Конспект лекций авторы М. В. Посконин Красноярск 2021г. 2 Введение
 Скачать 3.28 Mb.
|
|
ГЛАВА 8 АВТОМАТИЗАЦИЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ И СИСТЕМ Механизмы и системы машинного отделения можно разделить на две группы — предназначенные для обслуживания энергетической установки и общесудовых нужд. В данном разделе рассматриваются механизмы и системы первой группы на паротурбинных установках: конденсатная система, конденсационная установка и система греющего пара; на судах с дизельными установками — системы подготовки и сепарации топлива и системы сжатого воздуха; а также второй группы — холодильные установки провизионных камер, установки кондиционирования воздуха, противопожарные системы, системы осушительные, водоснабжения. Автоматизация специальных систем, к числу которых относятся грузовые и зачистные системы, системы трюмного кондиционирования и другие здесь не рассматриваются. 8.1. Автоматизация механизмов, обслуживающих энергетическую установку 8.1.1. Конденсатная система Конденсатная система современной паросиловой установки с системой «закрытого питания» включает в себя сборник конденсата в конденсаторе, конденсатный насос, деаэратор, трубопроводы с необходимой арматурой и теплообменными аппаратами. Регулируемыми величинами в этой системе являются: уровень воды в сборнике конденсатора. Обеспечение постоянного уровня, при котором конденсатный насос работает без срывов (либо изменение его в допустимых пределах), осуществляется за счет изменения производительности конденсатного насоса. При постоянной частоте вращения вала центробежного насоса изменение производительности его достигается либо принудительным поворотом характеристики напорной магистрали, либо за счет саморегулирования насоса, которое заключается в снижении производительности при уменьшении подпора и наоборот. Рис. 109. Схема САР уровня в конденсаторе с изодромным регулятором: 1 — конденсационный сосуд; 2 — измерительный орган; 3 — установочная пружина; 4 — усилительный орган; 5 — регулирующий орган; 6 — серво- мотор; 7 — изодром; 8 — пружина 115 Принудительный поворот характеристики сети может осуществляться дросселированием напорной магистрали, рециркуляцией воды либо за счет комбинации дросселирования и рециркуляции. Одна из возможных схем САР уровня воды в конденсаторе приведена на рис. 109. Принцип действия САР аналогичен принципу работы одноимпульсной САР уровня воды в котле; температура конденсата. В некоторых тепловых схемах конденсат используется в качестве охлаждающей среды ряда теплообменных аппаратов (например, в испарителях котловой воды). При некоторых долевых режимах работы установки количество конденсата, прокачиваемого через теплообменный аппарат, может оказаться недостаточным, в результате чего может произойти нарушение нормальной работы установки. Для предотвращения этого явления в некоторых схемах предусматривается рециркуляция части конденсата после теплообменного аппарата в конденсатор, в результате чего количество конденсата, протекающего через теплообменный аппарат, увеличивается и температура конденсата на выходе понижается. Эта рециркуляция носит название температурной. На выходе из теплообменного аппарата устанавливается чувствительный элемент температуры (обычно манометрического типа), который через струйный усилитель воздействует на сервомотор, изменяющий проходное сечение клапана на магистрали рециркуляции. Схема такого устройства показана на рис. 110; Рис. 110. Схема регулирования температуры конденсата: 1 — конденсатор; 2 — регулятор уровня; 3 — конденсатный насос; 4 — теплообменные аппараты; 5 — регулятор температуры конденсата уровень воды в деаэраторе. В связи с потерями пара и конденсата система должна непрерывно либо эпизодически подпитываться питательной водой из цистерны запасной воды. Обычно подпитка осуществляется подачей воды из запасной цистерны в конденсатор, при этом в качестве регулируемой величины принимается уровень воды в деаэраторе. Эта система выполняется двухпозиционного либо непрерывного действия. Схема двухпозиционного регулирования уровня приведена на рис. 111. Система снабжена двумя регуляторами. Один включается при достижении уровнем верхнего значения и открывает клапан перепуска воды из напорной конденсатной магистрали в цистерну запаса питательной воды. При достижении уровнем нижнего предельного положения включается в работу другой регулятор, открывающий клапан подпитки конденсатора; 