Управление судовыми главными двигателями

Управление судовыми главными двигателями

Для пуска, контроля работы и остановки главного двигателя служит специальный пост управления, расположенный сбоку на двигателе или на его торцевой стенке. У паротурбинной установки пост управления находится около корпуса турбины высокого давления рядом с трубопроводом пара, ведущим к турбинам переднего и заднего хода. К посту управления относятся машинный телеграф, системы пуска и обеспечения работы двигателя и турбины (рукоятка управления системой сжатого воздуха, клапаны управления подводом пара и т. д.), а также ряд контрольно-измерительных приборов (манометры, термометры, указатели частоты вращения и др.), с помощью которых оператор может контролировать работу энергетической установки.

Машинный телеграф

1 — рукоятка; 2 — кавитирующий указатель; 3 — подтверждение: «машина-мостик»; 4 — сообщение: «мостик-машина»; 5 — приемник; 6 — указатель команд; 7 — кавитирующий рычаг; 8 — датчик

Машинный телеграф служит для передачи команд о ходе с мостика в машинное отделение. Выбранная на ходовом мостике определенная скорость появляется в виде команды на телеграфе в машинном отделении. Одновременно звучит сильный звонок, перекрывающий шум машинного отделения. Выполнение команды отражается на пульте ходового мостика, при этом происходит согласование выбранной и действительной скорости, и звуковой сигнал в машинном отделении умолкает. С развитием судостроения и усовершенствованием судовых двигателей пост управления судном постоянно оснащался все большим количеством контрольно-измерительных приборов. С целью улучшить условия работы в машинном отделении и защитить работающих там людей от высоких температур и вредного воздействия шума в машинном отделении стали устанавливать отдельные звуконепроницаемые посты управления с соответствующими установками кондиционирования воздуха. На рисунке ниже показаны такие посты управления.

Посты управления судном

а — центральный пост управления; b — пост управления механизмами

Стремление к сокращению численности команды судна и к применению механизмов и установок с оптимальными параметрами способствовало прогрессу автоматизации. Автоматизация охватила сначала непосредственное управление отдельными агрегатами главного двигателя (например, автоматическое регулирование температуры охлаждающей воды и смазочного масла, вязкости топлива, температуры отработавших газов и т. д.). Затем она распространилась и на всю судовую энергетическую установку (трюмные системы, системы балластной воды и т. д.). В конечном счете все это привело к уменьшению численности экипажа судна и к автоматизированной энергетической установке. Управление главным двигателем было переведено на мостик. На следующем рисунке изображен ходовой мостик современного судна с пультом дистанционного управления.

Пульт управления на мостике

К обязанностям технического персонала таких судов относятся контроль за работой энергетических установок, их техническое обслуживание и ремонт при авариях. Следующим шагом в автоматизации машинных процессов явилось применение электронных вычислительных машин, которые автоматически обрабатывают команды, полученные при измерении параметров мощности энергетических установок, и выбирают наиболее рациональные условия работы. Так, например, вычислительная машина контролирует мощность двигателя и цилиндров, крутящий момент и частоту вращения в зависимости от внешних условий (ветер, волнение, нагрузка и т. д.). На нижнем рисунке дана схема автоматизированной энергетической установки. Из схемы видно, что команды можно передавать с мостика и параллельно с поста управления судном. В последнее время наряду с энергетической установкой ЭВМ используют и для управления другими рабочими процессами на судне, такими как погрузка и разгрузка жидких грузов на танкерах, определение остойчивости судна, выбор оптимального маршрута, определение местоположения судна в море, предупреждение столкновений и автоматическое уклонение судна от столкновений с другими судами или неподвижными препятствиями.

Автоматизированная энергетическая установка

а — пульт управления; b — память; с — главный двигатель; d — пост управления механизмами

Главные распределительные щиты (ГРЩ)

Главный распределительный щит (ГРЩ), являясь частью главной судовой электростанции, осуществляет прием электроэнергии, вырабатываемой генераторами, и ее распределение между подключенными к нему потребителями.

В соответствии с правилами, разработанными Российским морским регистром судоходства, на судах устанавливаются ГРЩ закрытого типа. Конструктивно они выглядят как закрывающиеся секционные металлические шкафы, внутри которых размещено коммутационное и измерительное оборудование. Снаружи находятся приводы автоматических выключателей, шкалы измерительных приборов, сигнальные лампы.

