Ayaklimat.ru

Климатическая техника
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Принципы создания АСУ ТП гражданских судов

Принципы создания АСУ ТП гражданских судов

В настоящее время основной тенденцией в мировом судостроении в части оснащения объектов системами управления является комплексная автоматизация судна как единого объекта, т.е. создание так называемых автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП). Внедрение подобных интегрированных систем управления и контроля позволяет резко, практически вдвое, сократить численность экипажа, обеспечить управление судном на обычных штатных ходовых режимах одним человеком из рулевой рубки. При этом повышается безопасность плавания, в т.ч. экологическая безопасность, за счет автоматизации режимов маневрирования, расхождения судов, за счет выбора оп-тимальных маршрутов и режимов движения и т.п.

Круг задач, решаемых АСУ ТП судна, чрезвычайно широк и разнообразен. Состав конкретной АСУ ТП определяется прежде всего типом и целевым назначением судна, классом его автоматизации и специальными требованиями заказчика (в т. ч. необходимость соответствия требованиям определенных классификационных обществ и международным морским конвенциям). На рис. 1 представлен перечень основных типов гражданских морских судов, на рис. 2 — состав систем, входящих в АСУ ТП судна.

Задачи решаемые АСУ ТП

1. АСУ навигации и судовождения.

1.1. Навигационное обеспечение:

— определение координат судна;

— спутниковая навигационная обстановка;

— определение и контроль курса и скорости судна;

— отображение электронной карты.

1.2.1. Оптимальное управление движением судна (авторулевой, непосредственное управление главным двигателем (ГД) и винтом регулируемого шага (ВРШ).

1.2.2. Маневрирование на безопасное расхождение и безопасный проход в узкостях.

1.2.3. Автоматизированная швартовка.

1.2.4. Оптимальное швартование судна.

1.2.5. Управление сигнально-отличительными огнями и средствами звуковой сигнализации

2. АСУ радио связи.

2.1. Обеспечение радиосвязи в диапазонах ДВ, СВ, КВ.

2.2. Обеспечение радиосвязи в УКВ диапазоне.

2.3. Обеспечение спутниковой связи.

2.4. Оперативная связь с АСУ «Морфлот».

2.5. Аварийная радиосвязь.

2.6. Обеспечение внутрисудовой связи.

3. АСУ техническими средствами (АСУ ТС).

3.1. Подсистема управления энергетическими процессами и общесудовыми системами.

3.1.1. Управление ГД и ВРШ и их диагностика.

3.1.2. Управление электроэнергетической установкой.

3.1.3. Управление вспомогательными механизмами.

3.1.4. Управление автономным оборудованием (котлоагрегатами, опреснительной установкой, компрессором и т.п.).

3.1.5. Управление общесудовыми системами.

3.2. Подсистема динамической стабилизации.

3.2.1. Стабилизация по курсу.

3.2.2. Стабилизация в точке.

3.2.3. Стабилизация по траектории.

3.3. Подсистема обеспечения безопасности судна.

3.3.1. Контроль посадки и остойчивости.

3.3.2. Контроль прочности корпуса и непотопляемости.

3.3.3. Умерение качки.

3.3.4. Пожарная сигнализация.

3.3.5. Сигнализация о наличии воды в помещениях.

3.3.6. Управление средствами борьбы за живучесть судна.

3.4. Аварийно-предупредительная сигнализация (АПС).

3.4.1. АПС в постах управления, жилых и общественных помещениях, в машинном отделении.

3.4.2. Обеспечение вызова вахтенного.

3.5. Подсистема централизованного бесперебойного электропитания. Подсистема включает в свой состав агрегат (агрегаты) бесперебойного электропитания с встроенной аккумуляторной батареей, приборы вторичного преобразования напряжения электропитания, распределения и селективной защиты цепей электропитания по потребителям (аппаратура АСУ ТП, датчики и т.п.).

4. АСУ целевого назначения.

4.1. Управление грузовыми операциями (для наливных судов, контейнеровозов).

4.1.1. Обеспечение оптимальной загрузки-выгрузки грузов исходя из состояния судна и моря, параметров остойчивости судна.

4.1.2. Оптимизация грузового плана.

4.1.3. Контроль параметров сред в емкостях судна.

4.2. Управление процессами поиска, добычи и обработки рыбы (для рыбопромысловых судов).

4.2.1. Обнаружение косяка рыбы и вывод на него судна с удержанием в заданном районе путем выдачи управляющих сигналов на авторулевой в КСУ ТС на необходимое изменение режима работы энергетической установки.

4.2.2. Выдача сигналов на изменение курса и скорости судна в процессе добычи рыбы.

4.2.3. Управление траловыми лебедками в процессе лова рыбы.

4.2.4. Автоматизация процесса рыбообработки (сортировка, разделка, замораживание, упаковка, учет готовой продукции).

5. АСУ административно-хозяйственной деятельностью.

5.1. Учет производственной деятельности.

5.2. Учет и планирование материально-технического обеспечения и продовольствия.

5.3. Бухгалтерский учет.