116 Рис. 111. Схема двухпозиционного регулирования уровня в деаэраторе: 1 — верхний предельный уровень; 2 — нижний предельный уровень; 3 — деаэратор; 4 — цистерна запаса питательной воды давление в деаэраторе. Для удаления из конденсата растворенного в нем воздуха его доводят до температуры кипения путем смешения с греющим паром. Так как между температурой кипения и давлением насыщения существует однозначная зависимость, то в качестве регулируемой величины принимают обычно не температуру, а давление в деаэраторе, измерение которого является более удобным. Рис. 112. Схема непосредственного регулирования давления в деаэраторе Одна из возможных схем непосредственного регулирования давления при помощи регулятора давления пара (РПД) приведена на рис. 112. Изменение количества пара, подаваемого в деаэратор, осуществляется за счет дросселирования его в регулирующем органе. 8.1.2. Конденсационная установка Конденсатор как объект регулирования состоит из двух аккумуляторов: паровоздушного пространства, аккумулирующего паровоздушную смесь и конденсат, и трубной системы вместе с находящейся в ней забортной водой. Конденсатор имеет один подвод энергии в виде отработавшего пара и два управляемых отвода — паровоздушная смесь (отсос) и прокачиваемая циркуляционная вода. 117 Рис. 113. Схема регулирования системы греющего пара: - - - - - - — импульсный трубопровод; ——— — паропровод; 1 — испаритель грязных конденсатов; 2 — котел; 3 — испаритель котловой воды; 4 — деаэратор; 5 — регулятор давления; 6 — невозвратный клапан Регулируемыми величинами в конденсаторе являются давление (вакуум), которое поддерживается на уровне 0,04—0,05 кгс/см 2 , и температура переохлаждения конденсата. Обычно на транспортных судах включение и выключение секций эжекторов производятся не автоматически, а по давлению в конденсаторе. Предусматривается только автоматическое защитное устройство, чувствительным элементом которого является вакуум-реле, через которое золотниковое устройство воздействует на быстрозапорный клапан турбины. Автоматизация системы греющего пара. Система греющего пара обеспечивает подвод пара различных параметров к потребителям (подогреватели топлива и питательной воды, испарительные установки и др.). В установках с парофицированными вспомогательными механизмами в качестве греющего пара используется в основном отработавший пар приводов вспомогательных механизмов. Избытки греющего пара сбрасываются на конденсатор, а в случае недостатка осуществляется подпитка системы из магистрали свежего пара. Таким образом, регулируемой величиной системы является давление пара в различных участках системы. Схема САР давления греющего пара одного из турбоходов приведена на рис. 113. 8.1.3. Система подготовки топлива Наряду с неавтоматизированными сепараторами в настоящее время на морских судах устанавливаются саморазгружающиеся сепараторы с периодической очисткой и сепараторы с непрерывной автоматической очисткой. 118 Рис. 114. Схема автоматизированной системы сепарации топлива: 1 — сепаратор топлива; 2 — фильтр; 3 — клапан рециркуляции топлива; 4 — клапан, регулирующий подачу пара в подогреватель; 5 — паровой подогреватель; 6 — датчик температуры топлива, воздействующий на клапан 4; 7 и 8 — датчики верхней и нижней температур топлива; 9 — показывающий прибор; 10 — соленоидный клапан; 11 — клапан рециркуляции топлива на отстойную цистерну; 12 — клапан наполнения отстойных цистерн; 13 — электромагнитный клапан, регулирующий поступление пара в подогреватель В общем случае для надежной работы сепаратора при безвахтенном обслуживании автоматизируются следующие операции: поддержание заданной температуры сепарируемого топлива; разгрузка сепараторов; поддержание заданной температуры воды, предназначающейся для создания водяного затвора. Помимо этого, на щите управления сепаратором устанавливают счетчик часов работы и сигнальные лампы, показывающие нормальное либо аварийное состояние. Аварийный световой сигнал сопровождается также звуковым. При появлении аварийного сигнала автоматически прекращается подача сепарируемого топлива в барабан сепаратора и оно пускается на рециркуляцию. При появлении повышенной вибрации сепаратора прекращается питание его электропривода. Схема системы сепарации топлива т/х «Котовский» с сепараторами «Шарплес— Гравитол» приведена на рис 114. 