разработана модель исследования САР частоты вращения вала двигателя в пакете MATLAB Simulink.(рис 2.11). Графики переходных процесов представлены на Рис. 2,12;2,13;

Графики переходных процесов представлены на Рис.2,11;2,12;

Оценка постоянной работы системы автоматического регулирования с основной задачей при опредилении её готовности для експлуатации. Но не каждый процес, который проходит может удовлетворить данные условия. Если переходной процес проходит слишком долго и обороты вала в переходном процесе отклонения от заданного значения на допустимо большую величину работы регулятора не может быть признана удовлетворительной.

Рис. 2.11 Модель исследования в пакете MATLAB Simulink

Поэтому автоматический регулятор должен обеспечить не только длительную работу двигателя, но и заданное качество переходного процеса.

Важными показателями качества переходного процеса:

Длительность переходного процеса Тр;

динамический заброс фд.

Для оценки качества регулирования частоти оборотов главных судовых двигателей используются требования (ГОСТ 10511-72).

Получим переходные процессы САР.

Рис. 2.12 Переходной процесс АСР при Ти = const, Кжос = var

Для данного переходного процесса:

Ти = 0,5 Кжос = 0,2;

) время регулирования - tp = 3,7 c;

) динамический заброс - ?дин = 2,4 об/мин.

Ти = 0,5 Кжос = 0,4;

) время регулирования - tp = 3,8 c;

) динамический заброс - ?дин = 2 об/мин.

Ти = 0,5 Кжос = 0,6;

) время регулирования - tp =3,7 c;

) динамический заброс - ?дин = 1,8 об/мин.

Рис. 2.13 Переходной процесс САР при Ти = var., Кжос = const

Для данного переходного процесса:

Ти = 0,7 Кжос = 0,2

) время регулирования - tp = 4,2 c;

) динамический заброс - ?дин = 2 об/мин.

Ти = 0,5 Кжос = 0,2

) время регулирования - tp = 3,6 c;

) динамический заброс - ?дин = 2,4 об/мин.

Ти = 0,3 Кжос = 0,2

) время регулирования - tp = 2,8 c;

) динамический заброс - ?дин = 2,6 об/мин.

В результате исследования динамики и статики АСР частоты вращения вала двигателя были определены показатели качества, которые и являются оптимальными по быстродействию и соответствуют реальным физическим величинам.

Согласно полученным переходным процессам, наилучшими качествами обладает переходной процесс при Ти = 0,7 и Кжос = 0,2.

В данной главе проведены исследование двигателя, как объекта регулирования частоты вращения вала, построены статические характеристики подвода, отвода энергии. Графо-аналитическим путем были найдены коэффициенты усиления, и постоянные времени двигателя на частичных режимах.

В результате исследования динамики и статики АСР частоты вращения вала двигателя были определены показатели качества, которые и являются оптимальными по быстродействию и соответствуют реальным физическим величинам.

судовой энергетический автоматический регулятор

3. РАСЧЕТ ГОДОВОГО ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА

3.1 Технико-экономическое обоснование усовершенствования механизмов судовой энергетической установки

Расчет выполним по методике, основанной на единых принципах определения экономической эффективности новой техники, изобретений и рационализаторских предложений, действующих на морском транспорте.

Применение разработанного режима работы двигателя с выбранным регулятором приведет к снижению затрат на техническое обслуживание и ремонт механизмов судовой енергетичной установки, к уменьшению времени ремонта, снижение затрат времени на поиск и устранение неисправностей.

Применение разработанного режима работы двигателя с выбранным регулятором позволяет прогнозировать остаточный ресурс технических средств и оценивать оптимальные сроки и объемы ремонта и технического обслуживания, а также позволяет вести расчет параметров состояния и технико-экономических показателей эффективности использования этой системы.

Приближенная оценка годовой экономики эксплуатационных расходов от повышения ресурса и срока службы двигателя с выбранным регулятором за счет снижения числа аварий и снижение скорости его износа выполняется по формуле:

?Тсл = 3 сут, сокращение продолжительности капитального ремонта СЭУ в результате применнения режима

Тмп = 5 лет.,

- повышения срока службы и ресурса, старое и новое значение срока службы, величина межремонтного периода, сут.

?p - средние годовые затраты на кап. ремонт, ?p = 100000 у.е.

Годовая экономия от уменьшения расходов на текущий ремонт при снижении числа аварийных отказов определяется по формуле:

- относительное снижение числа аварийных отказов; = 0,15

- среднегодовые затраты на тех. ремонт, = 50000 у.е.

Годовое снижение потерь прибыли и технических убытков за счет применения разработанного режима работы двигателя, обеспечивающие задержек в порту, а также уменьшение аварий судна за счет снижения числа аварийных отказов. Приближенная оценка годовой экономии определяется согласно соотношению:

189435

Для расчета принимаем исходные данные рейса из порта Пусан в Лос-Анджелес:

Тэ - эксплуатационный период судна, Тэ = 360 суток.Dw - дедвейт = 85250 тонн;

L - відстані між портами = 5289 миль;

?Q - количество погруженного груза = 6800 шт;

Dч - плановая грузоподъемность = 43151 тонн;

- годовой доход судна, = 5500000 у.е;

- изменение эксплуатационного периода судна, 0,6 сут.;

= 3 - 5 - коэффициент учета ком. убытков;

- годовое удельное уменьшение величины тех. убытков судна от аварий ЭУ, 1,24

Основной показатель средней эффективности данного варианта - годовой экономический эффект.

?Ерік = ?Еа+?Еп+?Еу

?Ерік = 60000 + 7500 + 18943 = 86443 у.е

Остаточный срок службы (ТЖЦ) данного судна составляет около 20 лет

Тогда увеличение прибыли за оставшийся срок, работы судна составит:

?ЕЖЦ = ?Ерік х ТЖЦ = 86443 х 20 = 1328860 у.е

Таким образом принятое в дипломном проекте инженерное решение применения разработанного режима работы двигателя с регулятором экономически целесообразно, обеспечивает судовладельцу экономический эффект за расчетный период службы 1328860 у.е.

Кроме того технический эффект состоит в значительном повышении надежности системы и, как следствие, повышение безопасности мореплавания судна

3.2 Технико-экономическое обоснование усовершенствования эксплуатации сэу путем улучшения топливоиспользования

Цель технико-экономического расчета - определить соотношения капиталовложений в модернизацию СЭУ и дохода судна, полученного за год и за весь срок эксплуатации.

Одно из направлений усовершенствования СЭУ - экономия топлива (расходы на топливо по ценам мирового рынка на данный момент достигают 60% эксплуатационных затрат на судно).

Внедрение систем дополнительного регулирования топливных насосов способствует снижению удельных затрат топлива всей СЭУ до 4%.

Расчет годового экономического эфекта проведем в виде таблицы 3.1

Таким образом внедрение в эксплуатацию СЭУ системы управления фазами топливоподачи приносит годовой экономический эффект в размере 344084 у.е/год.

Таблица 3

Наименование параметраВеличина12Мощность гл.двигателяNe = 54890кВТУдельный расход топлива с использованием системы = 0,126 кг/(кВт/час)Удельный расход топлива без использования системы = 0,128 кг/(кВт/час)Цена топливаЦп = 620у.е/тоннуМоторесурс оборудованияТмр = 20 летВремя эксплуатации за годТекс = 360 сутокРасстояние пройденное судном за круговой рейсL = 11608 мильКоличество портов заходаN = 6Скорость судна = 17 узловХодовое время за рейс: ,сутокTx = 29,4 сутокСтояночное время за рейс tстTст = 5Длительность рейса, tр= tx+2 tстTр = 39,4Кол-во рейсов за год, z= Текс/ tрZ = 9,13Коэффициент ходового времени, ?х= tx/ tр?х = 0,74Экономический эффект от снижения затрат на топливо: Е = Ne(-) **?х, у.е/сут.Е = 942 у.е/сутГодовой экономический эффект за счет экономии топлива, у./год; ?Егод=365*Е?Егод = 344084 у.е/год

4. РАСЧЕТ СУДОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Рис. 4.1 Схема ГРЩ

Количество и установленная мощность источников электроэнергии СЭС зависят от установленной мощности потребителей электроэнергии и характера изменения потребляемой мощности.