Виды секций, входящих в состав ГРЩ:

• Генераторные. Их задача – управлять работой дизель-генераторов (ДГ) и контролировать параметры вырабатываемого электрического тока. Количество таких секций в ГРЩ зависит от числа генераторов судовой электростанции.
• Секция управления. Ее роль – регулировать работу судовой электростанции. Помимо измерительных приборов и секционного автоматического выключателя, здесь находится фидер, соединяющий главный распределительный щит с аварийным.
• Распределительные. В их функции входит распределение электроэнергии между основными судовыми потребителями. Число таких секций определяется количеством приемников на судне.

Основные функции ГРЩ

Главный распределительный щит – это промежуточное звено между источниками тока (дизель-генераторами) и его потребителями. Он отвечает за:

• работу генератора электроэнергии, в том числе включение и отключение. Если на судне установлено два ДГ, ГРЩ обеспечивает их параллельный режим работы;
• прием электроэнергии от судовой электростанции (во время плавания) и источника питания, расположенного на берегу (во время стоянки в порту);
• распределение полученной электроэнергии между фидерами потребителей;
• регулирование (как вручную, так и автоматически) частоты вращения роторов дизель-генераторов;
• защиту генераторных агрегатов от обратной мощности, короткого замыкания, перегрузок, критического снижения частоты и напряжения (ниже 45 Гц и 320 В);
• защиту фидеров потребителей от короткого замыкания, перегрузок, снижения напряжения до критического уровня;
• срабатывание аварийно-предупредительной сигнализации.

Управлять ГРЩ можно вручную, используя размещенные на нем кнопки и переключатели, а можно удаленно, находясь на центральном посту управления или в рулевой рубке.

Требования к установке ГРЩ

Изготовление и монтаж главных распределительных щитов должны проходить с учетом ряда требований, позволяющих обеспечить их безопасную эксплуатацию и техническое обслуживание. Так, высота щита не может превышать 2000 мм, а уровень размещения на нем измерительных приборов – 1850 мм.

ГРЩ, как правило, собирается на заводе и доставляется на место установки в готовом виде. На судне его обычно располагают одном помещении с дизель-генераторами, оставляя проход с тыльной стороны. Его минимальная ширина для щитов до 3000 мм составляет 600 мм, для более длинных моделей – 800 мм.

При длине распределительного щита до 1200 мм проход за ним необязателен. В этом случае обслуживание оборудование может производиться с боковых сторон.

Покрытие пола вокруг ГРЩ должно быть выполнено из электроизоляционных материалов. Перед монтажом главного распределительного щита измерительные приборы, размещенные на нем, снимаются и возвращаются на место уже после установки ГРЩ. После этого начинается работа по подводке кабелей, после завершения которой выполняется проверка оборудования.

Условия эксплуатации

Срок службы ГРЩ до капитального ремонта – 25 лет. При этом каждые полгода рекомендуется проводить технический осмотр щита без разборки. Он предполагает удаление загрязнений, усиление зажима клемм на контактах, проверку системы ручного управления.

С регулярностью раз в год проводится технический осмотр главного электрощита с частичной разборкой. Во время такого осмотра специалисты зачищают контакты, заменяют отслужившие свой срок детали, восстанавливают изоляцию, отлаживают аппараты и тестируют ГРЩ в условиях работы с повышенной нагрузкой. Регулярное техническое обслуживание существенно продляет срок эксплуатации устройства.

Оптимальное соотношение температуры и уровня влажности воздуха для ГРЩ:

Виды систем пожаротушения на судне

Судовые системы внутреннего пожаротушения предназначены для ликвидации пожаров техническими средствами самого судна. В них входят следующие виды систем пожаротушения на судне:

• системы водяного пожаротушения на судах;
• углекислотная система пожаротушения на судне;
• система пожаротушения азотом;
• спринклерная система пожаротушения на судне;
• система аэрозольного пожаротушения на судах.

Водяное пожаротушение на судне

Система водяного [link_webnavoz]пожаротушения[/link_webnavoz] на корабле монтируется при его закладке. Она может быть двух типов – кольцевая и линейная. Магистральные трубы, по которым поступает вода, имеют диаметр до 150 мм, а рабочие до 64 мм. Такой диаметр должен обеспечивать напор воды, в самой дальней точке подключения на судне, 350 кПа на грузовых судах и 520 кПа.

Участки трубопровода, которые подвергаются воздействию внешней среды и могут замерзнуть подвергаются обвязке с использованием спускного и отсечного клапана, для того чтобы при их исключении из общей системы она продолжала функционировать. Расстояние между пожарными кранами различное. Внутри судна оно составляет до 20 м при комплектации 10-15 м пожарными рукавами. На палубе дальность может составлять до 40 м при комплектации каждого крана рукавом 15-20 м.