8.1.4. Система сжатого воздуха Автоматизированную компрессорную установку пускового воздуха рассмотрим на примере одного из теплоходов, имеющих два компрессора производительностью по 280м 3 /ч каждый при давлении 30 кгс/см 2 (рис. 115). 119 Рис. 115. Схема автоматизированной установки систем сжатого воздуха При падении давления воздуха в баллонах 13 и 14 до 22 кгс/см 2 с помощью контактного манометра 11 автоматически включается главный компрессор 4. Остановка этого компрессора при достижении давления 30 кгс/см 2 осуществляется контактным манометром 8. В том случае, если после пуска компрессора 4 продолжается дальнейшее падение давления воздуха до 19 кгс/см 2 , от контактного манометра 10 включается второй компрессор 16, который останавливается автоматически от контактного манометра 9 при достижении давления до 28 кгс/см 2 Для облегчения пуска компрессоров установлены разгрузочные клапаны 5, управляемые через трехходовой электромагнитный клапан 6 от контактного манометра 10 или 11. Охлаждение компрессора осуществляется от навешенного насоса 17. Для продувания холодильников компрессора и баллонов от влаги и масла предусмотрены автоматические клапаны 1 и 7. Предусмотрена защита от падения давления охлаждающей воды и смазочного масла с помощью реле давлений 2 и 3, а также от повышения давления воздуха с помощью контактного манометра 12. Продолжительность работы контролируется счетчиками 15. Описанная система может работать и при ручном управлении с местного поста. Для этого на пульте управления установлен переключатель управления с автоматического на ручное. Помимо этого, с пульта управления подается сигнализация о работе компрессора. 8.2. Автоматизация холодильных установок провизионных камер При автоматическом регулировании холодильных установок обеспечиваются более точное поддержание заданной температуры в охлаждаемых помещениях, непрерывный контроль и защита установки от аварий, а также надежность эксплуатации холодильного оборудования. 120 Объем автоматизации холодильных установок и применяемые средства зависят от назначения, размера и системы охлаждения установки. На судах наибольшее распространение получили компрессорные холодильные установки с непосредственным либо рассольным охлаждением помещений. Принципиальные схемы холодильных установок с системой непосредственного и рассольного охлаждения приведены на рис. 116. Рис. 116. Схемы холодильных установок: а — с системой непосредственного охлаждения; б — с системой рассольного охлаждения: 1 — компрессор; 2 — линия нагнетания; 3 — линия всасывания; 4 — батарея охлаждения; 5, 6 — регулирующий вентиль; 7 — раздаточный коллектор; 8 — конденсатор; 9 — охлаждающая вода; 10 — водомаслоотделитель; 11 —рассоль- ный трубопровод; 12 — насос; 13 — испаритель В общем случае основными регулируемыми величинами холодильной установки являются: температура в холодильных камерах, холодопроизводительность компрессоров, температура кипения холодильного агента, температура теплоносителя (при рассольном охлаждении), заполнение испарителя жидким холодильным агентом, давление конденсации. Помимо этого, в автоматизированных холодильных установках осуществляются также возврат смазочного масла из маслоотделителя в компрессор, удаление инея с охлаждающих батарей и удаление воздуха из системы. Рассмотрим способы и средства регулирования перечисленных величин. 121 8.2.1. Регулирование температуры в холодильных камерах В холодильных установках, имеющих несколько холодильных камер, тепловая нагрузка их может изменяться неодинаково. Поддержание заданной температуры в каждой камере может осуществляться за счет изменения тепловой производительности охлаждающих батарей. В связи с тем, что тепловая инерционность судовых холодильных установок достаточно высокая, а нагрузка изменяется медленно, наибольшее распространение получило регулирование с помощью двухпозиционного регулятора непрямого действия, который состоит из реле температуры (РТ), установленного в холодильной камере, и соленоидного вентиля (СВ). Описанная схема регулирования показана на рис. 117. Рис. 117. Схема регулирования температуры в холодильной камере: РТ — реле температуры; СВ — соленоидный вентиль При повышении температуры в камере соленоидный вентиль (СВ) открывается и охлаждающая жидкость (холодильный агент или рассол) поступает в батарею, в результате чего температура в камере понизится. Когда температура в камере достигнет заданного нижнего значения, контакты РТ разомкнутся, СВ обесточится и закроется, охлаждение камеры прекратится. 