Расчет мощности СЭС основан на статистическом анализе реальных нагрузок СЭС и основных потребителей электроэнергии в нормальных эксплуатационных условиях Основными расчетными режимами работ СЭС являются ходовой и стояночный режимы судна без грузовых операций судовыми средствами. Остальные расчетные режимы работы СЭС являются производными от основных.

4.1 Максимальная интегральная мощность в ходовом режиме

Средняя мощность в ходовом режиме:

Рход = 13N+330= 13·55+330 = 1220 кВт

Стандартное отклонение мощности в ходовом режиме:

ход = 0,12D + 25 = 0,12·85,2 + 25 = 35 кВт

Максимальная интегральная мощность:

Рmаx.ход = Рход + 3Sход = 1220 + 3·35= 1325 кВт

4.2 Максимальная интегральная мощность в режиме стоянки без грузовых операций:

Средняя мощность в режиме стоянки:

Рст = 0,6D + 100 = 0,6·85,2 + 100 = 151 кВт.

Стандартное отклонение мощности в режиме стоянки:

cт = 4,2=38,8 кВт.

Максимальная интегральная мощность:

Рmах.ст = Рст + 3Sст = 151 + 3·38,8 = 267 кВт.

4.3 Дополнительная мощность

Дополнительная мощность, обусловленная работой климатической установки в тропической зоне:

?Р01 =18 =166 кВт.

Суммарная номинальная мощность электроприводов вентиляторов машинного отделения:

Рв.мв = 12(0,001Ne)0,6 = 12·55,6 = 12,63 кВт.

Мощность на вентиляцию машинного отделения в режиме стоянки судна в умеренной зоне:

?Р02 = 0,25Рв.мв = 0,25·12,63 = 3,15 кВт.

Мощность на вентиляцию машинного отделения в режиме стоянки судна в тропической зоне:

?Р'02 = 0,5Рв.мв = 0,5·12,63 = 6,3 кВт.

Мощность на работу электроприводов балластных насосов во время грузовых операций:

?Р21= 12 = 12 = 160 кВт.

4.4 Суммарная расчетная мощность в основных режимах

Ходовой режим в умеренной зоне:

РСЕС.ход = Рmах.ход = 1325 кВт.

Ходовой режим в тропической зоне:

Р'СЕС.ход = Рmах.ход + DР01 = 1325 + 166 = 1491 кВт.

Режим стоянки в умеренной зоне.

РСЕС.ст = Рmах.ст + ?Р02 = 267 + 3,15 = 270,15 кВт.

Режим стоянки в тропической зоне:

Р'СЕС.ст = Рmах.ст + DР01 + ?Р'02 = 267 + 166 + 6,3 = 439,3 кВт.

4.5 Суммарная расчетная мощность в режиме маневров

Режим маневров в умеренной зоне:

РСЕС.ман = РСЕС.ход + DР03 + DР09.

Мощность электроприводов воздухоподогревателей DР09 =10 кВт. DР03 = 1500 кВт (подруливающее у-во)

РСЕС.ман = 1325+10+1500=2835 кВт;

Р'СЕС.ман = Р'СЕС.ход + DР03 + DР09 = 1491 +10+1500 = 3001 кВт.

Режим стоянки с грузовыми операциями в умеренной зоне:

РСЕС.стг = РСЕС.ст + DР21 = 270,15 +160=430.15кВт.

Режим стоянки с грузовыми операциями в тропической зоне:

Р'СЕС.стг = Р'СЕС.ст + DР21 = 439,3+160= 600кВт.

Средние расчетные нагрузки СЕС в ходовом и маневренном режимах:

Рход = РСЕС.ход - 3Sход = 1325 - 3·35 = 1220 кВт;

Р'ход = Р'СЕС.ход - 3Sход = 1491 - 3·35 = 1386 кВт;

Рст = РСЕС.ст - 3Sст = 270,15 - 3·38,8 = 153,75 кВт;

Р'ст = Р'СЕС.ст - 3Sст = 439,3 - 3·38,8 = 322.9 кВт;

Рстг = РСЕС.стг - 3Sст = 430,15- 3·38,8 = 313.75 кВт;

Р'стг = Р'СЕС.стг - 3Sст = 600- 3·38,8 = 483.6 кВт;

Рман = РСЕС.ман - 3Sход = 2835 - 3·35 = 2730 кВт;

Р'ман = Р'СЕС.ман - 3Sход = 3001 - 3·35 = 2896 кВт.

Таблица 4

Результаты расчёта средних нагрузок СЭС

ЗоныХодовой режимСтояночный режимСтоянка с грузовыми операциямиМаневровый режимУмереннаяРход=1220кВтРст=153,75 кВтРстг=313.75 кВтРман=2730кВтТропическаяР'ход=1386кВтР'ст=322.9 кВтР'стг=483.6 кВтР'ман=2896кВт

На основе полученных данных и требований Регистра для питания судна электроэнергией предусматривается два вспомогательных дизель-генератора фирмы MAN B&W 7 L32/40 мощностью по 3000 кВт и один аварийный дизель-генератор мощностью 420 кВт.

5. СУДОВЫЕ СИСТЕМЫ ОБСЛУЖИВАЮЩИЕ ГЛАВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

5.1 Топливная система

Рис. 5.1 Топливная система танков запаса

Тяжелое топливо перекачивается из топливных цистерн одним вертикальным шестерёнчатым насосом производительностью 80 м3/час.(HFO Transfer Pump).(рис 5.1)

На главный двигатель топливо поступает с помощью двух топливных питательных насосов производительностью 17,5 м3/час(HFO Supply Pump) и двух топливных циркуляционных насосов производительностью 26 м3/час (HFO Circulation Pump) (рис 5.2)

Трубопровод топливной системы, в зависимости от выполняемых функций разделяется на следующие подгруппы: трубопровод приема и передачи топлива, трубопровод сепарации топлива, расходной топливный трубопровод.

Рис. 5.2 Топливная система главного двигателя

Удельный расход топлива главным двигателем - 0,126 г/(кВтч).

Производительность топливоперекачивающего насоса тяжелого топлива(HFO Transfer Pump):

м3/ч,

где = 0,126 г/(кВтч) - удельный расход топлива ГД;

- время в течении которого необходимо перекачать заданный объем топлива, Т = 2,5 ч; = 950кг/м -плотность топлива; =1,18 коэффициент запаса производительности.

Производительность топливоперекачивающего насоса тяжелого топлива(HFO Supply Pump):

м3/ч,

где = 1,5 - коэффициент запаса прочности.

Также судно оснащено 4 ю топливными сепараторами Alfa-Laval

Производительность сепараторов из условия соответствующего расходу топлива за т=8 -12ч.

м3/ч.

Объем отстойной и расходной цистерн тяжелого топлива ГД.

м3

где = 1,3 - коэффициент запаса производительности;

- коэффициент загромождения цистерн набором прочности и наличием мертвого запаса.

.2 Система сжатого воздуха

Рис. 5.3 Система сжатого воздуха

Назначение системы - получение, хранение, подача сжатого воздуха на пуск ГД, вспомогательных двигателей, сильфонов, на продувание змеевиков обогрева, на пневмоинструменты и прочие хознужды.(рис 5.3) На судне применяются две системы сжатого воздуха где давления равны 30 кг и 7кг.

В систему входят:

·4 главных компрессора для пополнения запасов сжатого воздуха в главных баллонах - для обеспечения пусков - реверсов главного двигателя; палубный компрессор для нужд палубы

·баллоны для хранения сжатого воздуха;

·трубопроводы, клапаны, средства автоматики.

