Аварійно-попереджувальна сигналізація і автоматичний захист дизелів
Аварійно-попереджувальна сигналізація і автоматичний захист дизелів
Розвиток автоматики мало великий вплив на дизелебудування. Спочатку автоматизація роботи дизелів впроваджувалася в тих випадках, коли цього вимагав сам характер експлуатації, наприклад на аварійних дизель-електростанціях. Такі електростанції автоматично - без обслуговуючого персоналу - запускаються в хід в разі несправності, падіння напруги та ін. І підключаються до мережі споживачів, завдяки чому в короткий час відновлюється номінальну напругу. Ще більшого поширення набула автоматизація силових установок в річкових і морських теплоходах, обладнаних дизелями малих і середніх потужностей.
Крім значного поліпшення експлуатаційних показників, автоматизація веде до зниження експлуатаційних і ремонтних витрат. Першим рівнем автоматизації дизельних установок стало створення систем аварійно-попереджувальної сигналізації та автоматичного захисту за основними контрольним параметрам дизеля.
Двигуни внутрішнього згоряння зазвичай обладнуються такими аварійно-попереджувальними пристроями, як регулятор, який обмежує найбільшу допустиму кількість обертів і тим самим попереджає рознос двигуна, і запобіжні клапани, що контролюють тиск газів в циліндрах двигуна, в картері і повітряному ресівері. Однак цей комплекс аварійно-попереджувальних приладів виявився недостатнім.
Досвід експлуатації двигунів внутрішнього згоряння показав, що основною причиною порушення їх нормальної роботи є несправності в системах змащення і охолодження, своєчасно непомічені обслуговуючим персоналом. Недостатня подача масла призводить до виплавлення підшипників, а погана робота системи охолодження і перегрів двигуна є причинами заклинювання поршнів в циліндрах, в результаті чого двигун виходить з ладу на тривалий час. Для своєчасного виявлення відхилень від нормального режиму роботи двигуна були створені автоматичні прилади, які сигналізують про падіння тиску в системі змащення і про підвищення температури води, що охолоджує.
Друга ступінь автоматизації забезпечує автоматичний або дистанційний пуск і зупинку двигуна, прогрів і включення навантаження, регулювання температури води і масла в системах охолодження й змащення двигуна, контроль за його роботою і захист при аварійному стані. При цьому ступені автоматизації зберігається необхідність обслуговування агрегату для підтримки рівня масла і палива у видаткових баках, підкачування повітряних балонів і т. Д.
Третя ступінь автоматизації забезпечує роботу агрегату без обслуговуючого персоналу. Системи автоматичного управління, захисту та сигналізації містять три групи пристроїв: первинні прилади, або датчики; проміжні системи і передачі; виконавчі і показують прилади. Датчиком є первинний прилад, що сприймає зміна контрольованого параметра і передає його на проміжні системи. Так, наприклад, в електричних автоматичних системах датчик об'єднується з реле, яке під дією імпульсу датчика включає виконавчий електричний струм.
Всі датчики, які застосовуються в установках з двигунами внутрішнього згоряння, діляться на температурні, тиску, частоти обертання, рівня і контролю згоряння.
Температурні датчики служать для зміни температури води, масла і газів, а також деталей двигуна і для включення первинної ланцюга струму при виході температури за допустимі межі. У системах автоматичного управління застосовуються біметалічні й дилатометрічні датчики. Найбільш простими по конструкції є біметалічні датчики (рис. 1, а). Принцип роботи такого датчика заснований на вигині звареної з двох різних металів пластини внаслідок неоднакового розширення цих металів при нагріванні. Вигин викликає переміщення вільного кінця пластини і замикання контактів. Недоліками таких датчиків є порушення чіткості включення системи через замасливания контактів і швидкий вихід їх з ладу через іскріння.
Дилатометрічні датчик (рис. 1, б) влаштований за принципом вимірювання різниці подовження двох стрижнів з різних металів. Для збільшення вимірюваної різниці один зі стрижнів роблять з металу з дуже малим коефіцієнтом теплового лінійного розширення, наприклад з инвара, а інший - з металу з великим коефіцієнтом розширення, наприклад з латуні. При нагріванні датчика один зі стрижнів подовжується більше іншого. Переміщення вільного кінця одного зі стрижнів по відношенню до іншого збільшується спеціальним механізмом і використовується для переміщення контактів, замикаючих або спорогенезів електричний ланцюг.