8.2.2. Регулирование холодопроизводительности компрессоров Регулирование холодопроизводительности может быть плавным, а также ступенчатым и позиционным. Плавное регулирование может осуществляться изменением скорости вращения вала компрессора, дросселированием всасываемого пара, перепуском из нагнетательной во всасывающую полость, принудительным открыванием всасывающих клапанов на части хода сжатия, подключением дополнительного вредного пространства и др. Позиционное регулирование осуществляется способом пусков и остановок компрессоров, отключением отдельных цилиндров многоцилиндровых компрессоров либо принудительным открыванием перепускных вентилей. В судовых компрессорных холодильных машинах малой (до 10 000 ккал/ч) и средней (10 000—50 000 ккал/ч) мощностей обычно применяют позиционное (ступенчатое, шаговое) регулирование. Наиболее распространенным способом осуществления позиционного регулирования является пуск и остановка компрессора в зависимости от изменения тепловой нагрузки. Указанный способ регулирования осуществляется с помощью реле давления или температуры. Устройство двухпозиционного реле температуры показано на рис. 118, а установка его — на рис. 119. 122 Рис. 118. Схема двухпозиционного реле температуры: 1 — контакты; 2 — коромысло; 3 — рычаг; 4 — задатчик; 5 — пружина; 6 — сильфон; 7 — термобаллон; 8 — винт настройки дифференциала срабатывания При повышении температуры в охлаждаемом помещении возрастает интенсивность кипения хладагента в батареях охлаждения, вследствие чего температура кипения и давление паров во всасывающей магистрали компрессора повышаются. Рис. 119. Установка двухпозиционного реле температуры: РТ — реле температуры; К — компрессор; М — электродвигатель Чувствительный элемент температуры (или давления), установленный на всасывающей магистрали, воздействует на контактное устройство, замыкает цепь и пускает электродвигатель компрессора. При понижении температуры в охлаждаемом помещении все происходит в обратном порядке. Реле давления отличается от описанного реле температуры отсутствием термобаллона. Давление паров во всасывающей магистрали воздействует непосредственно на сильфон 6. Для облегчения пуска электродвигателя компрессора предусматриваются устройства для автоматической разгрузки компрессоров при пуске. Одним из наиболее распространенных методов разгрузки, схема которого изображена на рис. 120, является сообщение на период пуска напорного трубопровода со всасывающим. 123 Рис. 120. Схема разгрузки электродвигателя при пуске компрессора: РД — реле давления; РВ — реле выдержки времени; СВ — соленоидный вентиль; ОК — невозвратный клапан При пуске электродвигателя от реле давления (РД) одновременно через реле выдержки времени (РВ) открывается соленоидный вентиль (СВ), соединяющий напорную магистраль со всасывающей. Когда электродвигатель компрессора будет вращаться с номинальной частотой, реле времени отключает соленоидный вентиль и разобщает напорную и всасывающую магистрали. На напорной магистрали установлен невозвратный (обратный) клапан (ОК). Иногда вместо РВ устанавливают реле давления масла в системе смазки компрессора, которое закрывает перепускной клапан при достижении компрессором номинальной частоты вращения, а маслом — номинального давления. 8.2.3. Регулирование заполнения испарителя жидким хладагентом При изменении тепловой нагрузки испарителя изменяется также количество хладагента, превращающегося в парообразное состояние, а, следовательно, изменяется уровень жидкого хладагента. Для экономичной и безопасной работы установки, а также обеспечения необходимой холодопроизводительности следует поддерживать определенный уровень жидкого хладагента в испарителе. Устройства, обеспечивающие поддержание заданного уровня, по принципу действия разделяются на регуляторы уровня и регуляторы перегрева. Схемы этих регуляторов приведены на рис. 121 и 122. Рис. 121. Схема регулятора уровня поплавкового типа 124 В поплавковом регуляторе уровня (см. рис. 121) в камере 3, соединенной с сосудом 1, в котором необходимо поддерживать заданный уровень, плавает пустотелый поплавок 4, выполненный из магнитной стали. С наружной стороны камеры 3 установлены две катушки 5, включенные в плечи моста переменного тока 6. При нарушении заданного уровня изменяется индуктивное сопротивление катушек, нарушается баланс моста, в результате чего электромагнитный клапан 8 изменяет проходное сечение, а, следовательно, и уровень. На схеме показаны также регулирующие вентили 2, 7 и 9. Рис. 122. Схема регулятора уровня с терморегулятором ТРВ Регулятор перегрева (см. рис. 122) представляет собой терморегулирующий вентиль (ТРВ), установленный на входе в испаритель 8. ТРВ поддерживает постоянный перегрев, т.