Объем свободного воздуха (при Рат = 101,3 кПа, Т=273 К) расходуемого на один пуск двигателя:

л

где = 5 - расход в литрах свободного пускового воздуха, на метр объема рабочих цилиндров ГД; = 0,9 м - диаметр цилиндра двигателя, = 3,050 м - ход поршня двигателя, = 12 - число цилиндров.

Объем свободного воздуха расходуемого на пуск ДГ:

л

Емкость баллонов главного двигателя:

м3

где =12 - число пусков главного двигателя в соответствии с правилами Регистра; =101,3 кПа - атмосферное давление; - 3 мПа - максимальное давление сжатого воздуха; = 1,1 мПа - минимальное давление воздуха при котором возможен пуск двигателя; = 1 - число главных двигателей.

Вместимость каждого главного баллона:

м3

Производительность каждого главного компрессора:

м3/ч

где = 14.2 час - время заполнения баллона.

Система сжатого воздуха укомплектована 4 автоматическими компрессорами Hatlapa производительностью 271 м3/ч и давлением 30 кг/см2 мПа и двумя главными баллонами по 15.5 м3.

6. ОПИСАНИЕ И АНАЛИЗ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ДАУ AUTOCHIEF 4

.1 Функции системы AutoChief 4

Функции системы управления AutoChief 4 выглядят следующим образом:

Запуск главного двигателя

Двигатель запускается автоматически вперед (или назад) направлении (если двигатель подготовлен к работе), просто установив ручку телеграфа в заданное положение вперед (или назад).

Рис 6.1 Внешний вид панели AutoChief 4

Блокировка запуска:

Запуск заблокирован (запрещен), если двигатель не готов к пуску. Более конкретно, запуск запрещен по следующим причинам:

·Начальное давление воздуха слишком низкое, чтобы запустить двигатель. (запуск заблокирован)

·Проблема с системами датчика оборотов. (запуск заблокирован)

·Остановка двигателя(shut down,аварийная остановка, превышение скорости) (запуск заблокирован)

·Регулятор не связан с топливной рейкой. (Двигатель не готов)

·Главный пусковой клапан заблокирован в закрытом положении (Двигатель не готов)

·Проблема с клапаном управления воздухораспределителя (Двигатель не готов)

·Валоповоротное устойство в зацеплении (Двигатель не готов)

В блоке управления есть отдельные датчики сигнализации для всех этих пунктов, на мосту, есть как сигнализации для групп "запуск заблокирован (start block )", "двигатель не готов(Engine not ready )", так и отдельные сигнализации для "стартовое давление воздуха низкое". Ошибку "запуск заблокирован" можно сбросить установив ручку телеграфа на мосту в положение СТОП, или нажав кнопка "reset start block "

Медленное проворачивание

Если двигатель был остановлен в течение определенного времени (обычно 30 минут), первый запуск должен бать начат с медленного проворачивания главного двигателя. Когда приказ о пуске двигателя дается с моста (путем установки телеграфа в любое положении вперед (или назад)) клапан медленного проворачивания активируется, и определенное количество пускового воздуха поступает в главный двигатель.

Когда пройдет один оборот двигателя, двигатель будет запущен в обычном режиме. Индикация медленного проворачивания будет гореть на мосту и в ЦПУ.

Если один оборот с медленным проворачиванием не осуществляется в течение установленного времени, сигнализация "отказ медленного проворачивания " загорится в ЦПУ и "отказ пуска" появится на мосту,также запустится звуковая сигнализация

Медленное проворачивание может быть отменено нажатим соответствующей кнопки.

Нормальный запуск

Запуск главного двигателя осуществляется путем перемещения ручки телеграфа из позиции СТОП в любое положение вперед (или реверс). Система активирует соленоидный клапан пускового воздуха и воздух поступит в двигатель. Система в то же время даст установленное значение скорости регулятору..

Когда скорость двигателя достигла определенного значения, пусковой воздух будет отключен и начнет подаваться топливо.

Стартовое значение установки скорости будет держаться в течение 6 секунд (возможна настройка), затем значение на регулятор будет изменено в соответствии со значеним выставленным на мосту

Повторный запуск

Если двигатель не запустился (работая на топливе), после того как пусковой воздух был отключен, система автоматически попытаться перезапустить двигатель. Оповещение повторного запуска будет высвечиваться как в ЦПУ Так и на мосту. Начальная установка значения скорости во второй (и в третий раз) будет выше (тяжелый пуск), и ограничения по продувочному воздуху и крутящему моменту будут отменены. Если второй запуск также не удается, система будет пытаться еще раз. После трех попыток запуска, сработает сигнализация "отказ пуска"

Отказ пуска

Отказ пуска происходит по следующим причинам, которые .

3 неудачных пуска

Слишком длинный запуск

Проблема с медленным проворачиванием

Установка скорости

Скорость двигателя контролируется автоматически, просто установив ручку телеграфа в нужное положение для задания требуемой скорости двигателя. Заданные значения отображаются на дисплее на мосту, а также в ЦПУ.

Маневрирование

Для маневрирование, телеграф имеет следующие положения.

·Вперед: D.Slow - Slow - Half - Full - Max. Ahead

·Stop

·Реверс D.Slow - Slow - Half - Full - Max. Astern

Заданное значения оборотов для каждого положения может быть запрограммировано индивидуально.

Уставки оборотов передаются от телеграфа на мосту, к панели управления Autochief 4 на мосту, далее к панели управления Autochief 4 в ЦПУ , а затем к регулятору.

Программа морского режима

Данный режим включается установив ручку на мостике на 90 ° против часовой стрелки, а затем установив телеграф в положение "Max. Ahead" Обороты двигателя будут постепенно увеличиваться с маневрових до заданных. В этот период лампочки оповещения "Load up" на мосту и "Load up program" в ЦПУ будут гореть. Нормальное время для нагрузки до 30 минут (настраивается). Когда значение оборотов будет достигнуто, лампочки оповещения погаснут.

При входе в порт, рекомендуется иметь программу "Load down". Программа "Load down" автоматически активируется, когда ручка телеграфа устанавливается с Max. Ahead на Full Ahead. Также загоряться лампочки оповещения и скорость постепенно будет уменшаться в течении 15 минут (регулируется). При достижении полного маневрового хода лампочки погаснут. Если ручку телеграфа установить ниже Full Ahead во время загрузки программы, то она автоматически будет отменена.

Если будет установлена позиция Max. Ahead во время загрузки программы, то активируется программа "Load up, но с другой отправной точки, в зависимости от времени предыдущей позиция Max. Ahead. "Load up program" будет выполняться короче чем обычно.

Также можно отменить обе эти программы нажатим на сответствующие кнопки ("cancel load programm")

Скоростные ограничения

Ограничения скорости можно выполнять с панели управления Autochief 4 на мосту. Это можно сделать выбрав параметр 9 на панели управления, а затем отрегулировать до нужного значения, которое отобразится на дисплее. Эта функция также названа "основным пределом". Если команда с мостика выше чем этот предел, то лампочка ручного ограничения оборотов на мосту и в ЦПУ будет гореть.

Избежание критических оборотов

Для того чтобы избежать работу главного двигателя в критических зонах, предусмотрена функция "быстрого прохода". Если команды с мостика находятся в пределах этой области, лампочки сигнализации критических оборотов на мосту и в ЦПУ будут гореть. Системы при разгоне будут удерживать двигатель на наинизшей критической скорости, а во время торможения наоборот - на наивысшем пределе. Предусмотрены две зоны критических оборотов. (рис 3.2)

Рис 4.2 Избежание критических оборотов

Сигнал «slowdown»

Благодаря системе безопасности срабатывает сигнал «slowdown» . Система безопасности отправляет сигнал на панель дистанционного управления системы Autochief 4. Система дистанционного управления сначала посылает предупредительную сигнализацию активируя предупреждения «slowdown cancellable» или «slowdown none cancellable» на мосту. None cancellable slowdown произойдет немедленно, в то время как cancellable slowdown произойдет по истечении определенного времени. В течение этого времени возможно отменить slowdown нажав на кнопку "cancel slowdown". При активации slowdown, лампа " slow down activated " будет гореть на мосту, и значение скорости будет уменьшено до уровня slowdown, как правило, соответствует скорости D.Slow. Можно регулировать скорость двигателя в районе между минимальным ходом и уровнем slowdown. slowdown резетируется автоматически когда сигнал slowdown уходит.