5.4. Информационное обеспечение капитана, контроль трудовой деятельности экипажа.

5.5. Сведения по контролю окружающей среды.

5.6. Подготовка данных для передачи по радиосвязи.

Структура АСУ ТП

Внедрение на судах АСУ ТП с указанными выше требованиями и особенностями обуславливает переход к новой структуре управления, к новым принципам формирования постов управления и контроля и их оснащенности аппаратными средствами, а также к новым принципам организации наладки и сдачи систем автоматики на судне. Организационная структура АСУ ТП судна определяется прежде всего заданным классом автоматизации судна. Техническая структура современных АСУ ТП — иерархическая (трех уровневая), с распределенной обработкой информации. На первом (верхнем) уровне обеспечивается глобальное связное управление и контроль всеми технологическими процессами. Основу данного уровня составляет станция (станции) операторская с интерфейсными каналами для организации связи с системами, входящими в АСУ ТП. Конструктивно — это пульт оператора в рулевой рубке. На данном уровне обеспечивается взаимодействие человек-система. На втором уровне обеспечивается централизованное управление и контроль автономных технологических процессов. Основу данного уровня составляют станции локальные технологические (СЛТ) — свободно программируемые микропроцессорные контроллеры. Конструктивно — это территориально рассредоточенные приборы навесного типа (полностью закрытые или с дисплейной панелью на лицевой части). На третьем (нижнем) уровне обеспечивается локальное управление и местный контроль отдельных технических средств и первичная обработка информации. Основа данного уровня – локальные системы управления и блоки сопряжения с объектами. Очевидно, что при современном уровне автоматизации судов на одного человека-оператора (как правило, капитана или его помощников) возлагаются все функции по централизованному контролю и управлению из рулевой рубки движением и маневрированием судна, управлению техническими средствами и специальным технологическим оборудованием. Поэтому исключительно высокие требования при создании АСУ ТП предъявляются к единому интегрированному пульту судоводителя в рулевой рубке, к надежности и программной совместимости комплектующего оборудования. В частности, поскольку в интегрированном пульте судоводителя размещается разнообразная по назначению аппаратура (навигационные средства, средства управления движением, средства радиосвязи и телефонии, средства управления и контроля энергетической установкой, АПС), одной из важнейших задач является компактная их компоновка с учетом требований эргономики и эстетики, удобства монтажа и эксплуатации. Наиболее оптимальным для заказчика в настоящее время является создание такого пульта поставщиком под "ключ", т.е. с установленной в нем и проверенной аппаратурой. Реализация АСУ ТП НПО "Аврора", являясь крупнейшим центром России в области корабельной и судовой автоматики, работает в области автоматизации гражданских судов более 30 лет. За это время созданы и успешно эксплуатируются системы автоматизации более 200 судов различного назначения (в т.ч. атомные ледоколы). С конца 80-х годов в НПО взамен комплекса средств автоматизации «Залив-М» были развернуты работы по созданию принципиально новых систем комплексной автоматизации, построенных на базе микропроцессорной техники. В первой интегрированной микропроцессорной системе, разработанной и поставленной «НПО «Аврора» в качестве вычислительного ядра использовались программно-аппаратурные средства фирмы ABB STREMBERG DRIVES. На основе данных средств были разработаны, изготовлены и поставлены заказчику четыре системы (АСУ ТС) для лесовозов проекта 15640 и две системы для танкера проекта 15967. В 1993 году в «НПО «Аврора» были начаты работы по созданию базового комплекта средств автоматизации «Авролог». С учетом сложности и разнообразия задач, решаемых АСУ ТП судна, жесткой конкуренцией на мировом рынке гражданского судостроения и, как следствие, необходимость соответствия требованиям целого ряда зарубежных морских классификационных обществ, в качестве основы вычислительного ядра в комплекте «Авролог» были выбраны покупные зарубежные программно-аппаратурные средства. На основе данных средств создавались и создаются приборы второго уровня АСУ ТП – приборы СЛТ, реализуется обмен информацией между приборами СЛТ, а также между всеми уровнями структуры АСУ ТП. На комплект «Авролог», включающий в свой состав базовую аппаратуру, на которой реализуются все уровни АСУ ТП, получен допуск Морского Регистра Судоходства РФ к использованию на судах. Разработаны базовые технические условия, одобренные ГУ Морского Регистра Судоходства РФ. На базе данного комплекта в период с 1994г. по 1999г. было создано и поставлено заказчику пять интегрированных систем управления для сухогруза «река-море» проекта 17310 (заказчик – АО «Завод «Красное Сормово»), система управления и контроля «Авролог ПС-500» для инозаказчика (СРВ), система управления принципиально новой сепарационной установкой. В настоящее время основу вычислительного ядра систем типа «Авролог» составляют аппаратно-программные средства производства компании «Шнейдер Электрик». Это контроллеры Modikon TSX Premium, Modikon TSX Micro и TSX Nano. Контроллер Modikon TSX Premium используется для комплексирования приборов второго уровня (СЛТ). Основные параметры контроллера:

Читайте так же:
Подключить интернет после установки системы

— дискретных входов/выходов – до 1024;

— аналоговых входов – до 128;

— емкость памяти процессора до 112 К слова (с расширением – до 256);

— виды внешней сетевой связи: Fipway, UN-thelway, Asi, Modbus плюс, Ethernet; — количество абонентов (контроллеров) на сети: — сеть Fipway (частота тактов –1 МГц) – до 2-х сегментов с 32-мя абонентами в сегменте; — сеть Unifelway (быстродействие – 19,2 Кбод) – до 28 абонентов.