Мал. 1. Температурні датчики: а - біметалічний датчик; 1 - пластинка з великим коефіцієнтом температурного розширення; 2 - пластинка з малим коефіцієнтом розширення; 3 - рухливий контакт; 4 - нерухомий контакт; 5 - дилатометрічні датчик типу ТР-200: 1 - регулювальний гвинт; 2 - кожух; 3 - головка; 4 - підстава; 5 - тяга; 6 - патрон (активна частина датчика); 7 - обойма з контактами; 8- втулка пасивної частини датчика; 9-денце трубки; 10 - виступ стрижня; 11 - інвар-ні пластини-пружини (пасивна частина датчика); 12 - контактні висновки
Датчики тиску служать для вимірювання тиску середовища (масла, води, повітря) і включення первинної ланцюга струму при виході тиску за допустимі межі. За конструкцією датчики тиску бувають пружинно-поршневі, мембранні, силь-фонние, з манометричної пружиною і гідростатичні.
Мал. 2. Датчики тиску: а - поршневий датчик: 1 - поршень; 2 - циліндр: 3 - калиброванная пружина; 4 - упор; 5 - контактний пристрій; б - мембранний датчик: 1 - мембрана; 2 - пружина; 3 - шток- 4 - рухливий контакт; 5 і 6 - нерухомі контакти
Мал. 3. Мікровимикач:
У пружинно-поршневому датчику рухливий поршенек навантажується з одного боку вимірюваним тиском, а з іншого-пружиною, натяг якої може бути відрегульовано. Кінець штока поршня є контактним ланкою, що замикає або розмикальним електричний ланцюг подачі сигналу.
У мембранних датчиках для вимірювання малих тисків використовуються мембрани з прогумованих тканин, для вимірювання великих тисків - тонкі мембрани з латуні і сталі. Мембрана з одного боку навантажена вимірюваним тиском, з іншого ^ калиброванной пружиною, всередині якої проходить шток, сполучений з контактами електроланцюзі.
Мікровимикачі застосовуються в датчиках для перемикання електричних ланцюгів при малому переміщенні керуючого органу. Різке перемикання контактів оберігає їх від обгорання. Головним елементом мікровимикача є трехперая плоска пружина, на вільному кінці якої укріплений кін такт з тугоплавкого металу.
До групи проміжних пристроїв, що пов'язують первинний прилад з сигнальної апаратурою, відносяться найбільш важливі і часто вживані в автоматичних системах електромагнітні реле. Вони служать для посилення імпульсу і його розмноження при необхідності передачі сигналу на кілька пультів. Основним елементом електромагнітних реле є електромагнітна котушка, через яку проходить струм первинного ланцюга, замикає контактним пристроєм датчика. Поява струму в обмотці електромагніта супроводжується протяганням і поворотом якоря. У свою чергу, переміщення якоря викликає замикання або розмикання ряду контактів вторинних ланцюгів струму, кількість яких визначається числом виконавчих і сигнальних пристроїв.
Повністю автоматизований дизельний агрегат оснащується наступними апаратами, приладами та пристроями автоматизації:
1) датчиками, що контролюють температуру води в системі охолодження і масла в системі змащення двигуна, температуру підшипників і відпрацьованих газів, а для дизельної електростанції - температуру підшипників і обмоток генератора;
2) датчиками, що контролюють тиск масла в системі змащення двигуна, повітря в пускових балонах, води в системі водопостачання, палива в системі підігріву палива;
3) датчиками (реле), контролюючими рівень масла в піддоні картера двигуна, палива у видаткових баках і резервуарах системи паливопостачання, води в системі охолодження двигуна;
4) датчиками (реле), контролюючими число оборотів колінчастого вала двигуна;
5) регуляторами, що підтримують необхідну кількість обертів колінчастого вала двигуна, а також регуляторами температури води і масла в системах охолодження і мастила;
6) апаратами, механізмами й приводами систем автоматичного пуску і зупинки агрегату;
7) пристроями, що забезпечують блокування і сигналізацію;
8) комутаційними апаратами з електромагнітним приводом;
9) щитами управління і автоматики.