Остановка

Двигателя останавливается автоматически установив ручку телеграфа в положение стоп. Акивируется запорный соленоидный клапан и стоп-сигнал подается на регулятор чтобы установить топливную рейку в нулевое положение. В качестве запасной функции для остановки, предусмотрен аварийный выключатель на панели телеграфа на мосту и в ЦПУ, которые подключены непосредственно к системе безопасности.

Реверсирование

Реверсирование двигателя осуществляется с мостика, устанавливая ручку телеграфа из позиции стоп в любую позицию вперед(назад).

Аварийное маневрирование

Аварийное маневрирование означает быстрый реверс двигателя, который может возникнуть в аварийной ситуации, когда ручка телеграфа перемещена из положения полный вперед в положение полный назад. Последовательность следующая:

Приказ аварийного маневрирования отдан в святи с перемещением ручки телеграфа из положения полный вперед в положение полный назад

·Лампа "аварйный назад" (crash astern) на мосту и в будет гореть.

·Главному двигателю будет подан стоп сигнал.

·Двигатель будет среверсирован.

·Регулятору будут отменены сигналы ограничения и будут поданы уставки тяжелого пуска.

·Когда скорость достигнет определенных значений, пусковой воздух прекратит подаваться и будет подано томливо.

Режим «Волнения моря» (опция)

Данный режим предусмотрен чтобы предотвратить превышение скорости во время суровых условиях на море. Кнопка выбора режима предусмотрена на пульте управления, а также на системе безопасности. Если при выборе режима обнаруживается превышение скорости, в следующей последовательности происходит:

·Когда скорость двигателя достигает уровня превышения скорости, топливо будет отключено, частота вращения двигателя будет уменьшаться.

·Когда скорость двигателя достигает значения резетирования, тогда топливо будет подаваться, и двигатель будет медленно выходить на предыдущую скорость.

Есть также верхнее ограничение скорости для этой функции. , этот предел можно регулировать. Несмотря на наличие этой функции, представителями MAN, B&W не рекомендуется выводить двигатель на номинальный режим при сильном волнении моря.

Режим управления валогенератором (опция)

Когда валогенератор оснащен передачей постоянной частоты, в системе дистанционного управления доступна дополнительная функция для предотвращения обестачивания во время постепенного снижения скорости и замедления.

Входной сигнал от главного распределительного щита "валогенератор в действии" должен быть подключен к системе дистанционного управления. Система дистанционного управления выдаст сигнал "запрос на запуск дизель-генератора и отключение валогенератора".

Когда валогенератор подключен, частота вращения двигателя должна быть выше определенного уровня (обычно 75%). Если задана скорость ниже минимального рабочего режима валогенератора, с телеграфа или в связи со slowdown, то будет происходить следующее:

·Скорость быстро снизится до минимально рабочего режима валогенератора.

·Лампы "удержание оборотов" на мосту и в ЦПУ будут гореть.

·Будет подан сигнал " запрос на запуск дизель-генератора и отключение валогенератора "

·Скорость валогенератора будет поддерживаться на минимуме, пока не уйдет сигнал "валогенератор работает", или не более 60 секунд (настраивается).

·После того как сигнал "валогенератор работает" погаснет, скорость будет снижена до требуемого уровня

Та же последовательность применяется когда отдан приказ СТОП или Аварийное маневрирование.

В случае shut down или аварийной остановки система автоматически остановит двигатель в связи с обесточиванием.

Последовательноcть связи

В системе AutoChief 4 используется последовательный канал святи в качестве соединения между мостиком и ЦПУ. Скорость передачи данных составляет 9600 Baud. Это означает существенную экономию кабелей по сравнению с обычной системой.

Проверка на наличие ошибок и самоконтроль

В системе AutoChief 4 имеется встроенная система для проверок на ошибки. В случае обнаружения следующих ошибок срабатывает сигнализация.

·Внутренние ошибки, охватывающие процессор, память и другие цепей.

·Сбой питания для 5В, 15В и 24В, а также низкое напряжение.

·Проблема с соединением между мостиком и ЦПУ.

·Нарушение связи между удаленным пультом управления и системой безопасности.

·Нарушение связи в электромагнитных клапанах,отвечающих за движение вперед, пуск и остановка.

·Проблема с датчиком частоты оборотов

Мнемосхемы

Мнемосхемы(рис 4.3) предусмотрены на AutoChief 4 для того, чтобы показывать последовательность работы системы, а также чтобы дать возможность механикам в ЦПУ следить за работой главного двигателя когда осуществляется управление с мостика.

Рис. 6.3 Мнемосхемы

Программа моделирования объекта

Система AutoChief 4 имеет встроенную программу испытаний, где все входные и выходные сигналы могут быть смоделированы, сначала выбрав нужный сигнал, а затем, установив фактический в режиме симуляции, то возможно имитировать сигнал для задания различных последовательностей в системе.

При выполнении моделирования важно убедиться что двигатель остановлен, валоповоротное устройство находиться в зацеплении и главный пусковой клапан закрыт, для того, чтобы избежать повреждения судна и жизни человека.

.2 Система безопасности SSU-8810

Основные составляющие системы безопасности SSU-8810 представены на рис 3.4

Рис 6.4 Основные составляющие системы безопасности SSU-8810

Основными компонентами системы являются:

·Панель системы безопасности SSU-8810 (рис 3.5)

·Датчик оборотов главного двигателя, по 2 панели(всего 4)

·Аварийная панель 1 шт (рис 3.6)

·Набор запасных частей 1 комплект

·Инструкции 5 шт

Рис. 6.5 Панель системы безопасности SSU-8810

Функции системы безопасности SSU-8810 выглядят следующим образом:

Аварийная остановка

Кнопки аварийной остановки предусмотрены в следующих местах:

·Мост: Кнопка на панели телеграфа на мосту.

·ЦПУ: Кнопка на панели телеграфа в ЦПУ.

·Рядом с главным двигателем: Кнопка на аварийной панели рядом с двигателем.

Аварийная остановка активируется, когда нажата одна (или несколько) кнопок аварийной остановки. Активируется электромагнитный клапан аварийной остановки, и регулятору подастся сигнал на отключение подачи топлива. Двигатель будет остановлен. Лампочка "аварийной остановки" и " клапан аварийной остановки активирован" будет гореть на панели системы безопасности. Аварийная остановка может быть активирована со всех контрольных точек в любое время. Отключение аварийной остановки осуществляется повторным нажатим на кнопку.

Рис. 4.6 Аварийная панель

Превышение частоты вращения вала

Превышение частоты вращения вала обнаруживается системой датчиков оборотов с помощью тахометра, который установлен на двигателе. Когда обороты двигателя достигают превышения уровня скорости (107% от номинальных оборотов регулируемый параметр), загорится сигнальная лампа "превышение скорости", активируется электромагнитный клапан аварийной остановки, и регулятору подастся сигнал на отключение подачи топлива. Двигатель будет остановлен.down

Двигатель автоматически остановиться (произойдет Shut down) если отклонится любой из параметров, по которому выйдет Shut down. В таком случае активируется соленоидный клапан аварийной остановки, и топливная рейка будет установлена в нулевое положение. Двигатель остановиться. Номинальные параметры, при которых произойдет Shut down следующие:

повышение частоты вращения вала выше предельного значения;

очень низкое давление масла на входе ГД в системах охлаждения поршней, циркуляционной смазки и смазки распредвала;

высокая температура масла в упорном подшипнике;

давление управляющего воздуха - очень низкое;down может быть несбрасываемый и сбрасываемый. Несбрасываемый Shut down немедленно остановит двигатель, в то время как при сбрасываемом Shut down будет некоторая задержка. Время задержки может регулироваться индивидуально для каждого датчика. Сбрасываемый Shut down может быть сброшен индивидуально с передней панели системы безопасности, независимо от поста управления, также можно сбросить Shut down с мостика, и с аварийной панели рядом с двигателем.