Контроллер Modikom TSX Micro (используется на втором и третьем уровнях структуры систем.

Основные параметры контроллера:

— дискретных входов/выходов – до 128;

— аналоговых входов – до 12;

— емкость памяти процессора – до 40 К слов;

— внешние связи : Fipway, UN-thelway, Modbus, Asi.

Контроллер TSX используется для комплексирования приборов третьего уровня. Основные параметры контроллера:

— максимальное количество входов/выходов – до 48;

— емкость памяти – до 1 К слова;

— количество абонентов на сети ( до 4-х – на сети «Nano сеть».

Модули контроллеров компании «Шнейдер Электрик» являются высоконадежными – время наработки на отказ составляет от 150 до 350 тыс. часов (в зависимости от типа модуля). Партнерское сотрудничество с компанией «Шнейдер Электрик» позволяет реализовать АСУ ТП конкретного судна (прежде всего в части КСУ ТС и АСУ целевого назначения) на уровне, соответствующем современным мировым требованиям. Следует отметить, что заказчику (строителю судна) в настоящее время выгодно заказывать как можно больше аппаратуры у одного поставщика. Это позволяет минимизировать суммарный объем аппаратуры, обеспечить комплексную отладку систем и соответственно затраты на автоматизацию. Именно такой объем услуг предлагают в настоящее время заказчикам такие ведущие зарубежные фирмы как ABB, Side Marine, Imtech Marine and Industry, KonGsberg MariTime и др. В связи с этим «НПО «Аврора» для перспективных проектов предлагает заказчику АСУ ТП практически в полном объеме (АСУ судовождения и навигации, АСУ радиосвязи, АСУ техническими средствами с включением в объем поставки комплекта электрораспределительных устройств, целый ряд подсистем АСУ целевого назначения, АСУ административно-хозяйственной деятельностью). В комплект поставки включаются интегрированные пульты в рулевой рубке и ЦПУ. Таким образом, «НПО «Аврора» готово выполнять функции генерального поставщика систем автоматизации судна и обеспечивать их комплексную увязку как составных частей АСУ ТП. Именно такой подход реализовывается в настоящее время для судов химовозов проекта 95132, запланированных к постройке в АО "Балтийский завод". Структура АСУ ТС данного судна представлена на рис. 3.

Назначение и функции систем ДАУ судовыми силовыми установками

Главная задача автоматизации судов – увеличение производительности труда судового экипажа при одновременном повышении безопасности эксплуатации. Системы автоматизированного управления СЭУ построены по принципу 3-х ступенчатой иерархической структуры ( рис. 9.1): ходовая рубка – ЦПУ — местные посты управления (МПУ). Для контроля функционирования СТС используются системы централизованного контроля. Управление на дистанции главными и вспомогательными двигателями, а также вспомогательными механизмами и судовыми системами обеспечивается соответствующими системами ДАУ.

Рисунок 9.1. Структурная схема управления судовой энергетической установкой

Система управления позволяет вести дистанционное автоматизированное управление (ДАУ) из рулевой рубки или из ЦПУ следующими технологическими процессами:

· ДАУ главными двигателями;

· ДАУ судовой электростанцией;

· ДАУ насосами охлаждения и смазки, вспомогательными и утилизационными котлами, сепараторами масла и топлива, воздушными компрессорами;

· ДАУ судовыми системами;

· ДАУ швартовными и буксирными лебедками, насосами и клинкетами грузовых систем танкеров, системами пожаротушения;

Читайте так же:
Психологические техники изменения установок

· Централизованный контроль параметров МКО и СТС;

· Автоматизированную сигнализацию и регистрацию контролируемых параметров и диагностирование основных механизмов.

Минимальный уровень функционирования согласно требований Регистра РФ и других классификационных обществ должен обеспечиваться с местного поста управления.

Управление СЭУ состоит из определенных операций по изменению режимов работы систем и механизмов.

Назначение и функции систем ДАУ судовыми силовыми установками

Система ДАУ – это совокупность устройств, поз­воляющих осуществлять автоматизированное управление глав­ными судовыми двигателями посредством одного органа управ­ления (например, рукоятки), с помощью которого производятся пуск, реверс, остановка и изменение скоростного режима дви­гателя.

По требованию Морского Регистра все современные промысловые и транспортные суда со знаком автоматизации А2 снабжены сис­темами ДАУ главным двигателем, при этом все операции по выводу двигателя на заданный режим ра­боты выполняются автоматически в соответствии с программой, заложенной в системе.