Ленінградський інститут водного транспорту в творчій співдружності з Центральним науково-дослідним дизельним інститутом розробили і впровадили прилади аварійно-попереджувальної сигналізації та автоматичного захисту для суднових дизелів, зокрема для дизелів ЗДб і 6S275 ( «Шкода»), Система сигналізації і захисту передбачає подачу попереджувальних звукових і світлових сигналів (сигналізацію), а також зупинку (захист) дизеля в разі порушення нормальної роботи систем охолодження і мастила.
Аварійно-попереджувальна сигналізація і захист дизелів 6 S 275
Система сигналізації і захисту дизеля 6S275 ( «Шкода») включає наступні прилади:
а) два датчика мінімального тиску РМД - для мастила і охолоджуючої води;
б) два датчика максимальної температури РТСД -3 - для мастила і охолоджуючої води;
в) стоп-пристрій;
г) сирену і електричний дзвінок;
д) головний і дублюючий пульти.
Датчик мінімального тиску служить для подачі попереджувального сигналу і включення пристрою автоматичної зупинки дизеля при падінні тиску в системі мастила нижче допустимого значення. Він встановлюється на нагнітальної магістралі змащення (після фільтра грубої очистки) і має межі регулювання 0,1-4 бар з точністю ± 0,2 бар.
Датчик максимальної температури призначений для подачі попереджувального сигналу при перегріванні охолоджуючої води або мастила вище максимально допустимої температури. На дизелях 6S275 встановлюються два датчика: один в замкнутій системі водяного охолодження, інший - на магістралі системи змащення перед масляним холодильником.
Стоп-пристрій - основний елемент загальної системи автоматики, що дозволяє без втручання обслуговуючого персоналу зупиняти дизель в разі настання аварійного стану (при падінні тиску мастила і охолоджуючої води, при підвищенні температури відпрацьованого масла і виходить з дизеля охолоджуючої води, а також при розносі дизеля) . Після отримання імпульсу від датчика мінімального тиску ток через силовий ланцюг головного пульта направляється в силове реле, яке, спрацьовує, втягує в себе сердечник, звільняючи при цьому систему тяг. Ці тяги пересувають важіль регулятора в положення, при якому подача палива насосом припиняється і дизель зупиняється.
Головний сигналізаційний пульт встановлюється безпосередньо в машинному відділенні, а дублюючий - в рульовій рубці на судах або в черговому приміщенні електростанції, в місцях, зручних для спостереження за апаратурою. На пультах розміщені проміжні реле, сигналізаційні лампи, запобіжники, реле звукових сигналів і ін.
Принципова схема автоматичної сигналізації і захисту деяких дизелів представлена на рис. 4. Вона складається з датчиків температури і тиску, проміжних реле, сигнальних зелених ламп, сигнальних червоних ламп, силового реле, сирени, дзвінка, вимикачів, термореле часу, тягового реле і електрокабелів, якими з'єднані прилади з акумуляторними батареями напругою 12 в.
Зі схеми видно, що при працюючому двигуні все контакти пров первинних реле замкнуті. Виникнення аварійного стану опору вождается спрацьовуванням датчиків температури, і тиск ^ ія і про проміжних реле, в результаті чого гасне відповідна зелена лампаі загоряється червона лампа як на главномдульте в.машінном відділенні, так і на дублюючому пульті - в рульовій рубці.
Мал. 4. Принципова схема сигналізації і автоматичної У захисту дизелів 6S275, 6NVD-48 і 18D
Одночасно включається в ланцюг силове реле, яке спрацьовує і включає звукові сигнали: сирену в машинному відділенні і дзвінок в рульовій рубці. При цьому між моментом появи сигналу і моментом спрацьовування стоп-пристрої дається витримка часу, протягом якого обслуговуючий персонал приймає рішення про зупинку двигуна. Витримка часу досягається за допомогою спеціального термореле.
Для того щоб система захисту, відрегульована на нижчий межа тиску масла, що не спрацьовувала при малих числах обертів вала двигуна і не перешкоджала нормальному запуску, в схемі передбачено вимикач, механічно пов'язаний з органом управління - дизелем. При малих числах оборотів цей вимикач розриває ланцюг харчування. Харчування схеми здійснюється від акумуляторної батареї напругою 24В.
До атегорія: - Дизельні двигуни