После того как сенсор покажет нормальные параметры, Shut down может быть сброшен при передвижении рукоятки МТ в позицию «стоп». После этого двигатель может быть запушен.down

Двигатель будет автоматически снижать скорость если активирован один из сенсоров Slow down. Сигнал Slow down будет послан к системе дистанционного управления и / или регулятора, который принимает решения. Загорится лампа сигнализации Slow down. Стандартные параметры, при отклонении номинальных параметров которых произойдет Slow down следующие:

·Slow down 1очень низкое давление масла на входе ГД и смазки распредвала;

·Slow down 2очень высокая температура масла на входе ГД и смазки распредвала;

·Slow down 3очень низкое давление в системе охлаждения поршней/ высокая температура масла в системе охлаждения поршней;

·Slow down 4очень низкое давление в системе охлаждения поршней/ низкое давление в системе высокотемпературного контура пресной охлаждающей воды;

·Slow down 5проблема с лубрикаторами;

·Slow down 6очень низкое давление масла в турбине/высокая температура масла на выходе из турбины;

·Slow down 7высокая температура упорного подшипника;

·Slow down 8высокая температура главного подшипника;

·Slow down 9высокая температура в дейдвудном подшипнике;

·Slow down 10высокая температура охлаждающей воды втулок главного двигателя/ высокая температура продувочного воздуха;

·Slow down 11температуры выхлопных газов цилиндров;

·Slow down 12высокая осевая вибрация;

·Slow down 13высокая плотность масляного тумана в картере двигателя;

Slow down может быть несбрасываемый и сбрасываемый. Несбрасываемый Slow down будет немедленно сбрасывть скорость двигателя, в то время как при сбрасываемом Shut down будет некоторая задержка. Время задержки может регулироваться индивидуально для каждого датчика. Сбрасываемый Slow down может быть сброшен индивидуально с передней панели системы безопасности, независимо от поста управления, также можно сбросить Slow down с мостика, и с аварийной панели рядом с двигателем.

Сброс Slow down выполняется следующим образом:

·На мосту: автоматически системой управления с моста.

·В ЦПУ: автоматически регулятором или вручную

·На посту аварийного управления: вручную.

Критические обороты

Чтобы предотвратить работу двигателя на критических оборотах, имеется функция быстрого прохода этого диапазона. Если заданные обороты будут в пределах этой области, на мостике и в ЦПУ загорятся лампочки «critical RPM limit». Система во время набора оборотов будет удерживать нижние критические обороты и, наоборот, во время уменьшения оборотов, будет удерживать их в верхнем пределе.

Неправильное вращение

Сигнальная лампа "wrong rotation" будет гореть, если спустя некоторое время направление вращения противоположно от заданного. На мосту такая функция отключена

Система контроля за оборотами двигателя

Система безопасности оснащена двумя независимыми системами контроля за оборотами двигателя. Сигналы для первой системы (основной) берутся непосредственно от тахометра, который установлен на двигателе, в то время как сигналы от второй системы (резервная) берутся из системы дистанционного управления Autochief 4. В автоматическом режиме, когда обнаружен сбой в первой системе, система автоматически переключится на вторую систему и нормальная работа продолжится. В ручном режиме (выбирается нажатием кнопки AUTO еще раз)можно индивидуально выбрать первую или вторую систему. Система контроля за оборотами двигателя используется для обнаружения Shut down-ов, а также во избежание критических оборотов.

Режим «Волнения моря»

Режим «Волнения моря» установлен в виде опции с целью избежания выхода двигателя за пределы максимально допустимых оборотов, при которых срабатывает защита «оverspeed». Специальная кнопка для выбора режима «волнения моря» установлена на панели системы безопасности. Когда выбран режим «волнения моря» и произошел заброс оборотов, выполняются следующие действия:

при достижении предельных оборотов топливо отсекается, обороты падают;

упав до значения, при которых этот сигнал сбрасывается, подача топлива возобновляется, обороты постепенно растут до прежнего значения.

Несмотря на наличие этой функции, представителями MAN, B&W не рекомендуется выводить двигатель на номинальный режим при сильном волнении моря.

7. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

.1 Особенности и причины судовых пожаров

Практикой установлено, что основными причинами возникновения пожаров на судах являются:

·Нарушение пожарно-профилактического режима на судах, т. е. несоблюдение требований действующих документов по ППБ:

·халатность личного состава;

·нарушение противопожарной защиты;

·нарушение правил производства огневых работ;

·курение в неположенных местах;

·отступление от правил эксплуатации паровых котлов и электрооборудования;

·нарушение правил перевозки опасных грузов;

·нарушение ПЕЭ

·другие причины.

·Конструктивные недостатки судов.

·Умышленные поджоги.

Пожар в судовых условиях быстро распространяется и очень тяжело локализуется, чему способствуют следующие факторы:

·наличие скрытых путей распространения по судну огня и дыма, создающих неконтролируемые газовые и воздушные потоки, переносящие теплоту по судовым помещениям;

·наличие большого количества горючих материалов и металлических конструкций, нагревающихся до высоких температур;

·быстрое распространение по судовым помещениям дымовых газов, содержащих высокотоксичные вещества, что затрудняет действия экипажа по ликвидации пожара;

·вероятность взрывов в судовых емкостях, хранящих воспламеняющиеся жидкости и сжатые газы;

·большое количество электрооборудования и электрических цепей, обесточивание которых нарушает работу средств пожаротушения;

·ограниченные возможности применения водотушения из-за опасности потери остойчивости судна;

·загроможденность судовых помещений, создающая дополнительные трудности при тушении пожара.

Пожар на судне быстро распространяется и часто приводит к тяжелым последствиям. 20% пожаров заканчиваются гибелью судна или его полным конструктивным разрушением.

Критическим сроком локализации пожара являются 15 мин, после чего разрастание пожара выходит из-под контроля.

Нарушение установленного режима курения.

Горящая сигарета имеет температуру около 500°С, что достаточно для воспламенения многих горючих материалов и особенно воспламеняющихся жидкостей.

На сухогрузном судне курение разрешено в каютах только при наличии пепельниц, курение в постели всегда чревато опасностью и поэтому должно быть исключено. На танкере курение разрешается в одном-двух помещениях, установленных приказом по судну. На химовозе не только курение, но и хранение спичек и табака разрешено только в специальном помещении. На газовозе курение запрещено полностью.

Запрещается курение на открытых палубах во время бункеровки и при перегрузочных операциях с воспламеняющимися и взрывоопасными грузами. Запрещается курение в машинных помещениях, в трюмах судна и кладовых, где хранятся горючие вещества. В иностранных портах курение на судне регламентируется портовыми правилами, о чем экипаж должен быть оповещен до захода в порт.

Небрежность при курении - причина многих пожаров на судах.

Самовозгорание

Свойством самовозгорания обладают некоторые материалы, применяемые в повседневных судовых работах, а также отдельные грузы.

Возможно самовозгорание ветоши, пакли, парусины, постельных принадлежностей, одеял и других абсорбирующих (поглощающих) материалов, хранящихся во влажном виде навалом, в тюках или связках. Вероятность самовозгорания сильно возрастает в том случае, если эти материалы пропитаны органическими, растительными маслами или животными жирами. Например, при хранении промасленной ветоши в теплом плохо проветриваемом помещении масло начинает окисляться, выделяется теплота, которая активизирует процесс окисления. Температура ветоши растет, она воспламеняется - возникает очаг пожара.

Самовозгоранию подвержены и некоторые грузы: уголь, кормовая мука, хлопок, рыбий жир, арахис, ткани всех видов, пропитанные лаком, и другие грузы.

Отмечены случаи самовозгорания промасленных металлических опилок и деревянных конструкций при длительном воздействии на них низкотемпературных источников теплоты. В начальной стадии дерево постепенно обугливается, а затем воспламеняется образовавшийся древесный уголь, температура воспламенения которого значительно ниже, чем у дерева. Металлические порошки магния, титана, циркония и кальция в присутствии воздуха и влаги быстро окисляются, в определенных условиях это может привести к самовозгоранию.

Перед укладкой на хранение все самовозгорающиеся материалы должны быть очищены и просушены.

Промасленную ветошь следует хранить в специальном металлическом ящике и своевременно удалять из машинного помещения.

Свежеокрашенную парусину нельзя хранить в сложенном виде или в плохо проветриваемом помещении.

Неисправность электрических цепей и оборудования

Судовое электрооборудование работает в тяжелых условиях: вибрация судна; влажный, пропитанный солью воздух; блуждающие токи, образующиеся в стальном корпусе. Неисправное электрооборудование может привести к превращению электрической энергии в тепловую и стать источником пожара. Наиболее легко повреждается изоляция электрических кабелей, которая со временем становится хрупкой и растрескивается. При повреждении изоляции один оголенный провод может вызвать явление электрической дуги с любым металлическим предметом. При оголении обоих проводов может произойти короткое замыкание, что сопровождается выделением теплоты. Открытая электрическая лампочка при соприкосновении с горючим материалом может вызвать его воспламенение. Перегрузка электрической цепи вызывает нагрев проводов, что может привести к воспламенению изоляции. Особую опасность представляют временные электрические выводы («времянки»), особенно в жилых помещениях. При неисправном состоянии может наблюдаться искрообразование в коллекторах электрических машин и в пускорегулирующей аппаратуре.

Необходимо своевременно проверять и поддерживать сопротивление изоляции электрооборудования не ниже минимальных норм, установленных правилами эксплуатации.

При уходе из помещения все электронагревательные, осветительные приборы и телерадиоприборы должны быть выключены.

При перерывах в работе переносной электроинструмент следует выключать из сети.

Запрещается использовать нештатные предохранители.

Разряды атмосферного и статического электричества

Поражению молнией особенно подвержены конструкции, значительно возвышающиеся над палубой, - мачты, надстройки, антенны. На этих конструкциях резко возрастает напряженность электрического поля, и создаются условия для электрического разряда. Большую опасность грозовые разряды представляют для судов, перевозящих нефтепродукты и другие опасные грузы.

На судах применяют простую и надежную систему молниезащиты: на мачтах крепят стержневые молниеотводы, создающие зону защиты над всеми конструкциями судна.

Заряды статического электричества возникают при трении диэлектрика о металл или трении двух диэлектриков. В современном судостроении широко применяют различные синтетические материалы для изготовления узлов механизмов и отделки помещении, что создает условия для накопления значительных зарядов статического электричества. Накопление статического электричества вызвано движением газов, паров и пыли по вентиляционным каналам, жидкостей по трубопроводам и трением твердых веществ. Разность потенциалов статического электричества в судовых условиях может достигать 20-50 кВ, в то время как электрический разряд при разности потенциала 3 кВ может воспламенить большинство горючих газов.

Для предотвращения образования опасных зарядов статического электричества применяют заземление всех изолированных частей судового оборудования, а также трубопроводов и шлангов, предназначенных для перекачивания огнеопасных жидкостей.

Надежным средством защиты от разрядов атмосферного электричества являются молниеотводы, создающие зону защиты над всеми конструкциями судна. Во время грозы антенны судна должны быть заземлены.

Надежным средством защиты от разрядов статического электричества служит заземление.

Воспламенение горючих жидкостей и газов

На судах хранится большое количество горючих жидкостей: топливо для главных и вспомогательных дизелей, смазочные материалы; спирт, бензин и керосин для технических целей; лакокрасочные материалы и растворители. Широко применяемые в современных дизелях тяжелые топлива требуют многоступенчатого подогрева, что способствует испарению легких фракций. Значительную часть горючих жидкостей хранят в специально оборудованных цистернах, некоторые виды хранят в переносных емкостях - бочках, бидонах, банках. При нагреве от источника теплоты горючие жидкости могут воспламеняться, а при определенных условиях - стать причиной взрыва.

Воспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки ниже 43°С должны храниться в вентилируемых кладовых в специально оборудованных цистернах или металлических банках с плотными крышками.

Все утечки нефтепродуктов необходимо устранять немедленно во избежание их попадания на нагретые поверхности механизмов.

Подогрев нефтепродуктов в открытых цистернах допускается до температуры на 15°С ниже температуры вспышки.

В качестве бункерного топлива на суда можно принимать топливо с температурой вспышки не ниже 61°С.

Нарушение правил производства работ с применением открытого огня.

Во время эксплуатации судна все работы, связанные с применением открытого огня, можно выполнять только с письменного разрешения капитана по представлению старшего механика и под его личным руководством.

Работы с применением электро- и газосварки должны производиться в специально оборудованных помещениях, одобренных пожарной инспекцией и Российским морским Регистром судоходства. К выполнению работ может допускаться только специалист, имеющий квалификационное свидетельство (сертификат) сварщика. Сварочные работы в судовых помещениях (отсеках, цистернах, котлах и т.п.) можно выполнять только в случаях крайней необходимости по решению капитана с проведением необходимой подготовки, обеспечивающей их безопасность (удалить горючие материалы, оборудовать пожарный пост, выставить наблюдателей). Особую опасность представляют работы в закрытых емкостях.

Категорически запрещаются электрогазосварочные работы и пользование открытым огнем: при бункеровках; во время перегрузочных операций с огнеопасными грузами; в помещениях, где возможно образование взрывоопасных смесей (аккумуляторные, фонарные, малярные, шкиперские, кладовые сухих продуктов), в местах промывки деталей механизмов, вблизи вскрываемых цистерн для хранения нефтепродуктов.

Противопожарный режим в машинных помещениях.

Из всех судовых пожаров 25% приходятся на машинные помещения. В первые же минуты пожара создается сильное задымление и развивается высокая температура, поднимаются раскаленные газы - все это перекрывает многие двери и трапы в машинном помещении и создает значительные трудности в ликвидации пожара.

Для предупреждения пожаров в машинных помещениях необходимо строго выполнять следующие мероприятия:

·содержать в исправности и регулярно очищать дымоходы котлов, выпускной тракт дизеля, утилизационные котлы;

·промасленную ветошь хранить в металлическом ящике и удалять каждую вахту, сжигать ее в топке котла запрещается;

·все нагревающиеся части механизмов окрашивать негорючей краской;

·своевременно осушать льяла и не допускать скапливания нефтепродуктов под плитами;

·немедленно устранять все утечки и переливы нефтепродуктов;

·запрещается хранить легковоспламеняющиеся нефтепродукты, краски и лаки;

·все деревянные и другие горючие материалы, входящие в комплект машинного аварийного имущества, должны быть пропитаны огнестойкими составами.

Пожар в машинном помещении создает серьезную угрозу жизнеспособности судна: потеря движения, выход из строя системы энергообеспечения и живучести.

7.2 Мероприятия по обеспечению безопасности труда при эксплуатации судовой системы автоматики, контроля и сигнализации, измерения и защиты

Основными условиями обеспечения безопасности труда при эксплуатации судового электрооборудования являются: исправность и надежность работы средств автоматики, сигнализации, контроля, измерения и защиты; отличное знание обслуживающим персоналом устройства электрооборудования и правил его эксплуатации; регулярный инструктаж и проверка знаний по электробезопасности.

Для обеспечения безошибочного ориентирования, определения рода тока и фазы (полюса) кабели и провода электрических трасс маркируют, а шины окрашивают в соответствующие отличительные цвета.

При производстве ремонтных и профилактических операций с судовым электрооборудованием все работы по степени электроопасности разделяются на выполняемые без снятия напряжения, при частично или полностью снятом напряжении.