Системы ДАУ, исходя из назначения, должны обеспечивать следующие функции управления дизельными силовыми уста­новками:

· дистанционный автоматический пуск подготовленного к ра­боте главного двигателя;

· дистанционный ввод в действие муфт сцепления дизель-редукторного агрегата (ДРА), оснащенного ВРШ;

· постепенный прогрев и разгон главного двигателя после его запуска путем выполнения фиксированной во времени программы замедленного подъема частоты вращения до заданного для сило­вых установок с ВФШ;

· ускоренный разгон ГД до заданного режима, выполнение, кроме нормальной (замедленной) ходовой программы, разгона ускоренных программ, маневровой и аварийной;

· при выполнении программы разгона ГД быстрое прохождение зоны критической частоты вращения;

· изменение частоты вращения ГД с ВФШ или изменение шага ВРШ в соответствии с заданием соответствующей команды на аварийную остановку двигателя при подаче соответствующей команды с пульта управления или от системы защиты;

· выполнение необходимых блокировок;

· консервативность заданного режима работы двигателя при прекращении питания системы ДАУ рабочей средой или энер­гией;

· самоконтроль исправности с помощью сигнальных табло, отражающих состояние и фактическое исполнение команд основ­ными устройствами системы;

· автоматическая регистрация маневров;

· исполнительная (световая), аварийная и аварийно-предупре­дительная (звуковая) сигнализации.

Системы ДАУ поднадзорны Морскому Регистру РФ и подлежат осви­детельствованию и должны удовлетворять его требованиям. Применение ДАУ позволило сконцентрировать у одного поста органы управления и приборы контроля за механизмами машин­ного отделения в ЦПУ. ДАУ становится необходимым при комп­лексной автоматизации машинного отделения, исключающей необходимость в ручном обслуживании механизмов. Для обес­печения необходимой надежности функционирования безаварий­ной работы силовой установки, живучести управления системы ДАУ должны удовлетворять определенной совокупности требо­ваний, выработанных практикой разработки и эксплуатации сис­тем.

Система ДАУ должна отвечать следующим требованиям:

· отвечать максимальной для данного уровня техники степени надежности;

· структурно быть максимально простой;

· использовать всережимный регулятор частоты вращения в качестве элемента управления и задания режима;

· все процессы управления и изменения режима осуществлять путем воздействия на одну рукоятку без временных задержек ее;

· обладать высокой точностью при задании частоты вращения (с погрешностью не более ± 1,5 %);

· иметь программное ограничение максимальной подачи топ­лива и минимальной (на режимах малых ходов);

· иметь не менее трех программ управления ходовыми режи­мами двигателя (нормальную, аварийную и плавного разгона);

· обеспечивать три автоматических попытки пуска, причем последняя попытка должна быть с увеличенной пусковой подачей топлива;

· иметь ограничение по времени общей продолжительности пуска для трех попыток;

· не ухудшать пускореверсивные характеристики двигателя и обеспечивать число пусков, соизмеримое квалифицированным ручным управлением;

· иметь командно-исполнительную сигнализацию и функцио­нальный контроль;

· не менять заданный режим работы в случае прекращения питания;

· иметь контуры автоматической защиты двигателя по важней­шим параметрам (давление масла в системе смазки, давление воды в системе охлаждения, проход зоны критических оборотов и др.);

· обеспечивать переход на ручное управление за время не бо­лее 10 с;

· иметь на мостике пост управления, совмещенный с машинным телеграфом;

· обладать независимым питанием цепей ДАУ и телеграфа;

· подключаться к двигателю параллельно системами дистан­ционного управления.

Первое поколение систем ДАУ, вступивших в эксплуатацию на автоматизированных судах флота рыбной промышленности (ФРП) в 70-е годы еще прошлого века, представляет собой поколение пневматиче­ских и пневмоэлектрических систем. К их числу относятся сис­темы, аналогичные базовым типам ZSP, ZSPN, польского произ­водства, выполненные на наборе пневматических элементов фир­мы “Вестингауз” и установленные на судах постройки Польши. Отечественная система ДАУ “Гром” применена для управления главным двигателем судов типа “50 лет СССР”. Эти системы в целом удовлетворяют Морскому Регистру, но имеют ряд сущест­венных эксплуатационных недостатков. Эти недостатки обуслов­лены тем, что пневматические системы чувствительны к появ­лению эксплуатационных утечек воздуха, а также люфтов и за­зоров в сочленениях валиков и рычагов, что приводит к неточной работе пневмоэлементов, а в ряде случаев к нарушению функ­ционирования систем управления.

Режимы работы судовой дизельной установки регулируют путем изменения подачи топлива в цилиндры двигателя или шагового отношения ВРШ. Количество подаваемого топлива зависит от положения рейки топливных насосов высокого дав­ления. Управление рейкой топливных насосов осуществляется через автоматический регулятор или вручную непосредственно с пульта управления. Энергия вырабатывается дизелем циклично через определенные промежутки времени в зависимости от тактности двигателя, числа цилиндров и угловой скорости вала. Однако при оценке двигателя как объекта регулирования цик­личностью пренебрегают, так как время между вспышками в ци­линдрах мало.