е. разность температуры пара у выхода из испарителя и температуры кипения. В связи с тем, что измерение температуры кипения сложно, измеряется однозначно связанное с ней давление кипения. Мембрана 5 находится в равновесии под действием давления в термобаллоне 7, которое пропорционально температуре перегрева, и давления в испарителе (передаваемого по трубе 6), пропорционального температуре кипения. Регулировка ТРВ осуществляется винтом 1, воздействующим на пружину 2. Расход хладагента регулируется клапаном 3. При увеличении перегрева мембрана 5 прогибается вниз и через шток 4 клапан 3 открывается больше, а, следовательно, количество хладагента, поступающего в испаритель, также увеличивается. Электромагнитный клапан (ЭМК) служит для обеспечения полного закрытия магистрали при остановке компрессора. 8.2.4. Регулирование давления конденсации При уменьшении давления конденсации снижается мощность, потребляемая компрессором. В свою очередь давление конденсации зависит от температуры и расхода через конденсатор охлаждающей воды, т. е. понижение температуры конденсации требует больших затрат энергии на привод циркуляционного насоса. Таким образом, для обеспечения наиболее экономичной работы установки целесообразно поддерживать давление конденсации в заданных пределах. Заданное давление конденсации можно поддерживать с помощью регулятора давления или водо-регулятора (ВР), схема установки которого показана на рис. 123. 125 Рис. 123. Схема САР давления конденсации Чувствительный элемент регулятора воспринимает давление паров хладагента на входе в конденсатор и передает его по импульсной трубе в мембранное устройство регулятора, которое изменяет проходное сечение клапана, регулирующего поступление воды в конденсатор, при изменении давления конденсации. 8.2.5. Автоматическое удаление воздуха из системы При попадании воздуха в систему давление в конденсаторе возрастает на величину парциального давления воздуха. Одна из возможных схем автоматического удаления воздуха показана на рис. 124. Рис. 124. Схема системы автоматического удаления воздуха из холодильной машины Действие этого устройства основано на измерении разности давления в конденсаторе и давления, соответствующего температуре конденсации. Для измерения давления конденсации в коллекторе, соединяющем конденсатор (К) с ресивером (Р), помещен термобаллон, заполненный тем же холодильным агентом, что и машина. Давление, развивающееся в термобаллоне, соответствующее температуре конденсации, подведено с одной стороны мембранного устройства. Вторая полость мембранного устройства соединена с конденсатором. Когда в системе воздуха нет, клапан, на который воздействует мембранное 126 устройство, закрыт. При появлении воздуха в конденсаторе давление в соответствующей полости мембранного устройства увеличится, клапан откроется и выпустит смесь воздуха и хладагента в воздухоотделитель (ВО), откуда сконденсировавшийся хладагент будет перепущен в испаритель, а воздух удален в атмосферу. 8.2.6. Регулирование уровня масла в маслоотделителе Для возврата смазочного масла, уносимого во время работы компрессора вместе с холодильным агентом, предусматриваются специальные устройства, необходимость и конструкция которых определяются взаимной растворимостью масла и хладагента. В холодильных машинах, работающих на фреоне-12, который обладает полной взаимной растворимостью со смазочным маслом, не требуется специальных устройств для возврата смазочного масла в компрессор. Для холодильных машин, работающих на аммиаке, который обладает незначительной взаимной растворимостью с маслом, для возврата масла в компрессор устанавливают маслоотделитель с регулятором уровня, одна из возможных схем которого, с пропорциональным регулятором температуры ПРТ, показана на рис. 125. Рис. 125. Схема САР уровня масла в маслоохладителе При повышении уровня масла до термобаллона температура в нем понижается, регулятор открывает клапан и происходит продувание масла в картер компрессора. 8.2.7. Удаление инея с охлаждающих батарей Иней, образующийся на охлаждающих батареях, уменьшает коэффициент теплопередачи батарей и ухудшает работу холодильной установки. В связи с этим предусматриваются различные устройства для периодического удаления инея. Способы удаления инея определяются в первую очередь температурным режимом охлаждаемого помещения (плюсовая или минусовая температура), а также системой охлаждения (рассольная, непосредственного охлаждения). Наибольшее распространение получили способы с применением программного реле, которое периодически (несколько раз в сутки) останавливает компрессор, а оттаивание инея осуществляется с помощью электрического нагревателя. 8.3. Автоматизация установок кондиционирования воздуха Судовые установки кондиционирования воздуха разделяются на летние, в которых осуществляются только охлаждение и осушение воздуха; зимние, в которых производятся подогрев и увлажнение воздуха, и установки для круглогодичной работы, которые в зависимости от времени года работают по летнему либо по зимнему циклу. Кроме того, 127 системы кондиционирования могут работать по разомкнутому циклу либо с рециркуляцией, при которой наружный воздух смешивается с воздухом из помещений. В судовых установках применяют разнообразные схемы и способы регулирования. Рассмотрим типовые схемы САР кондиционирования. Рис. 126. Схемы подогрева воздуха: а — двухступенчатый, без рециркуляции; б — с рециркуляцией: 1 — датчики температуры; 2 — регулирующие органы подачи теплоносителя; 3 — калориферы; 4 — регулирующие заслонки; 5 — приводы заслонок На рис. 126 изображены возможные схемы подогрева воздуха без рециркуляции и с рециркуляцией. Изменение подачи греющего пара в калориферы 3 осуществляется с помощью регулирующего органа 2, на который воздействует чувствительный элемент температуры 1. Одновременно чувствительный элемент температуры воздействует на приводы 5 регулирующих заслонок 4. Схема увлажнения воздуха приведена на рис. 127. Датчики влажности 4, установленные в охраняемом помещении, воздействуют на регулирующие органы 3, которые изменяют либо подачу воды к форсункам 2, либо количество пара в калорифер. В схемах летнего кондиционирования охлаждение воздуха осуществляется либо за счет теплообмена воздуха в поверхностном охладителе, либо путем впрыска в поток воздуха распыленной воды. Второй способ целесообразно применять в том случае, когда охлаждаемый воздух имеет малую относительную влажность. Схема установки для охлаждения воздуха впрыском воды приведена на рис. 128. 128 Рис. 127. Схемы регулирования влажности: а — изменением подачи воды к распылителям; б — изменением подачи теплоносителя: 1 — калорифер; 2 — водяные форсунки; 3 — регулирующий орган; 4 — датчик влажности Осушение воздуха осуществляется либо путем охлаждения его, при котором получается выпадение влаги, либо путем абсорбирования, т.е. поглощения влаги с помощью химических веществ. Рис. 128. Схема САР охлаждения воздуха: 1 — регулятор температуры; 2 — водяные форсунки; 3 — охладитель воды Первый способ осушения наиболее целесообразен, так как при этом удается обеспечить так называемую зону комфорта. Схема установки летнего кондиционирования, обеспечивающей поддержание необходимой разности температур между воздухом внутри помещений и снаружи, а также наилучшей относительной влажности его, которые регламентируются санитарно- гигиеническими нормами, приведена на рис. 129. 129 Рис. 129. Схема САР летнего кондиционирования: 1 — датчик автокорректора; 2 — регулятор температуры; 3 — чувствительный элемент регулятора температуры; 4 — то же, регулятора влажности; 5 — регулятор влажности; 6 — исполнительный механизм Автокорректор автоматически изменяет уставку регуляторов температуры 2 и влажности 5 в зависимости от изменения внешних условий таким образом, чтобы обеспечивалась определенная разность между температурой наружного воздуха и воздуха в помещении. Чувствительные элементы 3 и 4 этих регуляторов установлены в обслуживаемом помещении. Регулирование перечисленных величин осуществляется регуляторами как непрерывного, так и прерывистого действия, выполненными на основе электрической, пневматической либо другой стандартной аппаратуры. 8.4. Автоматизация противопожарных систем В общем случае автоматизированные противопожарные системы состоят из систем автоматической противопожарной сигнализации, оповещающей судовой состав о возникновении пожара, автоматических огнегасительных локализирующих и профилактических систем, которые обеспечивают автоматическую подачу огнегасительных веществ к очагу пожара, локализуют источник пожара закрытием противопожарных дверей, перекрытием вентиляционных каналов, выключением вентиляции и др. Профилактические системы извещают о появлении ситуации, предшествующей возникновению пожара. 8.4.1. Противопожарная сигнализация Противопожарная сигнализация состоит из датчиков-извещателей, расположенных в охраняемых помещениях, преобразующей аппаратуры, каналов связи, а также звуковых и световых сигнализаторов. По принципу действия извещатели реагируют на изменение температуры, появление пламени, искр, дыма и т. д. Наиболее распространенными являются температурные датчики, которые в свою очередь делятся на максимальные, дифференциальные и максимально-дифференциальные. Схема максимального ртутного извещателя приведена на рис. 130,а, а биметаллического — на рис. 136, в. 130 Рис. 130. Датчики-извещатели системы противопожарной сигнализации: а — ртутный; б — полупроводниковый; в — биметаллический При повышении температуры воздуха в охраняемом помещении ртуть расширяется, замыкает контакты и включает систему оповещения. При повышении температуры воздуха биметаллическая пластина 1 (см. рис. 130, в) прогибается вниз, подвижный контакт 2 соприкасается с неподвижным 3, замыкая цепь системы оповещения. Настройка извещателя на необходимую температуру срабатывания системы осуществляется установлением соответствующего зазора между контактами 2 и 3. Недостатком рассмотренного извещателя является повышенная инерционность. Извещателями с малой инерционностью являются полупроводниковые (рис. 136, б). Термосопротивление 1 размещено в стеклянной ампуле 2. При повышении температуры электропроводимость термосопротивления скачкообразно изменяется и включает цепь сигнализации. Рис. 131. Схема центрального аппарата дымовой пожарной сигнализации 131 Другим типом противопожарной сигнализации является сигнализация с дымовым извещателем, схема которой изображена на рис. 131. Из охраняемых помещений по трубкам 2 воздух засасывается вентилятором 4 в камеру аппарата, в которой размещены светильник 1 и фотоэлемент 3. При появлении дыма лучи от источника не будут попадать на фотоэлемент 3, в результате чего сработает сигнализация. 8.4.2. Система пожаротушения Из автоматических систем пожаротушения наибольшее распространение получила спринклерная система. Схема спринклерной головки показана на рис. 132. При повышении температуры колба 3, наполненная жидкостью с низкой температурой кипения, разрушается, в результате чего металлическая оправа 1 и клапан 2 выпадают, открывая выход для воды, которая, попадая на розетку 4, распыливается и покрывает определенную площадь. Рис. 132. Схема спринклерной головки Автоматизация углекислотного паротушения и воздушнопенного тушения может быть осуществлена автоматической подачей огнегасящего вещества по сигналу от извещателей, которые управляют соответствующими электромагнитными клапанами. 8.5. Автоматизация балластно-осушительных систем На современных автоматизированных судах предусматривается автоматическое либо дистанционное из ЦПУ осушение сборных колодцев рецесса гребного вала и кормовых колодцев машинного отделения. Откачка воды из этих колодцев осуществляется через сепараторы трюмных вод. В качестве дублирующего средства на случай выхода из строя автоматики предусматривается сигнализация верхнего уровня воды в колодце. Автоматическое осушение грузовых трюмов, как правило, не предусматривается. Устанавливают сигнализацию верхнего уровня воды в колодцах грузовых трюмов, а также автоматическую остановку осушительных насосов по нижнему уровню. Автоматизация балластных систем ограничивается установкой дистанционно управляемых клапанов и клинкетов системы, дистанционным пуском и остановкой балластных насосов, а также дистанционным измерением уровня жидкости в балластных отсеках. 132 Из числа специальных автоматизированных систем следует отметить грузовые системы танкеров и системы трюмного кондиционирования сухогрузных судов. В объем автоматизации грузовых систем включается дистанционное, а иногда и программное управление клинкетами грузовых систем танкеров, а также дистанционный замер уровня груза в танках, которые осуществляются из специально оборудованного помещения. 