Жилые отсеки комплектуются спринклерными системами, оборудованными распылителями с плавкими вставками, с максимальной температурой разрушения 60°С. Устройство состоит из распылителей (спринклеров) трубопровода и пневмогидравлической цистерны под давлением. Минимальная производительность одного спринклера, регламентированная нормативами, составляет 5л на 1 м 2 каюты.

Дренчерными системами комплектуются в основном грузовые суда: газовозы, танкеры, сухогрузы и контейнеровозы — размещение груза на которых осуществляется горизонтальным способом. Основной конструктивной особенностью является наличие насоса, который при срабатывании сигнала тревоги начинает забор воды и ее подачу к в дренчерный трубопровод. Дренчерные [link_webnavoz]системы используются[/link_webnavoz] для формирования водяных завес в тех местах корабля где невозможно установить противопожарные перегородки.

Содержание

Паросиловая ЭУ

В этой установке перегретый водяной пар высокого давления (температура более 300°С, давление более 50 бар) вырабатывается в главном котле или в ядерном реакторе. Перегретый пар поступает в паровую турбину, которая через многоступенчатый редуктор приводит в движение гребной винт. Отработавший пар поступает в конденсатор, в котором поддерживается вакуум для более полного использования энергии пара. Образовавшаяся вода поступает в теплый ящик, затем к питательным насосам котла или ядерного реактора.

Для больших судов этот тип до середины 20 века был основным, но сейчас он вытесняется мощными дизельными энергетическими установками.

Дизельная ГЭУ

Основой классической дизельной ГЭУ является низкооборотный двухтактный дизельный двигатель. Исполнение двигателя только рядное, количество цилиндров обычно не менее 6. Двигатель соединяется с гребным валом напрямую без каких либо-передач. Для реверсирования гребного винта изменяется порядок работы цилиндров и двигатель запускается в другую сторону. Поскольку судно имеет обычно только один подобный двигатель, его конструкция выполняется максимально надежной. Двигатель может продолжать работать при выходе из строя одного или нескольких цилиндров, при выходе из строя турбокомпрессора, при загрязнении масла, при затоплении или пожаре в машинном отделении. Ярким примером является самый мощный двигатель в мире Wärtsilä-Sulzer RTA96-C.

Данная судовая установка является строго главной и для привода вспомогательных механизмов обычно не применяется.

Дизель-редукторная ГЭУ

Установка включает в себя обычно несколько дизельных двигателей, которые работают через редуктор на вал гребного винта. Каждый двигатель может иметь как свой редуктор, так и два двигателя могут работать на общий редуктор гребного вала. Дизельные двигатели применяются в общем те же, которые используются на дизельных электрических станциях и тепловозах, но имеют специальное морское исполнение.

Дизель-электрическая ЭУ

Основой установки являются дизельный двигатель и генератор, смонтированные на подрамнике и образующие дизель-генератор. На судне не может быть менее двух дизель-генераторов, обычно их количество составляет не менее трех и может доходить до восьми. Дизель-генераторы могут использоваться для привода гребных электродвигателей (главный дизель-генератор) или использоваться в дополнение к классической дизельной ГЭУ или к дизель-редукторной ГЭУ (вспомогательный дизель-генератор), вырабатывая электроэнергию для судовых нужд.

Например, дизель-электрическая установка круизных судов типа Oasis включает в себя шесть дизель-генераторов общей мощностью от 132 000 л.с. ЭУ снабжает электроэнергией три гребные установки Azipod мощностью 20 МВт каждая, четыре подруливающих устройства мощностью по 5,5 МВт, и обеспечивает прочие нужды судна.

Газотурбинная ЭУ

Основой установки является мощная газовая турбина, работающая обычно на флотском мазуте, которая через многоступенчатый редуктор приводит в движение гребной винт или генератор без использования редуктора.
Преимущества — простота и высокая удельная мощность, недостатки — низкая топливная экономичность.
Такие установки применяются в основном на военных кораблях.

Ядерная ЭУ

Этот класс установок является отдельным видом паросиловой установки (см. выше). Высокотемпературный перегретый пар вырабатывается одним или несколькими ядерными реакторами и направляется в паровые турбины, который могут работать через редуктор на гребной винт или приводить в движение генератор. Отличия от паросиловой ЭУ — гораздо более высокие требования к резервированию, надежности, материалам, и к радиационной защите. Установка включает в себя и резервную дизель-электрическую ЭУ.

На судне энергетическую установку размещают в специальных помещениях:

Обязанности судовых электриков на корабле

В современных судах часто используются дизельные генераторы и другие электронные устройства, которые должен поддерживать в рабочем состоянии судовой электромеханик и электрик.

На судах должно быть не меньше двух судовых электриков. Обычно столько и работают на небольших судах. Для работы крупных кораблей требуется небольшая команда, в которую входит главный мастер-электрик и его подчиненные.

Главные обязанности судового электрика:

1. Сдача/прием вахты на корабле.
2. Обеспечение работы электрических агрегатов.
3. Обслуживание электрического оборудования (чаще всего это дизельный генератор).
4. Поддержание порядка в технических помещениях, ведение журнала по ремонту оборудования.
5. Умение корректно вести себя в случае чрезвычайной ситуации.

Работа у судового электрика довольно объемная и сложная. Необходимо досконально разбираться в электросхемах, узлах и агрегатах корабля, изучить устройство всех электрических систем.

Судовому электрику нужно знать устройство внутренней связи на корабле, морские сигналы, а также правила спасения на воде.

Эксплутационные особенности

Важным условием бесперебойной работы котельных агрегатов является обеспечение достаточного уровня воды иначе недостаток воды чреват пережогом теплообменников и поломкой и снижением срока службы.

Необходимо постоянно контролировать уровень воды в тёплом ящике, работу подпиточных насосов, работу автоматического управления подпиткой. Если температура воды вырастает более, чем на 50° С, то это грозит выходом из строя насоса подачи из-за заполнения его паром. Заполнение котла выше нормы приводит к нестабильной работе паровых механизмов.

В случае использования газового оборудования избежать перегрев воды способно автоматическое газовое регулирование.

Процесс горения топлива

Качество горения в топочной камере осуществляется путём регулярного наблюдения в оборудованный глазок или при помощи газоанализатора.Чтобы обеспечить правильный теплотехнический процесс горения, следует добиться верного соотношения подаваемых в топку топлива и воздуха определённого давления.

Поставщики топлива обязаны предоставить сертификаты, составленные по результатам лабораторного анализа. Форсунки нужно очищать от отложений и нагара 3 раза в сутки при непрерывной работе. Если горение прекращается, то мгновенно закрывается клапан подачи топлива, чтобы оно не скапливалось в топке, что небезопасно.

Прекращение работы котла

При остановке котельной установки нужно выключить систему автоматического управления, прекратить подачу топлива, воздуха и воды. При ручном управлении сначала отключаются форсунки топливный насос, дутьё и подпитка водой. Затем стравливается пар и продувание. Из остывшего котла удаляется вода. Перекрывается запорная арматура и из трубопроводов удаляются вода, воздух и пар.

Очистка котла

В случае несоблюдения требований по водоподготовке на теплообменниках могут образовываться большие объёмы накипи спустя первые 1000 часов работы, что влияет на теплопотери, перегреву и необходимости механической и химической чисток. Процедуры проводятся при условии стоянки судна обеспеченной якорными и швартовными устройствами.
Механическая чистка выполняется кирками, скребками и электроинструментом. Также могут использоваться металлические щётки.
Химическая чистка подразумевает щелочение котла или промывка кислотными средствами. Щелочение это процесс заполнения водотрубного котла выше нормы водным раствором средства против накипи и при давлении в 2 Бар проведение верхней и нижней продувки. Продолжительность процедуры до 10 часов.
Практическая очистка дымогарных и водогрейных труб от сажи выполняется банником.

Преимущества и недостатки

Большинство судов длиной от 8 метров и более оснащаются стандартными дизельными силовыми установками. Дизельный двигатель является более безопасным, экологически чистым, а также имеет меньшее потребление топлива и вес, чем его бензиновые аналоги, что позволяет увеличить время электроснабжения судна в плавании без дозаправок генератора. Дизельные генераторы также выделяют значительно меньше оксида углерода, который крайне опасен для человека при ближайшем контакте с ним.

Дизельные генераторы, используемые на судах, также имеют отличный крутящий момент, что дает им хорошее преимущество в плане мощности.

Немецкие судовые дизель генераторы MAN, входящие в каталоги известных мировых производителей, являются лидерами среди высокооборотных судовых двигателей, имеющих все меньший размер и большую энергоэффективность, позволяя удерживать спрос на дизель генераторы на высоком уровне.

К недостаткам дизель генераторов можно отнести их достаточно высокую стоимость и требовательность к качеству топлива, а также необходимость в минимальной нагрузке на генератор от 40 % его мощности, т. к. на холостом ходу он подвержен интенсивному износу своих частей.

Судовой генератор показан на видео

Еще одним недостатком дизель генераторов является создаваемое ими высокое звуковое давление, которое, в свою очередь, может быть устранено установкой на генератор шумоизолирующего кожуха.