Главный судовой двигатель, работающий на винт фиксиро­ванного шага (ВФШ), обладает саморегулированием. При управлении двигателем не требуется точное поддержание часто­ты вращения вала, поэтому двигатель может управляться и быть устойчивым на режиме без регулятора частоты вращения. Однако, чтобы предохранить двигатель от инерционных динами­ческих нагрузок, возможных при работе на волнении, поломке вала или винта, потере лопасти винта, требуется применение ограничительного регулятора, который в нормальных эксплуата­ционных условиях не влияет на режим работы двигателя и всту­пает в работу только тогда, когда частота вращения вала превы­шает допустимое значение. Ограничительный регулятор умень­шает подачу топлива и возвращает частоту вращения на уро­вень, установленный при задании ходового режима с поста управления.

Читайте так же:
Установка техники на пожарный гидрант

Если главный двигатель работает на ВРШ, необходим непре­рывно действующий регулятор, потому что требуется, поддер­живая заданную частоту вращения, изменять топливоподачу в соответствии с нагрузкой, определяемой установкой лопастей винта. Управление ходовым режимом работы судна при совмест­ном изменении шага винта и частоты вращения невозможно без непрерывного регулирования. Таким образом, несмотря на раз­личные варианты работы главного двигателя — на ВФШ или ВРШ, имелись предпосылки автоматизации дизеля как объекта управления.

Многорежимный характер работы главной энергетической установки промысловых судов, связанный с необходимостью выполнения специфических операций при подъеме, спуске, бук­сировке трала, обусловил широкое внедрение систем ДАУ глав­ным двигателем (ГД).

Современный этап развития судовой автоматики связан с пе­реходом от средств автоматизации механического типа к элект­ронным средствам. ДАУ, реализованные на электронных эле­ментах, лишены недостатков пневматических и электропневмати­ческих систем, реализуют более широкое функциональные воз­можности по выполнению сложных алгоритмов управления и блокировок. Эти системы обладают более высокой надежностью, улучшенными контролепригодностью и ремонтоспособностыо.

Управляющие блоки этих ДАУ выполнены на базе интегральных схем малой и сред­ней степени интеграции: аналоговые узлы контуров управления построены на интегральных операционных усилителях, логиче­ские схемы и цифровые — на микросхемах транзисторно-тран­зисторной логики.

Появление новых требований к автоматизации судов особенно остро поставило перед разработчиками систем управления непрерывными процессами проблему создания наряду с традиционными алгоритмами управления новых алгоритмов, позволяющих расширить круг и повысить качество решаемых системами управления задач. Благодаря научному потенциалу предприятия, тесной связи НПО «АМТ» с российскими научными организациями, конструкторскими бюро и судостроительными предприятиями были разработаны уникальные алгоритмы многоцелевого управления, позволяющие существенно расширить круг задач, возлагаемых на системы. В настоящее время проходят испытания системы управления с оптимальными и адаптивными алгоритмами, идет работа по созданию алгоритмов, основанных на принципах самоорганизации, объединяющих возможности большинства существующих алгоритмов. Системы управления непрерывными процессами с этими алгоритмами должны прийти на смену традиционным системам управления. Таким образом, на основе разработанных алгоритмов нового поколения предприятие имеет возможность создавать современные системы управления значительно более совершенные по сравнению с традиционными, обеспечивающие значительное повышение эффективности их использования.

Сложность разработанных алгоритмов нового поколения, необходимость обработки информации в больших объемах и повышение требований к обеспечению высокой надежности систем управления требует при их отладке перехода на новые информационные технологии. В связи с этим разработана и широко применяется технология математического и логического моделирования поведения автоматизируемых объектов в соответствии с действиями оператора и различного рода внешними и внутренними дестабилизирующими воздействиями – технология компьютерного моделирования. С ее помощью выполняется ряд предпроектных исследований, имитационное моделирование, автономная отладка алгоритмов и комплексная отладка сложных динамических систем дискретного и непрерывного действия. Компьютерное проектирование и комплексная отладка функционирования сложных систем дает возможность минимизировать или полностью отказаться от имитационных стендовых испытаний, для которых требуется применение дорогостоящих натурных имитаторов, характеризующих объекты управления.

В настоящее время флот пополня­ется судами, системы ДАУ которых реализованы на базе средствами микропроцессорной техники, которые обладают следующими преимуществами по сравнению с системами, выполненными на электронной элементной базе:

· возможность аппаратурной унификации систем ДАУ приме­нительно к различным типам двигателей;

· возможность быстрого изменения алгоритмов управления системы по результатам эксплуатации;

· простота расширения объема функций системы с возможно­стью включения в него операций по контролю общего техниче­ского состояния двигателя;

· возможность быстрого восстановления работоспособности системы за счет наличия глубокого встроенного контроля;

· возможность реализации алгоритмов управления главным двигателем высокой сложности, в том числе задач оптимального управления.

Но существует на современном этапе одна проблема. Системы управления судовым оборудованием (главными двигателями, вспомогательными механизмами и системами, электростанцией, грузовыми операциями), как правило, поставляются разнопрофильными специализированными предприятиями, которые принципиально не могут учитывать специфику межсистемного взаимодействия оборудования. Это связано, прежде всего, с многообразием и значительной сложностью технических средств, целей и задач их автоматизации. Отсутствие межсистемного взаимодействия поставляемого оборудования в конечном итоге приводит к его удорожанию, снижению надежности функционирования и, как результат, снижению эффективности эксплуатации судов. В то же время выбор поставляемых изделий, выполняемый с учетом межсистемной совместимости, решает обозначенные проблемы. При этом, как подтверждает практика, максимальный эффект, как с технической, так и экономической точек зрения, достигается в случае выполнения поставок разработчиком оборудования. Очевидно, что именно разработчик способен комплексно оценить весь круг проблем, связанных с оптимальной организацией технологических процессов и обеспечить требуемую интеграцию средств автоматизации и их аппаратурную унификацию с учетом специфики функционирования взаимодействующего технологического оборудования.

Основные судовые системы. Назначения.

Судовые системы – это совокупность специализированных трубопроводов с механизмами и аппаратурой, приборами, устройствами и емкостями и др., предназначенных для перемещения и хранения жидкостей или газов с целью обеспечения производственной деятельности, создания условий обитаемости, для борьбы за живучесть судна. Число судовых систем может быть различным и зависит от размеров судна, его типа и назначения.

Классификация судовых систем по назначению и хар-ру, выполняемых ими функций.

Группа системСоставНазначение
ТрюмныеОсушительная Балластная ВодоотливнаяУдаление небольших масс воды, скапливающихся в отсеках судна. Изменение осадки, крена и дифферента судна. Удаление больших масс воды, попадающих в корпус судна в результате пробоины.
ПротивопожарныеПожарная сигнализация Водяная противопожарная Паротушения ПенотушенияОбнаружение очага пожара Тушение пожара Тушение пожара Тушение пожара химической и воздушно-механической пеной
СанитарныеВодоснабжение Сточно-фановаяПодача питьевой, мытьевой и забортной воды к местам потребления. Удаление фекальных и сточных вод от санитарных устройств и помещений
Искусственного климатаОтопления Вентиляция Кондиционирования воздухаОбогрев жилых и служебных помещений. Создание необходимого обмена воздуха в помещениях. Поддержание в судовых помещениях заданных параметров воздуха.

Трюмные системы.

Осушительная система

Назначение этой системы – удаление из нижней части корпуса, из льял накопившейся там влаги через неплотности различных соединений, в результате отпотевания, разливов воды во время уборки и по другим причинам. Поступление забортной воды может быть обусловлено возникновением неплотностей в обшивке судна, поэтому контроль за уровнем воды в льялах является важной обязанностью вахтенной службы. В льялах приёмные патрубки расположены у кормовых переборок отсеков и заканчиваются предохранительными сетками – храпками. Применение в осушительной системе невозвратных клапанов исключает возможность затопления отсеков через осушительную систему.

Читайте так же:
Установка регулируемой системы отопления

При аварийной водотечности приводят в действие более мощные водоотливные средства. Имеется также система перепуска воды из помещений или отсеков, где отсутствуют осушительные или водоотливные средства, в другие помещения, где такие средства имеются.

Осушительный трубопровод проходит вне междудонного пространства внутри или поверх скуловых книц. В последнем случае он защищён деревянным кожухом. Отливной трубопровод выводится за борт на высоте около 300мм над грузовой ватерлинией.

Осушительные системы обслуживаются поршневым, лопастными и центробежными насосами, а на малых судах – эжекторами. Каждое транспортное судно должно иметь не менее 2-х автономных осушительных насосов. Все трюмные насосы включаются в осушительную систему так, чтобы каждый из них мог откачивать воду из любого отсека. На трубопроводы этой системы наносят отличительный знак в виде узкого кольца чёрного цвета.

Дата добавления: 2016-09-26 ; просмотров: 10586 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Судовые электрические машины

Виды судовых электрических машин и особенности их конструкции

Судовые электрические машины – это электрические машины, которые используются для выполнения заданной работы на морских и речных судах.

На современных судах применяются электрические машины переменного и постоянного тока. На судах, в качестве генератора переменного тока, применяется синхронный генератор, на чьих роторах располагается обмотка возбуждения, которая питается постоянным током. Магнитный поток, который создается током возбуждения при вращении ротора образует напряжение в обмотке статора, подаваемое на главный распределительный щит, а оттуда судовым потребителям. Ротор генератора постоянного тока отличается от синхронного тем, что его обмотка находится на статоре, а ротор подключен к коллектору, который является электромеханическим выпрямителем. Часто генераторы на судах работают параллельно. В данном режиме активная и реактивная нагрузка между синхронными генераторами должна быть распределена.

Современные суда характеризуются высокой степенью электрификации, причем самыми многочисленными являются электрические машины. Они представляют собой основных потребителей электрической энергии, которые приводят в движение большое количество судовых механизмов:

  1. Вентиляторы.
  2. Насосы.
  3. Грузоподъемные устройства.
  4. Якорно-швартовные устройства.
  5. Средства активного управления движением судна.

Якорно-швартовое устройство – это совокупность устройств и приспособлений, которые используются для удержания судна на якоре, а также его хранения, отдачи и подъема.

Судовые электрические машины работают в более тяжелых условиях, чем береговые промышленные электроустановки. Обусловлено это тем, что судно является мореходным сооружением и его электрические машины подвержены периодическим наклонам при дифферентах и кренах, причиной которых является качка, а также повышенному воздействию вибраций и сотрясений. Судовые электрические машины также работают в условиях высокой влажности воздуха, высокой температуры окружающей среды, наличия паров масел и нефтепродуктов, а также в условиях резкого перепада температур. Характерным явлением для судовых машин является заливание морской водой. Из-за перечисленных причин судовые электрические машины должны обладать повышенной ударостойкостью, быть малошумными, обладать небольшими массой и габаритами, высокой эксплуатационной надежностью, а также их изоляция должна быть стойкой по отношению к воздействию влаги, воды и масла.

Готовые работы на аналогичную тему

Согласно некоторым требованиям морского регистра судовые электрические машины должны нормально работать при бортовой качке в 22 градуса, при длительном крене в 15 градусов и дифференте в 10 градусов, при высоких периодических нагрузках (до 3g), при частоте ударов до 80 в минуту, температуре окружающего воздуха от -40 до +45 градусов по Цельсию, при относительной влажности воздуха в 75 % и т.п.

На морских судах используется специальная система охлаждения электрических машин. Такая система может быть естественной, с независимым охлаждением и с самовентиляцией. В настоящее время естественная система охлаждения практически не применяется. Самой распространенной системой охлаждения является система с самовентиляцией, в данном случае охлаждение внутреннего пространства осуществляется вентилятором на валу.

Классификация судовых электрических машин

Судовые электрические машины и оборудование классифицируются:

  1. В зависимости от климатических условий района плавания различают машины и оборудование для умеренно-холодного климата, для районов с тропическим морским климатом, для всех климатиечских районом суши и моря и для неограниченного района плавания.
  2. В зависимости от места расположения на судне — электрические оборудование и машины могут располагаться в помещениях с высокой влажностью, на открытом воздухе, в охлаждаемых или отапливаемых помещениях, в помещениях с естественной вентиляцией, а также на открытом воздухе или в помещениях, где колебания температур незначительны.
  3. В зависимости от степени защиты электрические машины и оборудование делятся на объекты без специальной защиты, с полной защитой от проникновения пыли, с защитой от проникновения большого участка человеческого тела, с неполной защитой от пыли, с защитой от проникновения пальцев и т.п.
  4. В зависимости от степени защиты от попадания внутрь воды электрические машины и оборудование делятся на открытые, каплезащитные, герметичные, водозащищенные и брызгозащищенные.

Электрические машины являются важнейшей составляющей систем электроснабжения, жизнеобеспечения и управления судном, правильный монтаж и обслуживание которых является гарантом безаварийного функционирования не только отдельных систем, но и всего судна в целом.

Судопогрузочные машины

В последние годы идёт наращивание объёмов перевалки через морские порты по всем транспортным коридорам: Арктическому, Балтийскому, Черноморскому и Дальневосточному.

Начали расти и развиваться уже существующие порты, пошла реализация новых мега-проектов, оснащённых специализированным оборудованием по последнему слову техники и технологии. И для каждого специализированного морского терминала одна из ключевых позиций – судопогрузочная машина.

Судопогрузочная машина Кубань

В зависимости от местных условий, под погрузку в российские порты приходят суда в очень широком диапазоне грузовместимости – от 5 000 DWT до 120 000 DWT. Суда большого водоизмещения зачастую не могут грузиться на причале и стоят на рейде, принимая груз с небольших челноков собственными грейферными кранами или через промежуточные склады-баржи, оснащенные грейферными кранам для разгрузки подающих судов и судопогрузчиками непрерывного действия для погрузки океанских балкеров.

Читайте так же:
Техника безопасности при установке лифтов

Также для большинства портов характерен короткий навигационный период по ледовой обстановке, который дополнительно уменьшают сильный ветер (при скорости ветра хотя бы в порывах более 14 м/с погрузка прекращается, даже единичный порыв может привести к аварии и серьёзному повреждению судопогрузчика) и атмосферные осадки (снег, дождь, град недопустимы при погрузке минеральных удобрений и зерна, не чувствительны к осадкам сера и уголь).

Все эти обстоятельства приводят к требованию накопления больших объёмов материала на складе в непосредственной близости от причала, и высокой производительности используемых судопогрузочных машин – встречаются цифры до 6 000 т/час, чтобы в те короткие часы, когда отгрузка возможна, успеть выполнить годовой план по грузообороту.

Классификация судопогрузочных машин ведется по нескольким признакам.

В зависимости от общей компоновки судопогрузочные машины могут быть поворотные и не поворотные.

Поворотные зерновые судопогрузочные машины зачастую имеют жёсткое выгрузное устройство в виде металлической (иногда телескопической) выгрузной трубы с распределительным устройством (триммером) на конце.

Неповоротные (ещё их называют координатными) обеспечивают доступ в заданную точку трюма за счёт движения всей машины вдоль причала (первая координата) и перемещения выгрузного устройства в перпендикулярной плоскости (вторая координата) за счёт движения вдоль стрелы челнока с выгрузным устройством (изменения длины стрелового конвейера и точки сброса материала при неизменной длине стрелы), либо за счёт телескопирования стрелы (выгрузное устройство всё время находится на конце стрелы, но длина стрелы изменяется.

По способу подачи материала — может быть сброс в пересыпную воронку судопогрузчика с высокого ленточного петлевого перегружателя, когда причальный конвейер открытый и идёт по поверхности (что больше характерно для таких нечувствительных к осадкам материалов, как уголь или руда), или же причальный конвейер расположен внутри высокой крытой галереи, защищающей груз от ветра, дождя и снега. Тогда судопогрузочная машина оборудуется задней стрелой, которая заходит в причальную галерею, если галерея находится сзади, или же вспомогательный конвейер находится внутри портала, если причальная галерея проходит под порталом.

Поворотные зерновые судопогрузочные машины также не редко имеют высокопроизводительные ковшовые элеваторы (нории), позволяющие поднять зерно на значительную высоту (до 30 метров при производительности до 1 200 т/час) и обеспечить дальнейшее перемещение зерна к стреловому конвейеру самотёком.

Элеватор и задняя стрела судопогрузочной машины

Далее используемые выгрузные устройства могут быть free fall (англ. “cвободное падение”), в виде телескопических, вставленных друг в друга труб или металлических/пластиковых конусов,

Shiploader

либо типа «кливленд каскад», когда каждый последующий конус имеет смещение оси направления потока материала, и двигаясь от конуса к конусу, продукт постоянно меняет направление и теряет скорость, что позволяет избежать разрушения, например, гранул минеральных удобрений (при свободном падении с высоты 20-25 метров они набирают недопустимо высокую кинетическую энергию) и уменьшить пыление.

Выгрузное устройство судопогрузочной машины

Снаружи, как правило, выгрузное устройство закрыто защитным чехлом, при сборе выгрузного устройства собирающимся в складки, а при раздвижении выгрузного устройства расправляющимся, и препятствующим попаданием осадков в поток материала и выходу пыли из выгрузного устройства.
На конце выгрузного устройства может быть просто эластичная «юбка» из резины или полимерного материала, закрывающая зазор между обрезом выгрузного устройства и верхней точкой материала в трюме и препятствующая развитию пыления, либо триммер – механическое устройство, позволяющее направлять материал в труднодоступные места — в углы трюма, подпалубное пространство.

Выгрузное устройство судопогрузочной машины Нева

Также на конце выгрузного устройства может быть оборудована местная система аспирации, снижающая пыление.

Уже существующие терминалы на этапе крупных ремонтов, замены выработавших свой ресурс и поставки дополнительных судопогрузочных машин сталкиваются с проблемой технологической невозможности выполнения крупных монтажно/демонтажных операций: причал не имеет подъездов для большегрузной крупногабаритной техники, не держит нагрузку за пределами уложенного по сваям рельса и занят работающими на отгрузку машинами (почти всегда приостановка текущей деятельности невозможна), прилегающая территория занята конвейерными галереями, складами и железнодорожными путями. Если судопогрузочная машина не поворотная и рельсы по причал у не продолжены от морского фронта до специально запланированной (или случайно образовавшейся, что маловероятно) тыловой площадки обслуживания, любые крупные ремонтные работы по стреле возможны только с использованием очень дорогих плав.кранов высококой грузоподъёмности (стоимость такого ремонта доходит до нескольких десятков миллионов рублей и запись на такие плав.краны грузоподъёмностью 250-300 т иногда ведётся за полгода-год без каких-либо гарантий, что через этот год они будут предоставлены), а поставка новой судопогрузочной машины возможна только в сборе, что требует монтажа машины в порту отгрузки, использования специальных судов с собственными кранами на борту и разработки проекта выкатки судопогрузочной машины на причал. Разница в стоимости монтажа судопогрузочной машины на причале получателя и поставки в собранном виде может достигать 80 миллионов рублей. К тому же, иногда (то есть со временем практически всегда) на терминалах происходят серьёзные аварии – или стрелой судопогрузочной машины наносится удар по судну, или судно наносит удар по стреле, но так или иначе стрела требует срочного ремонта, и ждать плав.кранов год (или даже месяц) – совершенно неприемлемое решение.

С другой стороны, если терминал готов принять эти расходы и риски, он может сэкономить на дорогостоящей портовой территории, уменьшить протяжённость конвейеров за счёт более плотной компоновки и может в сжатые сроки (иногда 1-2 месяца) ввести полученную судопогрузочную машину в эксплуатацию.

Поскольку современные проекты морских терминалов должны учитывать множество различных (иногда противоречащих друг другу) факторов, каждая судопогрузочная машина становится уникальным изделием, только разработка которого может занимать более полугода.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector