Сизых В.А. Судовая автоматика и аппаратура контроля

Подождите немного. Документ загружается.

управления судном или ЦПУ автоматически выключает

и выводит в резерв в зависимости от числа

одновремен-

но работающих один или несколько генераторов.

На случай выхода из строя основной электростан-

ции суда оборудуют аварийными источниками энергии:

аварийными дизель-генераторами (АДГ) или аккуму-

ляторными батареями (АБ). Аварийный электрораспре-

делительный щит

(АЭРЩ)

связан блоком автоматиче-

ского переключения питания (АПП), который допус-

кает подачу питания только в одном направлении —

от

ГЭРЩ

к АЭРЩ. Аккумуляторные батареи заряжа-

ются от навешенных на дизели зарядных агрегатов

или от автоматических зарядных

устройств,

например,

выпрямительных кремниевых зарядных агрегатов

(ВЗА).

Параметры тока, вырабатываемого СЭС, контро-

лируют по амперметрам (Л), вольтметрам (V), ватт-

метрам (117), частотометрам (Яг), омметрам

(Е2),

уста-

новленным на электрических распределительных щитах

и постах управления. Непрерывный автоматический

контроль за сопротивлением изоляции электрического

оборудования осуществляет блок

АКИ.

На посту

управления судном или в ЦПУ в блоке БС предусмат-

ривают также предупредительную сигнализацию о

разрядке аккумуляторных батарей ниже допустимого

предела,

а для СЭС мощностью более 400 кВт и сигна-

лизацию о перегреве обмоток генератора. Защита гене-

раторов от перегрузок и токов короткого замыкания

осуществляется автоматическими выключателями

,(АВ).

33. СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ

КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Автоматическое управление паровых автономных

котлов. На каждом судне независимо от типа главного

двигателя всегда необходима установка, вырабатываю-

щая пар или горячую воду для отопления жилых поме-

щений, подогрева топлива, обогрева ванн, душевых,

камбуза, разогрева

нефтегруза

(на танкерах) и т. д.

На пароходах для этой цели обычно используют пар

от главных паровых котлов, а на теплоходах устанав-

ливают паровые или водогрейные вспомогательные

котлы.

220

Основные параметры, характеризующие работу вспо-

могательных котлов, следующие: давление пара, уро-

вень и температура воды, а также соотношение между

количествами сжигаемого топлива и воздуха (соотно-

шение

топливо—воздух).

Управление работой котель-

ных установок заключается в поддержании этих пара-

метров в пределах, определяемых режимом их эксплуа-

тации.

Различают

непрерывное,

позиционное и комбиниро-

ванное регулирование параметров работы котельных

установок. Для непрерывного (беспозиционного) регу-

лирования обычно используют сложные гидравлические

или пневматические устройства, обеспечивающие повы-

шенную чувствительность регуляторов и максимальную

точность регулирования заданных параметров. Позици-

онное регулирование осуществляется, как правило, элек-

тромеханическими регуляторами, поддерживающими

регулируемые величины в заданных пределах путем

включения или

выключения

вентилятора, питательного

и топливного насосов. Комбинированные средства ав-

томатизации представляют собой комплекс двух регу-

ляторов позиционного и непрерывного действия.

Паровые котлы оборудуют двухконтурной системой

регулирования: автоматическим регулятором питания

(уровня воды) и автоматическим регулятором горения

(давления пара). Вспомогательные паровые котлы име-

ют невысокую производительность, поэтому для регу-

лирования уровня воды в них чаще всего используют

одноимпульсные

регуляторы с гидростатическими или

поплавковыми

измерительными

элементами. В качест-

ве измерительного элемента в системе гидромеханиче-

ского регулятора уровня, установленного на водотруб-

ных котлах

КВВА1/5,

используют конденсационный

сосуд 1 (рис. 98) и дифференциальное реле 11. Конден-

сационный сосуд как измерительный преобразователь

сообщен с паровым пространством котла 3. Вследствие

конденсации пара сосуд

постоянно заполнен конден-

сатом на высоту дренажной трубки 2. Излишки кон-

денсата по этой трубке сливаются обратно в котел.

Постоянный уровень конденсата в сосуде обеспечивает

постоянное гидростатическое давление в полости под

мембраной 4 дифференциального реле. Полость реле

над мембраной сообщена с водяным пространством кот-

ла и в ней создается давление, определяемое уровнем

221

Рис. 98

Гидравлический

ре-

гулятор

уровня воды в кот-

лах КВВА1/5

Рис 99.

Гидравлический

регу-

лятор давления пара в

котлах

КВВА1/5

воды в котле. Под действием разности

между

по-

стоянным уровнем воды в конденсационном сосуде

изменяющимся уровнем воды в котле 3 мембрана 4

реле деформируется и перемещает рычаг 5. Для урав-

новешивания

начальной разности в гидростатических

давлениях к мембране сверху и снизу прикреплены

грузы различной массы. Регулятор обеспечивает бес-

позиционное регулирование уровня. При понижении

уровня воды в котле давление в верхней полости диф-

ференциального реле

падает и мембрана 4 прогиба-

ется вверх. Рычаг 5 поворачивает струйную трубку 6

усилительного

элемента влево. Вода из насоса посту-

пает в верхнюю полость гидроцилиндра 7. Поршень

гидропилиндра

смещается вниз и

приоткрывает

клапан

8, подача воды в котел увеличивается. Пружина 9 об-

ратной связи стремится восстановить равновесие струй-

ной трубки (сдвинуть ее в среднее

положение),

при

котором вода через отверстие в корпусе усилительного

элемента сбрасывается в

теплый

ящик. Питательный

регулирующий клапан удерживается поршнем гидро-

222

цилиндра в положении, при котором достигается рабо-

чий уровень воды в котле. Регулирующий клапан при

необходимости можно открывать и закрывать вручную

рукояткой 10.

Гидромеханический регулятор давления пара водо-

трубных котлов

КВВА1/5

(рис. 99)

устойчиво

поддер-

живает давление пара при

20—100%-ных

нагрузках пу-

тем плавного изменения подачи топлива и воздуха в

топку котла. В отличие от регулятора уровня он име-

ет измерительный элемент 4 сильфонного типа. При из-

менении

давления пара в котле

сильфон

измери-

тельного элемента 4, воздействуя через иглу 5 на

рычаг 3, поворачивает струйную трубку усилителя

В зависимости от положения струйной трубки рабочая

жидкость поступает в верхнюю или нижнюю полость

гидроцилиндра 10, и поршень 9 через систему рычагов

7 изменяет положение регулирующего органа 8, что

приводит к изменению подачи топлива и воздуха в

топку котла, а следовательно, — к повышению или по-

нижению интенсивности теплопередачи. Настройка ре-

гулятора производится путем изменения сил натяжения

пружин 2 и 6.

В схему автоматического управления газотрубных

паровых котлов

КВАП/5

входят: два реле

РДК

(см

рис. 88), причем реле 5 (рис. 100) срабатывает при

давлении 0,35 и 0,55

МПа

и осуществляет

двухпозици-

онное регулирование, а реле 6 — при давлении

0,56 МПа и используется в качестве аварийного; два

дифференциальных реле 13 и

уровня с конденсаци-

онным сосудом 2; водяной насос 3; вентилятор 11 и

топливный насос 10; электромагнитный топливный кла-

пан 8; клапан сброса 9; трансформатор зажигания 12;

фоторезистор 4 и щит 7 автоматического управления.

При включении котла в работу от щита управления

через магнитные пускатели включаются вентилятор

//,

вал которого жестко связан с валом шестеренного

топливного насоса 10, и водяной насос 3. Реле времени

при пуске котла в течение

10—15

с держит электро-

магнитный клапан 8 закрытым, топливный насос через

клапан сброса 9 перекачивает топливо обратно в рас-

ходную

цистерну.

За

10—15

с вентилятор продувает

топку воздухом, после чего реле времени замыкает

цепь электромагнитного клапана 8 и трансформатора

зажигания

'12.

Рис

100

Принципиальная

схема

системы

управления котла

КВАП/5

В обесточенном состоянии электромагнитный кла-

пан (рис 101) под действием пружины

перекрываег

топливную магистраль При подаче питания на катуш-

ку 3 электромагнитного клапана магнитное поле втя-

гивает сердечник 2 с запорной иглой и

открывает

отверстие

в гнезде 4

корпуса

5, в

рез>льтате

чего

топли-

во поступает к форсунке

Поступившее

в котел топли-

во воспламеняется, фоторезистор 4 (см рис. 100) ос-

вещается

и размыкает свои контакты в электрической

цепи

трансформатора зажигания В случае невоспла-

менения топлива или обрыва факела фоторезистор че-

рез щит

управления

выключает вентилятор с топлив-

ным насосом 10, включает звуковую сигнализацию, и

только после устранения неисправностей установки ее

снова можно перевести на автоматическую работу

Средства автоматизации котельной установки обеспе-

чивают повышение давления пара до 0,55 МПа, после

чего реле давления РДК размыкает электрическую цепь

управления электровентилятора и закрывает электро-

магнитный клапан, прекращая подачу топлива в котел.

Если реле давления РДК не сработает, то при

повы-

шении давления до 0,56 МПа указанную цепь размы-

кает реле аварийного давления 6 При снижении дав-

ления

пара

в котле до

0,35

МПа реле 5 снова

включа-

ет

котел, и он работает, как было описано выше

Насос работает также по системе

«включено—вы-

ключено».

При достижении максимального уровня во-

ды в котле дифференциальное реле 1 размыкает свои

контакты в цепи управления насоса и он прекращает

подачу воды в котел, а при понижении уровня до ми-

нимально допустимого, наоборот, замыкает контакты в

цепи

управления

насоса. Если и при включении насо-

са

уровень

воды падает, реле 13 аварийного уровня

включает на щите

управления

световую

сигнализа-

цию и через

5—10

с котел прекращает работать Уро-

вень воды в теплом ящике котельной установки под-

держивается постоянным обычным

поптавковым

регу-

лятором Котлы, работающие на тяжелом топливе,

обо-

руд\ют

системой автоматического поддержания темпе-

ратуры в расходной топливной цистерне В зависимо-

сти от температуры топлива в цистерне 2 (рис 102)

повышается или понижается давление газов в термо-

баллоне

Мембрана 3 исполнительного элемента ре-

агирует на эти колебания давления: прогибаясь в ту

Рис

101

Электромагнит-

ный топливный клапан

Рис 102

Репляторы

температуры

топлива

или другую сторону, она изменяет проходное сечение

клапана 4, а значит, — и приток греющей среды.

Автоматическое управление автономных водогрей-

ных котлов. Средства автоматизации водогрейных ко-

тельных установок включают и выключают их в зави-

симости от температуры воды в котле, регулируют тем-

пературу воздуха в отапливаемых помещениях, осу-

ществляют

подпитку котла водой при падении в нем

давления, а также защиту при остановке топливного

насоса, погасании факела или невоспламенении топли-

ва. В качестве этих средств используют, как правило,

электромеханические средства

управления,

которые

хорошо зарекомендовали себя в эксплуатации и кото-

рые проще унифицировать для различных паровых и

водогрейных котельных установок. Рассмотрим прин-

цип действия таких средств на примере

огнетрубного

(газотрубного) автоматизированного

вспомогательного

котла

КОАВ200

(рис. 103). К передней части топки

котла крепятся форсунка 5, служащая для распылива-

ния топлива, устройство для его воспламенения и на-

правляющий трубопровод для подачи воздуха. Элек-

трическая часть системы управления котла включает:

регулятор температуры воды 2, фоторезистор 4, транс-

форматор зажигания топлива с электродами зажига-

ния 5, регуляторы температуры воздуха 10 в помеще-

ниях и электродвигатели 12 насосов 11.

103.

Функциональная

схема

системы

К.ОАВ200

управления котла

При установке переключателей на щите управления

в положение «Автомат» включаются: циркуляционные

насосы 11, прокачивающие воду через систему отопле-

ния; электродвигатель 7, трансформатор зажигания в

регуляторы температуры 2, 10. Электродвигатель 7

включает вентилятор 6 и топливный насос 9, соединен-

ный с топливной цистерной 8 и форсункой 5. Топливо

воспламеняется

дугой,

возбуждаемой

трансформатором

между электродами зажигания 3. При появлении фа-

кела в топке фоторезистор 4 своими контактами раз-

мыкает

цепь электродов зажигания. В случае невос-

пламенения топлива контакты фоторезистора удержи-

вают под током цепь электродов зажигания в течение

10 с с момента включения топливного насоса. Если

топливо

не воспламенится за этот период, реле

време-

ни выключает электродвигатель 9. Аналогично дейст-

вует фоторезистор и при обрыве факела.

Регулятор температуры 2 поддерживает температу-

ру горячей воды

80—110°С.

При достижении

110°С

он

разрывает

цепь управления вентилятора, топливного

насоса и трансформатора зажигания, а при снижении

температуры до

80°С

снова включает их в автоматиче-

скую работу.

Регулятор температуры воздуха 10 в помещениях

также работает по принципу

«включено—выключено».

При температуре воздуха в помещении

22°С

он

оазмы-

кает цепь управления циркуляционных насосов 11, а

при снижении температуры воздуха в помещениях до

16°С

снова подключает их к отопительным батареям 13.

Подпитка котла водой из

пневмоцистерны

произво-

дится автоматически через редукционный клапан

срабатывающий при падении давления в котле до

0,18

МПа.

Измерительный преобразователь регулятора

температуры

воды 2, включенный в схему рассмотрен-

ной системы управления, представляет собой термобал-

лон, заполненный ацетоном. При изменении темпера-

туры воды в котле давление паров ацетона передается

через сильфон и шток на

контактную

пластину микро-

переключателя. Последний замыкает цепь управления,

когда температура воды в котле достигает минимально

доп\стимого

значения, и, наоборот, — выключает ко-

тельную установку при достижении максимально допу-

стимой температуры воды. Аналогично действует и ре-

гулятор температуры воздуха 10.

227

Широкое применение в системах управления водо-

грейных

вспомогательных котлов получили автомати-

зированные форсунки АФ65С220 и

АФ65С24;

первая из

них питается от сети переменного тока напряжением

220 В, вторая — от сети постоянного тока напряжением

24 В, что позволяет автоматизировать вспомогательные

котлы и небольших судов, на которых в качестве источ-

ников электроэнергии используют аккумуляторные ба-

тареи и навешенные на главные двигатели зарядные

генераторы.

Автоматизированные форсунки

АФ65С220

(рис. 104)

являются унифицированными агрегатами, у которых в

общем корпусе 5 смонтированы форсунка 1, топлив-

ный насос 4, вентилятор 5, электродвигатель

фото-

резистор и электроды зажигания. Электродвигатель 2

соединен с вентилятором 3 и шестеренным топливным

насосом 4 специальной муфтой и гибким валом. Вен-

тилятор направляет поток воздуха через направляю-

щие в топку, где он приобретает вихреобразное движе-

ние. В топливный насос вмонтированы перепускной и

обратный клапаны. Последний прекращает доступ

топлива к форсунке при остановке котла. Автоматиче-

ские форсунки включают котел при температуре воды

85°С,

выключают его при температуре воды

+95°С

и при срыве факела или

невоспламенении

топлива в

течение 10 с.

Рис. 104 Общий вид автома-

тизированной форсунки

АФ65С220

228

Рис. 105. Электрическая

схе-

ма форсунки

АФ65С220

В электрическую схему форсунки АФ65С220

(рис. 105) входят: электродвигатель

М,

трансформатор

зажигания Т с электродами зажигания

В1,

диодный вы-

прямитель

VI,

фоторезистор

В2

и конденсаторы

С1,

С2. Для включения форсунки переключатель

ста-

вят в положение «Автоматическая работа». Если тем-

пература воды в котле при этом ниже

+85°С,

контак-

ты реле температуры Е1 и Е2 будут замкнуты. Ток че-

рез замкнутые контакты Е1 и Е2 термореле, предохра-

нитель Р и резистор

К2

поступит к диодному выпрями-

телю

VI.

Выпрямительный ток через конденсатор

С7

и резистор КЗ включает реле К4. Реле

К4

замыкает

свои контакты К4.1 в цепи катушки реле КЗ, а послед-

нее, оказавшись под током, размыкает контакты

К3.1,

1(3.2

и замыкает контакты КЗ.З в цепи диода

У2

конденсатора С2, т. е. через резистор

К4

включает реле

К5,

в результате чего заряжается конденсатор С1. По

окончании зарядки конденсатора С1 катушка реле

К4

обесточивается и цепи реле КЗ, а затем и

К5

разрыва,

ются. Однако реле

КЗ

при этом через резистор

К5

еще

в течение

с будет находиться под током, получая

питание ог конденсатора С2. Выдержка времени вклю-

чения реле регулируется резистором

КЗ.

Получив пи-

тание от конденсатора С2, реле К5 на 10 с замыкает

свои контакты

К5.1

в цепи

реле

К2.

Промежуточное

реле

К2

при этом замыкает свои контакты К2.1 в цепи

контактора

К1,

контакты К2.2 и К2.3 в собственной це-

пи и контакт К2.4 в цепи трансформатора зажигания Т.

При

замыкании

контактов

К.1.1

начинает работать

электродвигатель М, обеспечивая подачу топлива и

воздуха в топку котла, а электроды зажигания

В1

вос-

пламеняют топливо. Если топливо не воспламеняется

через 10 с после включения установки, реле К5

,раз-

мыкает свои контакты К5.1 в цепи реле

К2

и автомати-

зированная форсунка прекращает работать.

При нормальном запуске (воспламенении топлива

в течение 10 с) освещенность фоторезистора

В2

увели-

чивается и

сопротивление

его падает настолько, что

сила тока, проходящего через катушки реле

К4,

стано-

вится достаточной для его срабатывания. Реле К4 за-

мыкает контакты

К4.1

в цепи реле КЗ. Контакты пос-

леднего

К3.1

КЗ.2

размыкаются, а КЗ.З в цепи реле

К5

замыкаются. Реле К5 снова получает питание от

цепи управления через резистор

/?4,

и его контакт

К.5Л