8.6. Вопросы охраны труда При проектировании ЦПУ и выборе средств автоматизации сигнализации и контроля необходимо руководствоваться требованиями Правил Регистра СССР, санитарными правилами, правилами техники безопасности, а также учитывать психологические, физиологические, антропометрические факторы и положения технической эстетики. В свете этих положений помещение ЦПУ должно быть теплым и виброизолированным, внутри помещения должны быть созданы надлежащие климатические условия, достаточная освещенность и соответствующая окраска, установленные приборы должны обеспечивать производственную безопасность, а рукоятки управления — простоту и привычность движения обслуживающего персонала. В необходимых местах должны быть установлены поручни и ограждения, а также предусмотрены блокировочные устройства, предотвращающие неправильные действия. При эксплуатации и ремонте средств автоматики необходимо строго придерживаться указаний, изложенных в фирменных инструкциях, а также руководствоваться действующими положениями и требованиями охраны труда. В связи с этим к обслуживанию и ремонту средств автоматики могут быть допущены только члены экипажа, прошедшие соответствующее обучение и инструктаж по технике безопасности, проверка знания положений которого должна проводиться не реже двух раз в год. Вопросы для самоконтроля: 1. Дать пояснения по работе системы подготовки топлива для судовой энергетической установки. 2. Автоматизация холодильных установок на судах. 3. Объяснить работу автоматизированной установки кондиционирования воздуха. 4. Перечислить элементы автоматизации противопожарных систем судна. 5. Перечислить требования Регистра Морского судоходства по вопросам охраны труда. Литература [7]. 133 ЛИТЕРАТУРА 1. Андрезен В.А., Гольдберг М.Э. и др. Автоматизация судовых энергетических установок и систем. Л.: Судостроение, 1973. 212 с. 2. Антонович С.А. Динамические характеристики объектов регулирования судовых дизельных установок. Л.: Судостроение, 1966. 195 с. 3. Збожек В.В. Автоматика судовых систем. Л.: Судостроение, 1962. 158 с. 4. Крутов. В.И. Автоматическое регулирование двигателей внутреннего сгорания. М.: Машиностроение , 1968. 245 с. 5. Онасенко В.С. Автоматизация судовых энергетических установок (Регулирование и управление). М.: Транспорт, 1981. 272 с. 6. Орлов Л.А. Автоматизация судовых энергетических установок. М.: Рекламинформбюро, 1976. 183 с. 7. Перельман Р.С. и др. Комплексная автоматизация СЭУ. М.: Феникс, 2008. 268 с. 8. Потяев В.А. Автоматика судовых газотурбинных установок. Л.: Судостроение, 1972. 325 с. 9. Соболев Л.Г. Комплексная автоматизация судовых паротурбинных установок. Л.: Судостроение, 1967. 310 с. 10. Сыромятников В.Ф., Лубочкин Б.И. Автоматическое регулирование судовых паровых котлов. М.: Транспорт, 1968. 213 с. 134 ОГЛАВЛЕНИЕ Стр. Введение_________________________________________________________________ 3 РАЗДЕЛ I. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ_________________________________ 4 Глава 1. Общие сведения о системах автоматического регулирования_______ 4 1.1. Автоматизация и механизация___________________________________________ 4 1.2. Элементы систем автоматического регулирования__________________________ 4 1.2.1. Чувствительные элементы и датчики______________________________ 5 1.2.2. Усилители____________________________________________________ 8 1.2.3. Электромагнитные реле_________________________________________ 12 1.3. Объекты регулирования________________________________________________ 13 1.3.1. Дифференциальное уравнение динамики объекта___________________ 14 1.3.2. Решение дифференциального уравнения___________________________ 17 1.4. Автоматические регуляторы____________________________________________ 18 1.4.1. Взаимодействие объекта и регулятора_____________________________ 19 1.4.2. Выбор типа и настройки регулятора______________________________ 21 Глава 2. Передаточные функции и частотные характеристики_____________ 22 2.1. Передаточная функция_________________________________________________ 22 2.2. Частотная характеристика______________________________________________ 22 2.3. Типовые динамические звенья__________________________________________ 23 2.4. Соединение звеньев, алгебра передаточных функций_______________________ 29 2.5. Уравнение динамики замкнутой системы_________________________________ 30 Глава 3. Устойчивость и качество систем автоматического регулирования__ 33 3.1. Определение устойчивости_____________________________________________ 33 3.2. Критерий устойчивости Гурвица_________________________________________ 34 3.3. Критерий устойчивости Михайлова______________________________________ 35 3.4. Качество регулирования________________________________________________ 35 |