Необходимые меры предосторожности при проведении этих видов работ в зависимости от конкретных условий изложены в Правилах техники безопасности на судах морского флота. Этими правилами, в частности, предусмотрено, что все работы по осмотру и ремонту судового электрооборудования должны производиться при полностью снятом напряжении. Работа без снятия напряжения допускается только при аварийных ситуациях при участии старшего электромеханика и с точным соблюдением всех мероприятий, обеспечивающих безопасность их выполнения. В виде исключения персоналу разрешается производить некоторые работы по обслуживанию электротехнических устройств без снятия напряжения. Конкретный перечень таких работ, выполняемых в период текущей эксплуатации, регламентируется старшим электромехаником судна. Ha электрооборудовании, установленном в сырых, взрыво- и пожароопасных помещениях, производить работы без полного снятия напряжения категорически запрещается.

Обслуживание работающих электрических машин и преобразователей осуществляют вахтенный механик и, если это предусмотрено штатным расписанием, вахтенный электрик. При обслуживании электрических машин необходимо соблюдать меры предосторожности от поражения электротоком, рекомендуемые инструкцией и правилами

При аварийных отключениях оборудования необходимо твердо знать, что после исчезновения напряжения оно может быть подано вновь без предупреждения об этом персонала.

При ремонте механизма без его разборки, работающего от электродвигателя, этот механизм должен быть остановлен, а на его пусковом устройстве повешен плакат с надписью: "Не включать! Работают люди". Все отсоединенные от электрической машины фазы кабеля необходимо накоротко замкнуть и заземлить.

Состояние изоляции электрических машин, проводов, кабелей и радиотехнических устройств должно систематически контролироваться. Обычно для проверки уровней сопротивления изоляции используют мегомметры. Проверка сопротивления изоляции должна производиться лицами электротехнического персонала только при снятом напряжении не реже одного раза в месяц. В случае обнаружения пробоя изоляции, а также снижения ее сопротивления ниже допустимых норм необходимо отключить электротехническое устройство и с учетом условий плавания произвести восстановление изоляции. Сопротивление изоляции измеряется относительно корпуса судна и между токоведущими частями установок, находящихся в эксплуатации. Согласно Правилам Регистра сопротивление изоляции определяется в зависимости от рабочего напряжения.

Главные распределительные щиты (ГРЩ), пульты и станции управления должны быть постоянно закрыты на замок. Ключи от ГРЩ должны находиться у электромеханика и у поста управления главной машиной или в центральном посту управления (ЦПУ). Входить за главные распределительные щиты и щиты управления лицам, не допущенным к их обслуживанию, запрещается. Перед началом работ с распределительными устройствами, пультами управления, щитами, а также любой коммутационной аппаратурой необходимо убедиться в том, что палуба возле них, а также в проходах у щитов по всей их длине покрыта диэлектрическими ковриками. Перед началом работ по обслуживанию коммутационных устройств с автоматическим приводом и дистанционным управлением в целях предупреждения ошибочного или случайного их включения необходимо снять предохранители всех фаз цепей управления и силовых цепей и вывесить плакаты на ключах и кнопках дистанционного управления с надписью: "Не включать! Работают люди". Работа по установке и снятию предохранителей производится при снятом напряжении и отключенной нагрузке в диэлектрических перчатках и защитных очках. Работу по очистке распределительных устройств без снятия напряжения рекомендуется производить с помощью специальных щеток или пылесосов, снабженных шлангом с изолирующим наконечником. Работа выполняется только в диэлектрических перчатках. Очистка изоляции без снятия напряжения производится не менее чем двумя лицами электротехнического персонала. Включения и отключения на ГРЩ, ЦПУ судовой энергетической установки должны осуществляться только вахтенным механиком или электромехаником. В случае обнаружения неисправностей, которые могут привести к несчастным случаям с людьми или крупной аварии, вахтенный электрик или механик должен самостоятельно произвести необходимые отключения и включения с последующим уведомлением об этом старшего механика или электромеханика.

Оказывая помощь пораженному электротоком, необходимо немедленно снять напряжение с токоведущих частей (без получения на это разрешения), а затем доложить об этом старшему механику и электромеханику.

На рукоятках автоматов, рубильниках и кнопках управления, при помощи которых может быть снова подано напряжение к месту работ, лицо, производящее отключение, обязательно должно вывесить запрещающий плакат с надписью:"Не включать! Работают люди".

Проверку наличия в цепи электрического потенциала до 1000 В допускается выполнять с помощью указателя напряжения или переносного вольтметра. Контрольные лампы допускается применять при линейном напряжении до 220 В. Все работы, выполняемые персоналом по текущей эксплуатации, должны быть зафиксированы в электротехническом формуляре, регулярно проверяемом электромехаником судна.

7.3 Борьба за живучесть контейнеровоза

Трюмы контейнеровоза спроектированы таким образом, чтобы максимально использовать их вместимость на кратное число контейнеров. Поэтому коэффициент проницаемости таких трюмов при затоплении невелик. Однако в последнее время появились контейнеры не 8 фут, а 8 фут 6 дюймов по высоте, поэтому верхний ряд контейнеров в трюм не помешается. Возможен промежуточный вариант загрузки, при котором трюм загружен контейнерами по высоте не полностью. Поэтому при затоплении отсека уровень воды может оказаться выше контейнеров и свободная поверхность воды будет работать, как при пустом трюме. Это очень опасная ситуация, так как при этом повышается центр тяжести судна за счет наличия контейнеров в нижних уровнях и, следовательно, отсутствия масс воды в этих объемах. Другими словами, воды недостаточно, чтобы ощутимо понизить центр тяжести судна, но достаточно для образования кренящего момента от влияния свободной поверхности. Состояние судна при пробоине усугубляется наличием штабеля палубных контейнеров.

В случае неполной загрузки трюма перед выходом в рейс необходимо иметь предварительные расчеты на возможные случаи затопления, которые в первую очередь должны содержать ответы на вопросы: возможно ли превышение уровня воды при затоплении над верхним ярусом контейнеров не полностью загруженного трюма, как это скажется на остойчивости поврежденного судна при отсеке третьей и второй категории соответственно. Контейнеровоз, по крайней мере, в концевых трюмах имеет двойной борт, что защищает его при столкновениях от разгерметизации. При борьбе с водой, помимо сказанного, особенностью является крайняя стесненность на верхней палубе, так как почти вся она занята палубными контейнерами и остаются только узкие проходы вдоль борта. Это существенно осложняет работу по заводке пластыря. Кроме того, на контейнеровозе, как известно, нет грузового устройства (стрел и кранов), поэтому нет и лебедок, которые используют при обтягивании оснастки пластыря. Для этого приходится протаскивать подкильные концы на брашпиль или кормовой шпиль со сложной системой канифас-блоков, что затрудняет эту операцию. В контейнерах довольно часто перевозится опасный груз и в случае возникновения пожара в каком-нибудь из них добраться до горящего контейнера, а тем более проникнуть в него нет никакой возможности. Единственное средство -герметизация трюма и создание в нем агрессивной для огня среды, а на палубе-охлаждение водой. Контейнер герметичен, поэтому запас воздуха в нем ограничен и возникший внутри очаг возгорания должен погаснуть сам собой, если не произойдет прогорание или деформационный.

7.4 Основные виды и причины загрязнения моря с судов

Вещества, загрязняющие море с судов, подразделяются на четыре группы: нефть; вредные вещества (кроме нефти); сточные воды; мусор. Нефть означает нефть в любом виде, включая сырую нефть, жидкое топливо, нефтяные осадки и остатки. Вредное вещество - любое вещество, которое при попадании в море способно создать опасность для здоровья людей, причинить вред живым ресурсам, морской флоре и фауне, нарушить природную привлекательность моря в качестве места отдыха и помешать другим видам его правомерного использования.

Сточные воды означают стоки и прочие отходы из всех видов туалетов, амбулаторий, лазаретов и т.п., из помещений, где содержатся живые животные, а также прочие воды, которые смешаны с этими стоками.

Мусор - все виды продовольственных, бытовых и эксплуатационных отходов (исключая свежую рыбу), которые образуются в процессе нормальной эксплуатации судна и подлежат постоянному или периодическому удалению, кроме веществ, названных выше.

Сброс с судна нефти и других вредных веществ может быть эксплуатационным и аварийным. Эксплуатационный сброс нефти представляет собой удаление содержащейся в льяльных, балластных и промывочных водах нефти, попадающей туда в процессе нормальной эксплуатации судна - в результате мойки грузовых и топливных танков, ремонтных работ в машинных помещениях и т.п.

Эксплуатационный сброс вредных веществ обусловлен утечкой груза в грузовых помещениях из-за несохранности упаковки, смывом разливов и россыпей на палубе, загрязнением осушительных систем при мойке грузовых помещений, в которых перевозились вредные вещества, и т.п. Аварийные сбросы вызываются ошибками при бункеровке, неправильным обслуживанием оборудования, разрывами шлангов или трубопроводов, аварией или гибелью судна. Вынужденный аварийный сброс может быть произведен для спасения человеческой жизни или судна.

Аварийный сброс нефти или других вредных веществ носит залповый характер, и его последствия могут вызывать катастрофические последствия для окружающей среды.

История мореплавания последних десятилетий знает множество региональных экологических катастроф, вызванных авариями нефтяных танкеров.

Причиной загрязнения моря с судна может быть неплотность шланговых соединений, негерметичность и разрыв шлангов, подающих нефть, сточные и хозяйственно-бытовые воды, преднамеренный сброс мусора, промасленной ветоши, сливных вод, грязного балласта, аварийный сброс при повреждениях корпуса судна или запорной арматуры.

Для предотвращения загрязнения необходимо при выполнении любых операций по перекачке нефти, сточных вод и других вредных веществ с использованием шлангов обеспечить наблюдение за их исправностью, не допускать заломов шлангов и их защемления между судном и причалом или другим судном. Ветошь и опилки, использованные для сбора попавшего на палубу топлива при его приемке на судно, нужно собрать и сдать на берег. Смывать их с палубы струей воды недопустимо. Вахтенный помощник капитана должен следить, чтобы с судна не сбрасывались синтетические тросы, сетематериалы, пластмассовые мешки и т. п.

Перед входом судна в зону, в которой запрещен сброс вредных веществ, все запорные устройства, через которые может производиться сброс, должны быть опломбированы.

Перед входом в порт необходимо опломбировать отливную арматуру всех судовых систем. При стоянке в порту организуется постоянное наблюдение за водной поверхностью вблизи своего судна; о всяком случае появления плавающих нефтяных пятен и мусора надлежит немедленно извещать портовые власти. Старший помощник капитана и старший механик отвечают за разработку аварийного плана по предотвращению загрязнения нефтью, в котором предусматриваются приемы и методы ликвидации разлива нефти из различных судовых емкостей при аварии судна.

Обнаруженные на морской поверхности пятна загрязнения локализуют при помощи боновых ограждений; сбор нефти и мусора осуществляют специальные суда (нефтесборщики, мусоросборщики). Для разложения или осаждения нефти могут использоваться поверхностно-активные вещества, а также вещества, способные впитывать и удерживать нефть.

ВЫВОДЫ

В дипломном проекте проанализирована система автоматического управления ГД, как объекта регулирования частоты вращения вала контейнеровоза Hyundai Singapore, которая предусматривает автоматическое управление и поддержание заданной частоты вращения вала главного двигателя.

В первой части работы произведены исследования двигателя, рассчитаны коэффициенты уравнения динамики двигателя как объекта регулирования частоты вращения вала, построены внешние и частичные статические характеристики ВФШ и главного двигателя.

Во второй части сформирована математическая модель регулятора и САР. Построена статическая характеристика регулятора. По полученной математической модели системы было проведено модельное исследование построены переходные процессы, смоделированные по каналам возмущающего и задающего воздействий, и выбраны оптимальные параметры настройки регулятора, обеспечивающие безопасное управление СЭУ. В третьей части произведены расчеты годового экономического эффекта от внедрения данного типа регулятора. Проанализированы технико-экономическое обоснования усовершенствования механизмов судовой энергетической установки, а также усовершенствования эксплуатации сэу путем улучшения топливосжигания.

В четвертой части были произведены рассчеты судовой электростанции, выбраны дизель-генераторы требуемой мощности. В пятой части были описаны судовые системы обслуживающие главный двигатель: Топливная система и система сжатого воздуха

В шестой части было произведено описание и анализ работы системы ДАУ AUTOCHIEF 4. Были рассмотрены ее функции и назначение.

В седьмой части рассмотрены вопросы связанные с безопасностью жизнедеятельности на море.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. В.И. Ланчуковский, А.В. Козьминых. Автоматизированные системы управления судовыми дизельными и газотурбинными установками -М.: Транспорт, 1990 г.

. В.П. Шостак, В.И. Гершаник, В.П. Кот, Н.С. Бондаренко Проектирование пропульсивной установки судов с прямой передачей мощности на винт - Николаев, 2003 г., 500 с.

. А.Ф. Гогин, Е.Ф. Кивалкин, А.А. Богданов. Судовые дизели Учебник для речных училищ и техникумов водного транспорта: 4-е изд.; перераб. и доп. - М.: Транспотр, 1988 г., 439 с.

. В.И. Самсонов, Н.И.Худов. Двигатели внутреннего сгорания морских судов 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1990 г., 368 с.

. Л.Л. Грицая. Справочник судового механика (в двух томах) 2-е изд.; перераб. и доп. -М.: Транспорт, 1973 г., 1376 с.

. С.И. Горб. Анализ систем автоматического регулирования частоты вращения судовых дизельных установок Учеб. пособие. -М.: Мортехинформреклама, 1989 г., 44с.

. Э.И. Кодымский. Особенности технической эксплуатации судових малооборотных дизелей - Одесса: Латстар, 2002 г., 132 с.

. А.А. Виноградов. Автоматизированные системы управления судовыми дизельными и газотурбинными установками (курсовое и дипломное проектирование): Учебное пособие. - ОНМА, 2004 г., 88 с.

. Н.И. Королев. Регулирование судових дизелей 4-е изд.; перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1983 г, 144 с.

. В.И. Ланчуковский. Безопасное управление судовыми энергетическими установками - Одесса: Астропринт, 2004 г., 232 с.

. А.Н. Пипченко. Расчет судовых электроэнергетических систем Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию. - М.: В/О Мортехинформреклама, 1988 г., 40 с.

. М.А Журенко, Н.В. Таранчук. «Технические средства автоматизации судовых энергетических установок» Учебник для вузов. - М.: Транспорт, 1990 г., 319 с

. С.М. Нунупаров. Предотвращение загрязнения моря с судов Учебное пособие для вузов. - М.: Транспорт, 1985 г., 288 с.

. Международная конвенция по предотвращению загрязнения с судов 1973 г. и протокол к ней 1978 г. - М.: ЦРИА "Морфлот", 1980 г.,- 364 с.

. Г.Н. Конопелько, С.С. Кургузов, В.П Махин. Охрана жизни на море Учебник для вузов. - М.: Транспорт, 1990 г., 270 с.

. Б.Н. Иванов. Охрана труда на морском транспорте Учебник для морских мореход. училищ. 2-е изд.; перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1989 г., 319 с.

. Л.К. Коноваленко, В.М. Коноваленко. Техника безопасности при эксплуатации электроустановок на морском транспорте - М.: Транспорт, 1977 г., 112 с.

. М.Г. Ставицкий. Борьба с пожарами. Том 2. Средства борьбы с пожарами на судах - Л.: Судостроение, 1976 г., 320 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

ПРИЛОЖЕНИЕ Е

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж

ПРИЛОЖЕНИЕ З

ПРИЛОЖЕНИЕ И

ПРИЛОЖЕНИЕ К

ПРИЛОЖЕНИЕ Л

ПРИЛОЖЕНИЕ М

ПРИЛОЖЕНИЕ Н

Министерство образования, науки, молодежи и спорта Украины Одесская национальная морская академия ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Больше работ по теме: