Automatizarea Sistemelor de Propulsie Navale Curs

8/10/2019 Automatizarea Sistemelor de Propulsie Navale Curs

1/162

1

SISTEMELE DE COMAND, PROTECIE

I SUPRAVEGHERE LA BORDUL NAVELOR

1. CONSIDERAII GENERALE

Noiunea de de automatizare este un termen complex cu multe valene iconotaii care dea lungul timpului a suferit o serie de nuanri ce au reflectat n moddirect evoluia tiinei i tehnicii.

La modul cel mai general automatizarea unui sistem tehnic presupune realizarealui de o astfel de manier n ct s aib o autonomie n funcionare ct mai mare i

mplicit intervenia operatorului uman sfie ct mai redus.n cazul sistemelor navale automatizrile au jucat un rol esenial n dezvoltatrea i

sigurana transportului modern. Dimensiunile tot mai mari, creterea numrului deagregate i instalaii, a complexitii acestora a fcut ca automatizarea sse impuncaun element esenial.

Condiiile ce au condus la apariia i dezvoltarea sistemelor de automatizarenavale au fost:

progresul tehic care a permis dezvoltatrea de agregate i echipamente dince n ce mai sofisticate, mai fiabile i mai compacte, la costuri din ce n cemai reduse.

necesitatea scderii numrului de membrii n echipaj, care n trecut aveatendina screascdeosebit de mult datoritnumrului mare de agregate iinstalaii existente la bordul navelor;

creterea complexitii echipamentelor, care necesitau reglaje de marefinee i vitezde rspuns ridicat, imposibil de realizat n condiiile reglriimanuale;

necesitatea atingerii unor fiabiliti superioare n exploatare, ceea ceimpunea o reglare continu, mai strict a parametrilor i o mai bunadaptatre a acestora la condiiile de funcionare n mod deosebit atunci cndcondiiile meteorologice erau nefavorabile i reacia peronalului de deservireuman este imprevizibil.

creterea sigurantei n expoatare i reducerea numrului de accidente;necesitatea asigurrii unor condiii mai bune de muncpentru personalul deexploatare, n mod deosebit pe navele cu destinaii special.

Chiar dacprogresul n domeniul sistemelor de automatizare la nivel global esteevident i n continu cretere, la sistemele navale el a fost aplicat destul de lentdatorit:

fiabilitii reduse a echipamentului de automatizare, n condiiile specifice de labordul navelor;


2/162

2

gradului de siguran foarte ridicat cerut echipamentelor de automatizare;erorile de exploatare n domeniul naval avnd de cele mai multe ori urmricatastrofale;

marii complexitii i diversitii de sisteme automate necesare deservirii tuturorechipamentelor de la bordul navelor;

condiiilor deosebite de exploatare;

duratelor mari de nlocuire a sistemelor navale(~25ani) preurilor de cost ridicate; necesitii de reducere treptat a numrului de membrii din echipaje i

creterea calificrii i specializarii acestora, pentru a putea opera sistemele attn condiii normale de exploatare ct i n caz de avrie.

Sitemele de automatizare n perioada de nceput erau n marea lor majoritatemecanice i din acet motiv aveau o serie de inconveniente cum ar fi:

complexitate mare, un numr ridicat de piese, n special mecanisme articulate,aflate n micare;

conineu piese ce impuneau precizii de prelucrare ridicate i aveau costuri maride execuie

dimensiuni mari, prghii de acionare i bare cu lungime foarte mare; fiabilitate relativ sczutdatorituzurilor din cuplele de micare; inerie mare la execuie, datoritmaselor n micare i a jocurilor din articulaii; necesitfore mari de acionare care sfie capabile snvingfrecrile; dificulti majore n transmiterea la distana semnalelor; ntreinere compilcati scump;

singura lor calitate fiind sigurana sporit n exploatare, lucru ce le-a meninut pn nprezent ca sisteme de protecie de rezerv.

Automatizrile la acel moment erau ns puine i dedicate, orientate spre unanume component al agregatului sau instalaiei i de cele mai multe ori locale.

n etapa urmtoares au aprut i s-au impus acionrile hidrauluice, pneumaticei electrice, care spre deosebire de cele mecanice prezintcteva avantaje majore.

Sistemele hidraulice prezint cteva avantaje ce le difereniaz de celemecanice:

fiabilitate crescut, datoritfrecrilor reduse i simplitii constructive;precizie sporit, n mod deosebit pentru acionrile la distan; distanele ntre elementele de comandi cele comandate mai mari; inerii mai reduse; posibilitai de transmitere la distana forelor i momentelor de valori mari; costri de ntreinere mai reduse.

Rmn n continuare suficient de voluminoase , pentru a putea oferi un sistem eficient ipractic n aplica

iile navale. n plus au

i cteva dezavantaje specifice:

necesitconsumuri specifice mari de energie;au inerie mare la execuie; la viteze foarte mici au discontinuiti n funcionare; sunt scumpe, att componentele ct i uleiurile utilizate.Sistemele pneumatice s-au dezvolta simultan cu cele hidraulice vd i ele unele

avantaje: sensibilitate mai redusla vitze mici de acionare; pret de cost mai redus la agentul de lucru, dar mare la componente;


3/162

3

distanele ntre elementele de comandi cele comandate mult mai mari;permit acionri cu viteze ridicate;

Ele au fost i sunt utilizate n sistemele de comand unde forele de acionare suntreduse, comparativ cu cele hiraulice pentru aceeai destinaie avnd dimensiuni maireduse.

Acestea au permis nslrgirea paletei de automatizri, extinderea lor la nivel de

subsistem i au permis unificarea comenzilor de la mai multe sisteme n centre decomandi control situate la distanfatde agregatele comandate.Cobinaii ntre cele mecanice i cele pneumo-hidraulice: pneumo-mecanice; pneumo-hidraulice;

se menin n continuare i n sistemele moderne.Cel mai mare salt n ceea ce privete automatizrile s-a fcut ns odat cu

introducerea sistemelor electrice, acestea oferind: dimensiuni semnificativ reduse; reducerea drastica numrului de piese aflate n micare; fiabilitate mrit;

posibiliti mari de preluare, prelucrare i transmitere a semnalelor; posibilitatea transmiterii la distanta comenzilor, farrestricii deosebite; consumuri specifice reduse de energie. costuri mai reduse.

Dezavantajul lor major fiind acele al realizrii unor fore de acionare modeste iprezena n unele dispozitive a unor piese n micare (relee). Din acest motiv sistemelemoderne de automatizare sunt n marea lor majoritate electrice n partea de preluare,transmitere i prelucrare a datelor i pneumo-mecanice sau hidraulice n partea deexecuie. Utilizarea energiei electrice la bordul navelor a dus la apariia centraleorelectice cu sistemele lor specifice de producerea, transport i distribuie. Acestea aufcut ca numrul de sisteme i compleitatea acestora screasc.

Apar n aceastperioadsistemele moderne de automatizare, centralizate carepermit comanda supravegerea i protecia tuturor agregatelor i instalaiilor de la bordulnavelor. Dimensiunile acestora sunt ns relativ mari, preurile de cost ridicate, iarfiabilitarea relativ sczut.

Apariia calculatoarelor i a circuitelor electronice ridicgradul de autonatizare laun nou nivel (superautomatizare). Componetele electrice puin fiabile, de dimensiunimari, ce conin elemente n micare sunt nlocuite. Astfel dimensiunile scad foarte mult,gradul de concentrare i fiabilitaea cresc iar consumurile specifice i preurile de cost sereduc foarte mult. La ora actual este de neconceput o nav fr centralizarea iautomatizarea sistemelor de la bord. Aceasta a dus la creterea siguranei i

mbuntirea condiiilor de la bordul navelor.

Superautomatizarea cuprinde la ora actualtoate toate compartimentele navei:sisteme navigie automat; compartimente main fr supravegere continu U.M.S. (unattended

machinery space):o parialnumr redus de carturi;o frcart la main.

sisteme automatizate de ncrcare descrcareGradul cel mai nalt de automatizare n domeniul naval a fost a fost atins n

compartimentul main unde sistemele automate pot lua la ora catual integral rolul


4/162

4

operatorului uman. S-a ajuns astfel ca conceptul de automatizare sse generalizeze imai mult astfel n ct el scuprindi siteme de monitorizare.

Schema bloc a unui astfel desietm de monitorizare este prezentatn figura 1

Fig. 1

Un sistem de monitorizare a funcionrii motorului poate ndeplini mai multefuncii:

funcia de protecie (sau preventiv), cu cele trei aspecte ale sale:supraveghere, alarmare i oprire automat a funcionrii, dac stareasistemului tehnic o impune;

analiza i diagnosticarea, care conduc la depistarea cauzelor generatoare dedefecte;

predicie.Astfel, informaiile prelevate pot fi canalizate de la simpla supraveghere lapredicie, adic stabilirea unei soluii de intervenie care poate preveni i eliminadefeciunile.

ntruct monitorizarea reprezint un nivel superior n evoluia sistemelor decontrol i supraveghere, distingem urmtoarea ierarhizare a acestor sisteme:

funcionarea pn la defectare: este specific sistemelor tehnice cu un preredus i care sunt, de obicei dublate; ntreruperile n func ionare suntinsignifiante, iar timpul afectat este scurt; n acest tip de monitorizare, se indicapariia unei defeciuni prin semnalizarea post-factum (dup apariiadefeciunii);

monitorizare predictiv: este indicat sistemelor tehnice complexe, a crorntreinere se caracterizeazprin efectuarea periodicde revizii, la intervale detimp stabilite prelucrnd statistic evoluia unui eantion de sisteme tehniceidentice; monitorizarea, periodic sau continu, va fi va fi dirijat ctreelementele componente a cror defectare are consecine asupra funcionrii

ntregului sistem; acest tip de monitorizarea presupune:o urmrirea i nregistrarea parametrilor specifici fenomenului;o compararea acestora cu cei pentru condiii normale de funcionare;


5/162

5

monitorizarea preventiv: se recomand sistemelor tehnice cu funcionarecontinu, pentru care ntreruperile accidentale au urmri economice sau tehnicegrave; monitorizarea intermitent, periodic sau continu, a informaiilorreferitoare la starea de funcionare are ca scop:o urmrirea i nregistrarea parametrilor specifici sistemului;o compararea acestora cu:

cei pentru condiii normale de funcionare; generai de programe de simulare pentru condiiile concrete defuncinare;

o luarea de msuri care s reduc riscul apariiei uzurilor premature sau aavariilor.

Schembloc a unui astfel de sistem, cu unele extinderi specifice este prezentatn figura 2.

Fig. 2

SENSORSIGNAL

ENGINEPARA-

METERSSETTING

CENTRALCONTROL ANDMANAGEMENT

UNIT

DATABANK

ENGINESIMULA-

TIONMODEL

FAULT DIAGNOSIS

PERFORMANCEOPTIMISATION

MAINTENANCESCHEDULING

EXTERNAL COMMUNICATION


6/162

6

Acesta asigurdialogul de la distancu experi via modem, dar i intervenia lordirect asupra funciunilor sistemului monitorizat prin modulul de control. Suplimentar,se observ c sistemul ofer posibilitatea crerii unei bnci de date, care

nmagazineazpractic istoria motorului, indispensabiln exploatare.Realizarea monitorizarii unui sistem naval presupune n primul rnd crearea unei

baze de date la bordul navei care spermitanaliza evoluiei parametrilor. Schema bolcnecesarrealizrii unui astfel de de baze de date este prezentatn figura 3

Fig. 3

Sistemele de monitorizare includ programe expert ce utilizeaz baza de datecreatla bord de sistemele automate. Introducerea sistemelor de monitorizare la bordulnavelor a dus la dezvoltatrea conceptului de sistem (motor) inteligent deosebit derspndit n prezent.

Funcie de aciunile intreprinse de acestea la ora actualse pot distinge: sisteme ce prezint doar rezultatele activitii de monitorizare ntr-o form ce

permite operatorului uman sia deciizii, operatorul putnd fi:o la bord, reprezentat de personalul de deservire;o la distan, reprezentat de un grup de experi;

programe expert specializate, care singure pot s intreprind anumite aciunispecifice cu caracter preventiv sau corectiv; eventual supervizate de:o personalul de la bord;o experi de la uscat.

MANUFACTURERSDATA

SHIP TRIALSDATA

OWNER-OPERATORDATA

ENGINE SIMULATIONMODEL

CONDITIONMONITORING

ONBOARDDATABANK


7/162

7

2. FUNCIILE SISTEMELOR

Sistemul de comand - este ansamblul dispozitivelor care asigur operareaechipamentelor i instalaiilor de la bordul navelor. Acesta permite realizareaumtoarelor funcii:

oprirea, pornirea; stabilirea parametrilor de lucru ai sistemului comandat.

Sistemul de protecie este ansamblul dispozitivelor care asigur funcionareaechipamentelor ntr-un domeniu stabilit, astfel nct sfie evidentdistrugerea lor.

Evoluia n timp a sistemelor de automatizare navale a fcut ca dispozitivele deprotec

ie s

fie nglobate treptat n cele de reglaj automat (supraveghere) astfel nct,

acesta snu fie unul de sine stttor.

Sistemul de supraveghere- este ansamblul dispozitivelor care permitmeninerea n funciune a echipamentelor la parametrii optimi de exploatare, n oricecondiii de lucru.

n conformitate cu teoriea sistemelor automate fiecare dintre sistemelemenionate realizeazuna sau mai multe funcii cum ar fi:

1. Comand (aciunea) caracterizat de o mrime de comand i care seconcretizeazprintr-o aciune asupra unor elemente ale sistemului cu scopul modificriiunor parametrii.

Comanda poate fi: continusau cantitativcare asigurmodificare unui anumit parametru; discontinusau calitativcare modifico stare (oprit, pornit).

Dupmodul de realizare al aciunii sunt: comenzi manuale - realizate de operator (fig. 4); comenzi automate - realizate de alte sisteme de automatizare.

Dintre comenzile automate se difereniaz cele programate care presupun oanumitsuccesiune..

Acestea pot fi: continu cnd modificarea mrimii de comand se face dup o lege

prestabilitcontinufuncie de timp; secvenialcnd modificarea mrimii se face discontinuu:O temporizate n pai de timp;O parametrice condiionat de o anumita valoare a unei mrimi.

Duplocul de unde se dcomand aceasta poate fi: comandlocal poziionatpe agregatul n cauz; comanda la distan (telecomand) - realizat cu ajutorul unui lan de

dispozitive. specifice.


8/162

8

Fig. 4

2.Reglarea reprezintaciunea de setare a unor parametrii la valorile prescrise.

n sens larg, reglarea presupune compararea valorii mrimii (msurate) cu o o valoaresetati generarea unei aciuni care smenincele doua valori ct mai apropiate.Dupmodul de reglare poate fi:

manual- cnd aciunea este efectuatde un operator; automat- cnd se face de ctre un sistem de automatizare.

Observaii: pentru realizarea reglajului automat este imperios necesar msurarea

mrimii a crei valoare se dorete a fi reglat;orice sistem de reglare poate da mrimea furnizatde aceasta putnd fi la

rndul ei mrime de intrare pentru un alt sistem.

Clasificarea prezentati observaiile scot n evidencreglajul poate fi efectuatn doumoduri:

reglaj n circuit deschis, cnd mrimea de comand este doar transmiselementului de execuie;

reglaj n bucl sau circuit nchis (feed-back), cnd mrimea rezultat n urmacomenzii este comparat cu cea prescris rezultnd o bucl de reacie carepermite corectarea erorii dintre ele.

Observaii: un astfel de sistem de reglaj permite i realizarea proteciei; toate sistemele automate sunt sisteme de reglaj n buclnchis.

3. Execuia aciunea prin care se materializeazun parametru al sistemului.De cele mai multe ori funcia de execuie este realizatde un element motor care

efectueazo aciune materializat fizic printr-o mrime de ieire.

4. Protecia- este o funcie care permite meninerea parametrilor ntre anumitelimite de exploatare care snu provoace distrugerea acestuia.

Dupmodul de realizare, protecia se poate face:prin reglare:


9/162

9

o automat;o manual;

prin semnalizare, cnd este anunat intrarea parametrilor ntr-ozonpericuloas.

5. Controlul - presupune verificarea permanent a parametrilor. Acesta se

realizeaz prin msurarea mrimilor ce caracterizeaz activitatea supuscontrolului i verificarea ncadrrii lor ntre anumite limite specificate.

6. Msurareapoate fi: continucnd valorile sunt transmise continu; discretcnd valorile sunt transmise la intervale:

o de timp;o din mrimea de msurat.

Observaii:1. Termenii utilizai i semnificaia lor, a suferit o continuschimbare, n

strns legtur fiind cu evoluia sistemelor automate i progresul tehnic ngeneral.2. Unele funcii ale sistemelor de reglare se ntreptrund:

reglarea presupune, msurare i control; controlul presupune msurare; protecia presupune, msurare, n unele cazuri chiar reglare.

3.Rolul sistemelor, n mod deosebit al celor de comand i execuie poate firelativ, important fiind la ce scarse privete procesul.

Exemple

1. Schema bloc a unui sistem de reglaj automat

Fig. 4

S.C. C E.R. E.E. S.A.

R

D.A.E.M.

rx

ix ri xxx = ax mx ex

px

Reactie


10/162

10

S.C. - sistem de comandC - comparatorE.R. - element de reglajE.M. - element de msurareE.E.-element de execuieS.A.- sistem automatizat

R - regulatorD.A. - dispozitiv de automatizarexi - mrime de intrarexr - mrime de reaciexa- mrime automatizarexm mrime motoarexi- mrime ieirexp - mrime perturbatoare

2. Schembloc pentru un sistem deschis

Fig.53. Schema bloc pentru funcionarea unui element de msurare

Fig. 6

T - traductorE.C. - element de conversie i prelucrare a semnalului primarE.T. - element de transmitereE.I. - element de indicare

ixS.C. E.E. S.A.

D.A.

mx ex

px

T E.C. E.T. I

Marimemasurata

Energieaditionala


11/162

11

Exemple concrete

1. Sistem n buclnchisde reglare atemperaturii combustibilului greu

Fig. 7

2. Sistem n bucldeschisde reglare atemperaturii combustibilului greu

Fig. 8

3. Sistem de msurare al vscozitii combustibilului greu

Fig. 9


12/162

12

3. CARACTERISTICILE DISPOZITIVELOR DE DE AUTOMATIZARE

Caracteristica statica unui sistem este reprezentatde legea ( )ie xfx = atuncicnd toi ceilali parametrii ai sistemului rmn constani i sistemul funcioneaz nregim de staionr ( ex i ix nu depind de timp/sunt constante).

a) n cazul cnd sistemul funcioneazpe caracteristica static; eroarea ri xxx =

este nuli sistemul este n echilibru. Sistemele reale nu pot funciona pe o astfelde caracteristic, ea fiind punctual.

b) n cazul n care 0x nseamncsistemul este n dezechilibru, iar regulatorulva modifica ax pn cnd acasta se va stabiliza. n aceste condiii spunem c

sistemul funcioneaz pe o caracteristic dinamic. n acest caz un parametru

deosebit de important al sistemului de reglare automateste timpul de rspuns alsistemului automat sau ntrzieria.

Timpul de rspunseste perioada scursdin momentul aplicrii unei modificri amrimii de intrare pnla atingerea echilibrului static ri xx = .

Este bine cunoscut c orice sistem automat introduce o ntrziere i din acestmotiv este important de tiut cu ce vitezsistemul este capabil srealizeze reglajul la ovariaie a mrimii de intrare.

Timpul de rspuns al sistemului este dependent de capacitatea i rezistenasistemului. Aceste dou mrimi ce caracterizeaz capacitatea sistemului de ainmagazina energie i de a o consum.

Viteza de rspunscaracterizeazcapacitatea unui sistem automat de a urmri omrime variabiln timp.

Aceasta este puternic influenatde:ntrzierea din bucla de reglaj care este perioada de timp msurat

ntre sesizarea unei modificri a mrimii de ieire i aplicarea comenziiorganului organului de reglaj;

ntrzierea la execuie care este dat perioada de timp scurs ntremomentul aplicrii comenzii organului de reglaj i modificarea mrimiireglate.

Atenuarea sistemului este dat de raportul dintre valoarea mrimii

perturbatoare i mrimea msuratde acesta.

Capacitatea de autoreglare caracterizeaz capacitatea sistemului fizic aldispozitivului de automatizare de a regla frca sistemul de contral sntervin.

Stabilitatea sistemului este capacitatea sistemului de a menine mrimeareglatn jurul valorii de reglaj la variaii mici ale mrimii mrimii mrimilor perturbatoare.


13/162

13

4. ORGANIZAREA POSTURILOR I A SISTEMELOR DESUPRAVEGHERE LA BORDUL NAVELOR

4.1. Organizarea posturilor de comand la bordul navei i evoluiaautomatizrii acestora

Modalitatea clasic de organizare a posturilor de comand la navele maritimemoderne este ilustratn figura 10.

Fig. 10


14/162

14

P.C. post de comand: C - central; T - timonierie; L - local.

T.P.D. tablou principal de distribiieR.T. regulator de turaieM.A. motor auxliar diesel generator (DG)G - generator de curentB.C. bloc de comand - comand - alarme, semnalizri, indicaii comune - alarme , semnalizri, indicaii n sistem U.M.S ( unatendend machinery

space)Casificarea posturilor de comandse poate face funcie de poziia acestora fa

de sitemul pe care l deservesc astfel se pot distinge:

Posturi locale:o P.C.L. situate pe agregatele pe care le deservesc, att pentru motorulprincipal (MP) ct i pentru M.A. sau celelate echipamente existente labordul navei.

Posturi cu comandde la distant:o P.C.C. situat n zona median a compartimentului main, este cel mai

important pentru comanda sitemelor de la bordul navei;o P.C.T. situat n timonerie, este utilizat pentru comanda echipamentului de

navigaie al navei i a MP.

4.1.2. Postul de comandlocal (P.C.L.)Este situat n compartimentul mainCM i este postul principal de comandsau

postul de avarie. Operarea MP din postul local de comand se face doar n situaiideosebite:

prima pornire; dupo perioadndelungatde staionare; cnd pornirea nu se poate executa din celelalte posturi de comand.

Este prevzut cu dispozitive pentru efectuarea operaiunilor de baz impuse deoperarea MP:

lansare;

inversare; oprire; reglarea turaiei; modificarea pasului (daceste cazul).

Operarea MP din P.C.L. se face acionnd direct asupra organelor de execuie,specifice fiecrei operaiuni. Dotarea P.C.L. este minimal. Indicatoarele existente fiind

n marea lor majoritate analogice cu prize directe.Postul local de comandde avariere al motoarele M.A.N. & B.W este prezentat n

figura 11.


15/162

15

Fig. 11

Dintre acestea: indicator de turaie;- indicator presiune aer lansare; indicator de sarcin; indicator pas pentru motoarele cuplate la elice cu pas reglabil;

Eventual indicatoare de presiune:

o ulei ungereo aprcire;

indicatoare temperatur:o uleio aprcire.

Panoul P.C.L. este dotat cu o serie de indicatoare: telegraf; semnalizare comand(local, P.C.C., P.C.T); semnalizare viror cuplat; pornire/oprire,viror;semnalizare funcionare electrosuflante.

Sisteme de acionare pentru: lansare-manetaer lansare; inversare manet- inainte/napoi; manetcombustibil.

Pentru M.P cuplate cu E.P.R: sistem de acionare i control mainpas; comand(hidraulic) modificare pas; indicator presiune comand.

P.C.L sunt poziionate la partea frontala MP sau lateral n zona volantului (nultima perioad). Pentru navele care au mai multe MP.; P.C.L. este poziionat pe fiecaredintre ele permind acionarea individuala fiecrei dintre ele. Nivelul de supraveghere


16/162

16

i control n cazul acionrii MP din P.C.L fiind minim i fiind asigurat doar de proteciilede pe motor i instalaiile auxiliare, cele mai multe mecanice i avnd ca mod deoperare, oprirea motorului.

Pentru M.A., P.C.L. este oarecum identic fiind nssimplificat. Lipsesc sistemelede inversare i sunt prezente acionrii pentru sistemul de preungere.

4.1.2. Postul central de comand(P.C.C.)

Postul central de comandeste soluia modernde comanda M.P. i a tuturoragregatelor din CM (compartimentul main) frde care la ora actualnu mai este deconceput un sistem naval de propulsie modern. El concentreaztoate comenzile tuturoragregatelor din C.M. i n plus semnalizrile i sistemele complexe de automatizare iprotecie. Este de regulamplasat n C.M n zona platformei medii a MP, de regul laacelai nivel cu P.C.L izolat fonic i termic de acesta.

Cel mai frecvent organizarea acestuia este realizat aa cum este prezentat nfigura 12. iar n figura 13 este prezentat unul dintre tipurile de panou de comand

recomandate pentru motoare Sulzer

Fig. 12

Avarie

G.Ax

T.G.

T.D.inst. princ.

D.G. 1

Sinc.

D.G. 2

T. D.inst. aux

P.C.C.

P.O.

Pcald.

Pinst.

P.M.P

P.S.MP

P

C.E

M.P.

T.P.D

P


17/162

17

T.D. inst tabou de distribiie pentru instalaii principaleP.O post operatorD.G. tablou DGP panou de comandP.M.P. panou comanda M.P.P.S.M.P. panou supraveghere MP

P.M.P. panou comandi semnalizare MPP.inst. panou comandi semnalizrii instalaiiT.P.D. tablou principal de distribuieP cald panou indicatoare i comandcldareT.G. tablou turbogeneratorG.Ax tablou generator pe axSinc. tablou sincronizare generatoareAvarie tablou generator de avarieP.C.E. panu comanda centralelectric

Fig. 13

Fucie de gradul de automatizare al navei din P.C.C se poate realiza, comandaM.P., fiind o prelungire a P.C.L, la care se adaug comanda de la distan a tuturorinstalaiilor i agregatelor din C.M. mpreun cu toate indicaiile i semnalizrilenecesare pentru funcionare a acestora n condiii de siguran.Sistemele moderne, conin n plus aparatur de supraveghere, automatizare,

nregistrare i protecie incorporatn panourile prezentate sau n altele suplimentatre.n P.C.C., P.M.P. deservete motorul principal i conine:

aparaturde comand(telegraf); aparatur de supraveghere a tuturor parametrilor importani pentru

funcionarea M.P semnalizare opticacustic; aparatur de supraveghere automat sisteme centralizate de achiziie de

date i stocare (cu calculator); panouri sinoptice sau scheme funcionale digitale afiate pe monitoare.

n figura 14. este prezentat schema generic de principiu propus de firmaM.A.N &B.W. pentru realizarea unui P.M.P., schemcare dupcum se poate observaeste asemntoare cu cea specificmotoarelor Sulzer (fig. 13).


18/162

18

Fig.14

1. spaiu pentru montarea aparatului de supraveghere;2. tahometre pentru turaia turbinelor3. indicatoare luminoase pentru:

nainte napoi operare de urgensens greitviror cuplat valvulprincipalOM valvulprincipalOFF control la distanstop avarie

4. tahometru pentru MP5. contor rotaie

6. butoane pornire i lmpi de semnalizare7. spaiu pentru butoane operare echipamente MP8. butoane pentru resetarea limitrilor:

oprire; reducere turaieprogram ncrcare

9. telegraful mainiicu manetlansare frpentru cele cu sistem automat


19/162

19

10. indicatori parametrii eseniali: presiuni:

o baleajo ulei ungere ( ev. rcire) lagre paliere/cameo apcilindrio apde mareo

comb. nainte/ dupfiltruo aer lansareo aer comand

temperaturio apricire cilndrio ulei baleajo apde mareo comb. intrare motor/tancuri

viscozitate combustibil indicator fum MP

P.C.E deservete DG/TG/Gax/Avaria parametrii motoarelor/agregatelorauxiliare, presiuni, temperaturi, turaii i pe navele automatizate conin sistemul desupraveghere al centralei electrice (figura 15) care permite:

pornire/oprirea DG funcie de condiiile de exploatare: cuplarea TG prin repartitor de sarcin; cuplarea/decuplarea Gax la atingerea parametrilor de funcionare; optimizarea ncrcrii i managementul puterii electrice la bordul navei; pornirea/oprirea/auto pompelor din instalaii.

Fig. 15


20/162

20

Sistemele de comand pentru DG,TG,GAx se gsesc n T.P.D (fig. 16) nblocseciile corespunztoare fiecruia dintre agregate.

Fig. 16

Fiecare blocsecie permite operarea echipamenteleor specifice de la distani nregim automat prin intermediul P.C.E. Fiecare blocsecie care permite controlul unuiagregat (figura 17) contine:

aparate de indicare a parametrilor electrici:o tensiune;o intensitate;o putere activa;o putere reactiv;o frecven; butoane reglare/operare:o control turaie;o premagnetizare;o cuplare/decuplare din reea; semnalizatoare:o alarme;o moduri de lucru.

P inst. conine cel puin aparate indicatoare aparametrilor din instalaiile existente n CM i panou debutoane pornit/oprit/auto(stand-by).P. cald. - conine instalaiile de comand isupraveghere al cldrii.

Sistemele moderne de supraveghere pot smenin instalaiile de propulsie n funciune frintervenia operatorului uman U.M.S.

Fig. 17


21/162

21

4.1.4. Postul de comanddin timonerie (P.C.T)

Este amplasat n comanda de navigaie a navei. Aceasta este situat la parteasuperioar a castelului, deci comanda din timonerie se poate face doar la distani

este operatde personal necalificat. Operarea din P.C.T se poate face n douvariante:1. comand indirect - prin intermediul telegrafului n P.C.C sau P.C.L.-comandexecutatde personalul calificat de la main;

2. comanddirect- comanda este executatdirect prin intermediul sistemuluide automatizare.

Constructiv pupitrul de comand din P.C.T aferent MP arat ca n schemaprezentatn figura 18.

Fig. 18

El conine telegraful de comandpentru modurile de operare: comand P.C.C control P.C.T

Pentru modul de operare comand rolul telegrafului este acela de a transmitecomanda, ntreaga sarcin ce privete operarea revine operatorului de la main caretrebuie efectueze manevrele solicitate.

Controlul direct presupune o serie de sisteme de automatizare care s permitofierului de punte scomande motorul n condiii de deplin siguran fr interveniaofierului de la main. Pentru aceasta sistemul trebuie spermit:

pornirea/ oprirea MP (care presupune lansarea MP- operaie dificil ce serealizeazcu aer;

accelerarea /decelerarea MP ce trebuie realizat programat pentru a evitasuprasolicitrile MP;

operarea n caz de avarie cu supravegherea programelor de ncrcare i aproteciilor;


22/162

22

inversarea MP pentru cazul cu:o pas fix;o pas reglabil.

*Sistemele cu pas reglabil presupun moduri de operare particulare: combinator; economic; turaie constant( generator pe ax);

comutarea comenzii:] P.C.T P.C.C. P.C.TP.C.L.

Pe panoul de comandsunt necesare aparate indicatoare pentru: turaie; sarcin; viteza de deplasare a navei.

Sisteme de semnalizare pentru parametrii eseniali de funcionare ai M.P i aiinstalaiilor vitale:

presiune aer lansare; presiune, temperatur ungere- aprcire; limitare turaie; limitare moment (ncrcare):

Funciile realizate de programului de comandutilizat pentru comanda directaM.P. din P.C.T sunt:

evitarea turaiilor critice; protecia la suprasarcin; limitarea sarcinii; reducerea turaiei;

oprirea/oprirea M.P.; ncrcarea programata motorului; lansarea/Inversarea M.P;.

4.1.5. Transferul comenzii

Operarea la bordul navei, se bazeazpe un set de prioriti care stabilesc modulde preluare al comenzii ntre posturile de comand existente,funcie de condiiileconcrete din exploattare. Regulile de bazcare stabilesc modul transfer a comenzii sunturmtoarele:

P.C.L.- poate prelua comanda n orice moment fr confirmare de laP.C.C i P.C.T;

P.C.C - poate prelua comanda de la P.C.L i P.C.T. cu confirmareaacestora;

P.C.T. - poate prelua comanda doar cu confirmare; P.C.C. - poate transfera comanda att la P.C.L ct i la P.C.T.

Pentru transferul cu confirmare comutarea efectiv a comenzii nu se face dectdupce personalul din postul unde se realizeaztransferul confirmoperaiunea


23/162

23

4.2. Sistemele de suparveghere (automatizare) la bordul navelor i evoluiaacestora

4.2.1. Generaliti

Sistemele de supraveghere existente la bordul navelor au evoluat si s-au extinsfoarte mult n ultimul timp. La ora actual ele sunt integrate n marea majoritate asistemelor de comandi au preluata i cea mai mare parte din funciile sistemului deprotecie.

Sistemele de supravegherea au rolul de a urmrii n permanenanumii parametriieseniali ai sistemelor pe care le deservesc, cu scopul reglrii acestora astfel n ctfuncionarea acestora sfie optim.

Gradul de realizare a supravegherii sitemelor navale a evoluat continuu, i funciile

diversificat i amplificat, astfel de la supravegherea unui unui singur parametru(regulatorul de turaie), n prezent sistemele modernene sunt capabile s realizezesupravegherea automat la nivel global a tuturor parametrilor importani n condiiivariate de exploatare.

Supravegherea n sensul cel mai larg presupune: msurarea parametrilor ce trebuiesc urmrii;controlul ncadrrii acestora n anumite limite impuse; afiarea sau/i dupcaz nregistrarea acestora; realizarea reglrii;semnalizarea strii (normal/avarie).

Pararmetrii supravegheai cei mai des ntlnii la sistemele navale sunt

turaia; putere; temperatur; presiune; tensiunea ; frecvena; debitul; flux (de egulprezent/absent) nivelu.

4.2.2. Clasificarea sistemelor de supraveghere (automatizare)

O clasificare a sistemelor de supraveghere este greu de fcut la ora actualdeorece odat cu trecerea timpului termenul i-a mbogit continuu semnificaiacuprinznd un numr din ce n ce mai mare de sensuri i astfet ceea ce acum civa ani(20) nsemna automatizare n prezent reprezint doar o component a sistemelorcomplexe din prezent.


24/162

24

1. Supravegherea cu ajutorul instrumentelor convenionale: locale P.C.L pe toate instalaiile; la distanP.C.C P.C.T;

utiliznd aparaturcu indicare continu *Supaveghere realizatcu operator.

2. Supravehgerea cu dispozitive electrice/electronice: la distanP.C.C, P.C.T; locale P.C.L.(mai rar);

utililiznd aparturcu indicare: continu; secvenial;

afiare: cu indicatoare cu cadran analogic; digitatl; cu lmpi de semnalizare;

control i comandcu:

tablouri cu relee;module integrate; calculator.

*Supraveghere automat, centralizat.

3. Supravegherea duplocul unde semnalizeaz; locale la distan- centralizat.

4. Supravegherea dupnumrul de puncte de supraveghere; individuale; n mai multe puncte;

o individuale;o selectabile:

o manual;o programat (sisteme de exploatare)

5. Supravegherea dupmodul de realizare:cu indicare:

o analogic;o digitat

citire:o continu;o intermitent.

dotarea cusisteme de nregistrare:o frsisteme de nregistrareo cu inregistratoare

o maini de scris automate;o calculatoare

benzi magnetice; memorare pe discuri magnetice ii imprimante;


25/162

25

6. Supravegerea dupmodul de dotare cu uniti de calcul: frcalculatoare;cu calculatoare.

4.2.3. Scheme bloc pentru sistemele de supraveghere (automatizare)1.Schema bloc pentru sistemele de comandi supraveghere automat

Fig. 19


26/162

26

2. Sistemul de monitorizarea alarmelor i de nregistrarea parametrilor

Fig. 20

3. Schema bloc de comandi supraveghere pentru un MP+E.P.F (operare)

Fig. 21


27/162

27

4. Schema bloc pentru comandi supravegherea unui MP+E.P.R (operare)

Fig. 22

5. Schema bloc pentru sincronizarea automata dougeneratoare de punerea n lorin paralel

Fig. 23


28/162

28

5. SISTEMELE DE AUTOMATIZAREA

ALE MOTORELOR PRINCIPALE NAVALE

La bordul navelor automatizarea funcionrii motorului principal de propulsie esteprincipalul deziderat ce a fost urmrit dealungul timpului. Deoarece acesta funcioneazcontinuu perioade lungi de timp, n condiii ce pot diferii esenial de la o zon denavigaie la alta, automatizarea funcionrii lui a fost un obiectiv urmrit constant deconstructorii navali pentru creterea gradului de confort la bord i sigurana navigaiei.

Evoluia sistemelor de automatizare a fost impus i de numrul crescut deechipamente necesare, pentru:

buna funcionare a motorului principal, creterea gradului de confort la bordul navelor; mrirea sigurantei n exploatare;

i de tendina generalde optimizare a costurilor de exploatare.Funcie de: tipul de nav: zona de navigatie: sistemul de propulsie adoptat

exist la ora actual n funciune o varietate foarte mare de sisteme de automatizarencepnd cu cele calasice la care roul principal este deinut de operatorul uman pnlacelele moderne conduse de sisteme complet automatizate care nu mai necesit

intervenia personalului de deservire. Cele mai des ntlnite sisteme sunt la ora actualcele hibride (U.M.S.) care au un grad ridicat de automatizare dar lucreaz subsupravegherea indirecta persomnalui care n aceste condiii se ocup n principal cu

ntreinerea echipamentelor i instalaiilor.Prezentarea efectuat n continuare va cuprinde descrierea principiilor generale

de automatizare i prezentatrea ctorva soluii mai des ntlnite n exploatare.Tipurile cel mai des ntlnite de sisteme de automatizare sunt de regul

particularizate n funcie de tipul de propulsor i cazurile particulare n care el esteantrenat:

elice cu pas fix (E.P.F); elice cu pas variabil (E.P.R)

o

combinator;o economic;o cu turaie constant.

Indiferent de tipul de sitem de automatizare acesta trebuie s realizezeurmtoarele funcii:

lansarea (pornirea) M.P. inversarea (stabilirea sensului de rotaie a propulsorului); ncrcarea (acelerarea) M.P.;evitatrea turaiilor critice;


29/162

29

protejarea la suprasarcina M.P meninerea constanta unei turaii impuse;decelerarea M.P.oprirea M.P. operarea n caz de avarie;operarea de urgenpentru situaii deosebite;

Cea mai important dintre funciile sistemului de automatizare este regalareaturaiei care presupune n principal asigurarea unui regim optim de accelerare idecelerare astfel n ct motorul snu intre n suprasarcin. Marea majoritate a sitemelorde automatizare utilizeazpentru aceasta viteze de cretere a turaiei sau/i a pasuluifixe n dousau trei trepte pe care funcie de condiiile de funcionare le poate modifica.

Astfel n perioada de nceput se alege o vitezde crete mare, dup care se trece latrepte inferioare funcie de un anumit parmetru.

Reglarea ncrcrii M.P se realizeaz prin variaia cantitii de combustibilinjectate n motor. Pentru limitarea nrcrii si evitaterea regimului de suprasarcin seutilizeazcurba limitde sarcincare este specificfiecrui motor n parte.

Curba limitde ncrcare- reprezint variaia sarcinii maxime a unui motor cucantitate de combustibil injectat (dat de poziia organului de reglaj al pompei deinjecie). La nave deoarece sarcina este dependentstrict de turaie se poate obine olegturdintre turaie (sarcin) i poziia organului de reglaj.

Limitarea sarcinii fiind obinutinut prin stabilirea unei cantiti maxime decombustibil (poziie maxima organului de comandal pompei de injecie) ce poate fidebitat pentru o anumit turaie/sarcin astfel ca MP s nu intre n regim desuprasarcin.

ntruct este greu de msurat puterea sau momentul la arbore la sistememe deautomatizare mai vechi se impune limitarea poziiei maxime a organului de reglajdependent de turaia arborelui, metod mai puin eficient deoarece pentru aceei

turaie sarcina mai este dependenti de:pescajul navei; gradul de ncrcare al corpului; condiiile de navigaie:

o cureni marini;o vnt;

ceea ce duce la durate mari de accelerare prin setarea unor viteze reduse acoperitoarepentru toate cazurile.

Modurile de ncrcare utilizate sunt: ncrcare progamattemporizat(progam de timp) prezentatn figura 24; ncrcare programatlimitatde:

o turaie;o sarcin;prezentatn figura 25.

Sistemele mai vechi utilizeaz ncrcarea temporizat iar cele moderne pe cealimitat funcie de puterea la rbore. Sistemele moderne n plus fat de limitarea

ncrcrii mai limiteaz i ali parametrii importani ai motorului astfel ca acesta sfuncioneze n regim optim. n plus la sistemele cu propulsor cu pas reglabil se mai alic


30/162

30

limitri i optimizri ale funcionrii i din maina pas care nbuntete i mai multcondiiile de funcionare ale M.P.

Fig. 24

Fig. 25

40%

(90%)

(100%)

M.C.R

30 timp [min]

comand[%]

Viteza I

10

Viteza lI

Viteza I urgena

(40%)

90% 100%)

Putere/Turaiei max

100%Putere

timp [min]

Viteza I

Viteza lI

Viteza I urgena

Putere/Turaie min


31/162

31

Schema de principiu modern propus de firma Nordcontrol pentru un sistemcomanda M.P cuplat cu un propulsor cu pas reglabil este prezentatn figura 26

Fig. 26

Pentru cazul cnd motorul este cuplat cu elice cu pas reglabil sistemul comandaoperatorului este transmis sistemului de automatizare care genereaz o pereche devalori optime att pentru turaie ct i pentru pas, astfel nct solicitarea motorului sfieoptim. La fel ca i n cazul turaiei sitemele de automatizare utilizeazviteze presetatepentru modificarea pasului, doar c de aceast dat modificarea acestora se face sifunctie de comanda pentru turaie. Sistemele cu elice cu pas reglabil sunt multrspndite la ora actualdatoritmultiplelor avantaje pe care le ofer:

inversare rapidi uoarprin modificarea pasului; lansarea uoara M.P. cu elicea puspe pas zero (disc)


32/162

32

posibilitatea meninerii turaie constante la M.P. la o valoare care spermitfuncionarea acestuia cu randamente ridicate

modificarea vitezei de deplasarea a navei frmodificarea turaiei M.P.doar din pas;

meninerea n funciune a G.Ax chiar i la viteze reduse ale navei.

Corelaia dintre turaie i pas este pentru sistemele cu pas reglabil de formaprezentatn figura 27.

Fig. 27

Dependena dintre turaie i pas la sistenmele moderne este funcie de modul delucru selectat, moduri impuse n principal de prezena generatorului pe ax:

combinator; economic; turaie constant;

Aceste moduri de lucru permit utilizarea M.P. la parametrii optimi de funcionare imeninerea n funciune a generatorului pe ax, dotare generalizat n prezent la navelede construcie mai recent. Deoarece generatorul pe ax trebuie s furnizeze curent lafrecvenconstant(frecvena se sincronism) este de preferat ca acesta sse roteasccu turaie constant. Meninerea constanta turaiei motorului indiferent de sarcin, esterealizatde regulatoarele de turaie ale M.P. care nu pot face acest lucru cu suficientacuratee i din aceast cauz generatoarele pe ax sunt echipate cu propriile lorregulatoare de frecven/turaie. Prezena mainii pas contribuie la realizarea acestuideziderat, oferind o buclsuplimentarde reglaj.


33/162

33

Schema de comanda mainii pas pentru un sistem de automatizare Nordcontroleste prezentatn figura 28

Fig. 28

La fel ca i n cazul turaiei se impune o vitezde cretere/ descretere a pasuluicare ulterior este ajustat funcie de turaiile limit impuse de sistemul de reglare alturaiei.

Sistemul de automatizare prezentat opereaz n mai multe moduri realizndoptimizarea funcionrii astfel:

1. Combi este modul clasic de utilizarea pentru operarea sistemelor cu pasreglabil. Utiliznd combinatorul motorul este ncrcat sub curba limit desarcinastfel ca solicitrile motorului sfie reduse. Corelaia realizatntreturaie i pas este prezentatn figura 29.

2. ECO - este un caz particular a funcionrii cu combinator cnd sistemul deautomatizare regleazpasul/turaia, astfel nct solicitrile sfie minime iconsumul de combustibil redus (fig. 30). Acest mod de operare esteputernic influenat de condiiile de navigaie:

ncrcare corp nav; ncrcare nav; condiii meteo.


34/162

34

Fig. 29

Fig. 30


35/162

35

3. Turaie constant- este modul de operare preferat cnd nava are cuplatgenerator pe ax i efectueazmanevre. n aceste condiii sistemul automatmenine turaia constant, iar modificarea vitezei de naintare a navei esteobinutnumai din modificarea pasului.

Fig. 31

4. Pas fix- este modul de operare comun specific sistemelor cu elice cu pasfix cnd reglarea vitezei navei se face doar prin intermediul turaieimotorului.

/

Fig. 32


36/162

36

Automatizarea realizatde firma Nordcontrol nafarde modurile de funcionarepreselectabile impune i limitri ale specifice pentru realizarea funciilor de bazale unuisitstem de comandnaval:

Limitrile impuse de sitemul de automatizare pentru controlul turaiei sunt:

1.Viteza de cretere maxim acceptat de sistemul de automatizare pentru ceidoi parametrii de bazreglai:pentru turaie 3,7 rot/min/sec; pentru pas 3,6 p/sec.

2. Limitarea termicde sarcinAcesta se bazeazpe definirea unui indice de ncrcare termiccomform

schemei din figura 33, n funcie de care valoarea comandat a turaiei esteredus asfel n ct turaia transmis la regulatorul de turaie s nu provoaceintrarea motorului n regim de suprasarcin.

Fig. 33

Acest indice de ncrcare termic este definit n funcie de puterea la arborepentru care se definesc dou limite una de ncrcare puterea minim la caremotorul este considerat rece (40% indice de incrcare termic i pentru cazulconcret 5.6 MW) i una de ncrcare mare (12.6 MW) la care motorul esteconsiderat cald. Limitarea ncarcrii se face aa cum se poate vedea n figura 34impunnd viteze de cretere ale indicelui de ncrcare diferniate pentru zona de

nclzire a motorului (15%/min ntre 5.6 i 12.6 MW) i una mai mic (5%/minpeste 12.6 MW) cnd motorul este cald. n momentul n care programul de

ncrcare este resetat indicele de ncrcare termic este setat 100% astfel ca laregulator este transmis direct turaia prescris de operatoar fr restricii maipuin cea de supraturare, care acioneazn orice condiii.


37/162

37

Fig. 34

3. Eviatrea turaiilor critice (40-42 rot/min). Sistemul ignor comenzile ndomeniu critic i ateaptcomenzi n afara domeniului.

Fig. 35


38/162

38

4. Regulatorul ine turaia msuratn apropierea celei comandate active.

5. Limitatori de ncrcare.5.1. Limiteaz cantitatea de combustibil cnd presiunea aerului de baleaj estemic(fig. 36) pentru a evita:

fumul n exces exces de aer mic; temperatura mare a gazelor de evacuare.

Fig. 36

5.2. Limitarea turaiei este necesar

din acelea

i cauze ca

i cea pentru

presiunea de baleaj

Fig. 37


39/162

39

6. Controlul prin pas a suprasarciniiDacnecesitatea de reducerea turaiei este prea mare raportat la comanda dat

(datorit conditiilor nefavorabile de navigatie) se reduce i pasul elicii pentru a nuprovoca oscilaii periculoase n sistemul de reglare al turaiei. n figura 38 esteprezentat diagrama utilizat pentru calcularea reducerii pasului p pentru o cerere de

modificare

a turaiei i schema de principiu a sistemului de limitare care leagsistemele de cotrol a turaiei i a pasului.

Fig. 38

Diagramele de operare ale motoarelor sunt recomandate de productor i suntrealizate prin intermediul sistemelor de automatizare.

n figurile 39 i 40 sunt prezentate diagramele de operare ale motoarelor MAN &BW cuplate cu propulsoare cu pas fix i reglabil. n plus figurile prezentate mai conin iprogramele secveniale de operare ale dipozitivelor de comand cuplate pe motor pecare sistemele de automatizare trebuie sle acioneze.


40/162

40

Fig. 39


41/162

41

Fig. 40


42/162

42

Sistemul automat care controleaz motorul principal monotorizeaz parametriimotorului i funcie de necesiti poate realiza:

- iniierea alarmelor;- reducerea motorului;- procedura de oprire.Setrile parametrilor pentru aceste proceduri sunt setai de productorul

motorului i de societile de clasificare.Parametrii prevzui pentru reducere/stop i blocarea lansrii sunt monitorizai isemnalizai n grup.

Procedurile menionate sunt semnalizate prin alarme i lumini de semnalizare degrup i individuale funcie de problema detectat. De regul programul semnalizeazapariia problemei dup care cu o ntrziere (120s/30s) iniiaz actiunea specific. nperioada de ntrziere operatorul; avnd posibilitatea s reseteze programul. Ambelesemnalizri persistpnla ncetarea alarmelor ce le-au provocat.

Stop avarieprogramat: Presiune ulei circuitul principal 850C; Temperaturaprcire cilindrii T>960C; Turaie n> 80 rot/s.

Reducere turaie avarieprogramat: Presiune ulei circuitul principal750C; Debit ulei rcire pistoane 750C;

Temperaturulei circuit principal >600

C;- circuit came>700C; Temperaturulei rcire pistoane >700C; Temperaturlagre paliere > 800C; Temperaturgaze de evacuare > 4600C.

Pornire blocatdin P.C.C.: M.P. cu comandn P.C.L.; start ratat de 3 ori; inversare ratat;oprire ratat; aer lansare < 16 bar; aer serviciu (instrumental)


43/162

43

6. SISTEMELE DE AUTOMATIZARE ALE CENTRALEI ELECTRICE

6.1 Generaliti

Operarea centrului electric la bordul navei poate fi fcut manual sau automat.Aceastoperare cuprinde douaspecte:

operarea echipamentului de producere a energiei electrice la bordulnavelor;

controlul puterii electrice produse i consummate la bordul navei imanagementul acesteia.

Pentru automatizarea controlului energiei electrice la bordul navelor este imperios

necesar s se realizeze comanda echipamentului de producere a energiei care uzualpoate fi: motor diesel auxiliar DG;

- MP GAx; turbine cu abur TG; turbincu gaze (mai rar).

Comanda echipamentelor de producere a energiei electrice se poate face localsau de la distan.

Comanda localse realizeazdin P.C.L. al agregatului, iar cea de la distandinT.P.D seciunea aferenta agregatului respectiv.

Comanda echipamentului trebuie srealizeze urmtorrele funcii: pornirea /oprirea motorului DG; reglarea parametrilor de funcionare;supravegherea echipamentului.

Automatizarea centralei trebuie spoatrealiza urmtoarele funcii: scoaterea/introducerea unui echipament funcie de bilanul energetic; punerea n paralel a diverselor generatoare;optimizarea ncrcrii acestora; temporizarea comenzilor funcie de bilanul energetic;supravegherea sistemului.

Sistemul de automatizare prezentat este Nordcontrol i automatizeazun sistemintegrat format din:

2 DG identice; 1 TG ce utilizeazabur produs de preferinde cldarea

recuperatoare(lucreazpreferential n regim de recuperare); 1 GAx ce poate funciona i ca motor.

Panoul sinoptic al automatizrii este prezentat n figura 41


44/162

44

Fig. 41

Acest sistem de comandpoate furniza urmtoarele funcii: comanda START/STOP de la distana DG; conectarea /deconectarea tuturor generatoarelor; controlul automat al puterii cerute;selectarea prioritilor pentru agregatele utilizate; controlul modului de funcionare:

n crcarea egal; ncrcarea optim; ncrcarea optim ciclic; controlul automat al frecvenei agregatului.

supravegherea:o

fiecrui echipament;o a sistemului energetic;

decuplarea consumatori neeseniale; putere prea mare; cerere de cuplare a unui generator.


45/162

45

6.2 Operarea sitemului

6.2.1 Operarea normal

Pentru un astfel de sistem modul de operare este cu SG pe post de generator debaz, TG ca generator auxiliar i cu DG1 i DG2 n stand by.

n aceastsituaie se recomandca TG sfie pus n operare i cuplat pe modulAUTO ncrcat fiind n conformitate cu disponibilul de abur.

SG este setat cu prioritate 1 iar DG-urile cu 2 i 3. Prioritatea 1 este cea maimare, iar 3 cea mai mic. Prioritatea mare nseamn ncrcarea preferenial cusarcin, iar cea mic descrcare preferenial. Aceasta stabilete ordinea deintrare/ncrcare/descrcare/deconectare a echipamentelor nreeaua energetic anavei.

Dac n sistem exist TG de regul acesta are prioritatea cea mai marefuncionnd n sistem recuperativ este de preferat utilizarea lui. Din acest motiv idatoritfaptului cturbinele cu abur au inerie mare la modificarea parametrilor de lucruel se ncarcde regulcu putere maxim(prin repartitor de sarcin).

Funcia de limitare a ncrcri difereniat de presiunea aburului furnizat esteprezentatpentru cazul concret analizat n figura 42

Numai DG1 i DG2 pot s lucreze n stand-by, TG i GAx nu pot fi pornite ioprite de ctre sitemul de automatizare. Indiferent de condiiile de funcionare atta timpct este posibil TG este inut de sitemele de automatizare al centralei electice i cel deproducere al aburului n funciune cu sarcinzero.

La black-out DG cu prioritatea cea mai mare (nr. cel mai mic) va fi pornit primul

dup care vor fi introduse n funciune i celelate agregate care erau pornite nmomentul ntreruperii alimentrii cu energie electric.Operarea normalpentru un sistem de genul celui prezentat este cu GAx+TG.Deoarece functionarea GAx este dependent de turaia motorului sistemul de

automatizare al centralei electrice este interconectat cu cel al MP. Pentru o comandaturaiei sub limita asigurrii puterii electrice la bord, automatizarea realizeazo ntrzierea execuiei de pnla 20 s timp n care unul dintre DG aflat n stand-by este conectat imodul de operare trece automat pe ncrcare egal pentru siguran. Noul DG esteinut conectat pnla decuplarea sa din sistemul de control.

La turaii reduse (sub 40% MCR) GAx nu mai poate funciona i este decuplat dinsistem de ctre automatizare. Puterea furnizatde GAx funcie de turaie pentru cazul

studiat este datde diagrama prezentatn figura 43. Dacmotorul principal este opritsau inversat inclusiv ambreajul este deconectat.Reducerea turaiei motorului principal conduce i la diminuarea eficienei

caldarinei recuperatoare i n acelai timp a TG care i reduce randamentul datoritscderii presiunii aburului. n aceste condiii automatizarea sistemului de producere aaburului pornete n mod automat cldarea cu araztor care menine o presiune de 8bar. Valvula de reglaj TG este inut la o valoare care s permit funcionarea ncontinuare a TG cu ncrcare zero relizatde repartitorul de sarcinel nefiind niciodatdeconectat dacnu a aprut vreo alarm.


46/162

46

Fig. 42

Fig. 43


47/162

47

Modul de operare al sistemului de automatizare funcie de turaia MP i putereageneratoarelor este prezentatn diagrama prezentatn figura 44

Fig. 44

6.2.2 Operarea doar cu TG

Operarea doar cu TG este posibildoar dacnecesarul de energie elctricestemic i toate celelalte agregate au fost decuplate de sistemul de automatizare. n acestecondiii se poate lucra numai cu TG , dar acesta trebuie comutat din ncrcare maxim

n modul de ncrcare controlat de frecven, i cu precauii speciale n ceea ceprivete rezerva de putere a acestuia:

presiunea >8,5 bar; valvula de reglaj cu 15% min. peste valoarea minim.


48/162

48

6.3.3 Operarea cu controlul ncrcrii

1. ncrcarea egal( simetric)

Fig. 45

n acest mod de ncrcare generatoarele sunt egal ncrcate cu sarcin, acestmod de operare fiind recomandat la manevr. Dac ncrcarea medie a grupului estemai mare dect limita maximpentru o perioadde timp un generator DG aflat n stand-by este cuplat, iar dacmedia este mai micdect limita inferioaratunci DG-ul estedecuplat.

Plaja de funcionare a unui DG n acest mod de operare este maxim cuprinsntre puterea maxim i minim spre deosebire de modul optimal care ine limitainferioar la limita ncrcrii optime care este la aproximativ 70% din sarcina maxim(pentru cazul prezentat limta minim pentru egal ncrcare este 140kW iar pentru

ncrcare optim 480kW). Funcionarea motoarelor i a celorlalte agregate la regimuridiferite de cele optime sunt defavorabile, n cazul motoarelor presupune:

- funcionarea cu consumuri specifice mari datorito presiuni sczute de supraalimentare;o excesul de aer redus;

- fum mult.


49/162

49

2. ncrcarea optim(asimetric)

Fig. 46

n acest mod de operare grupul master lucreazntr-o plaja ngustn jurul valoriioptime, iar generatorul slave se ncarccu restul sarcinii.

Cuplarea unui nou DG se realizeazcnd grupul master are puterea peste limitamaxim i generatorul slave este ncrcat peste limita maxim de operare n moduloptim a unui generator (680 kW).

Decuplarea generatorului slave se realizeaz dac grupul master este subncrcarea limit pentru modul optim (480 kW) i generatorul cu prioritate minim dingrup (DG) treceslave.

ncrcarea optim este utilizat pentru creterea randamentului sistemului iprotejarea motoarelor diesel generatoare de funcionarea la regimuri defavorabile. n

general ncrcarea optima unui generator este peste 70% din puterea motorului su.Turbogeneratorul i GAx nu pot fi generatoare slave. Acest lucru este realizatde automatizare. Cnd GAx este n paralel cu un DG, GAx-ul este totdeauna master. Lafel turbogeneratorul are propria logicde funcionare.(cu repartitor de sarcin). Acestanefiind prins n nici unul dintre modurile de operare, el funcioneaz n condiii deeficienmaxima ncrcat la puterea maxim.

Pentru cazul concret simulator ncrcrile optimse sunt: pentru master 480-600 kW; pentru slave 50-600 kW.


50/162

50

Dacn modul optim doar un singur generator funcioneazdatoritputeriisczute, automatizarea modific ncrcarea maxim pentru un singur generator estemodificat680 kW pnla cuplarea generatorului aflat n stand-by.

3. ncrcarea ciclicAcest mod de operare este identic cu cel optim cu diferena c ntre DG se

schimb ncrcarea optim la un anumit interval de timp pentru a nu solicita prea multun singur diesel generator, la fel acest mod nu este recomandat la manevr avndacelai interval ngust de funcionare (480-600 kW), deci rezervde ncrcare redus.

n mod automat la cuplarea modulului auto pentru generator, frecvena estecontrolatautomat de instalaia de automatizare.

6.2.4 Modurile de operare ale generatorelor

Run:Este ON cnd generatorul funcioneaz.

Start: Start manual din sistemul de automatizare posibil numai dacgeneratoruleste REDY i funcia AUTO este oprit. Condiiile pentru ca condiia REDY sa

STOP: Stop manual, care se poate efectua doar dac generatorul estedeconectat de la bare.

In: Este ON cnd generatorul este n bare.

Disconnect: pentru deconectarea generatorului din bare, care presupunescoaterea lui din modul AUTO urmat de deconectare, situaiei n careautomatizarea va descrca generatorul.

Redy: Este ON dac:DG : pompa de preungere este n modul AUTO; controlul la distanal telecomenzii este activat; nu sunt alarme la diesel generator;

SG separator de bare cuplat; sfie aer comandpentru ambreiaj;cuplajul sfie setat pe control de la distant; MP saibturaie mai mare dect cea mimimde funcionare a GAx

(34 rot/min).

AUTO: La cuplarea generatorului n modul AUTO automatizarea efectueaz:pornirea/oprirea, conectarea/deconectarea i ncrcarea generatorului. Cndmodul AUTO clipete nseamn c acesta este decuplat de sistemul deautomatizare datorit apariiei unei probleme la generatorul respectiv. Cndagregatul ce antreneaz generatorul i depete capacitatea de ncrcare unnou generator este pornit i conectat daceste posibil.


51/162

51

Limitarea sarcinii pentru diverse agrgate este deteminat de sistemul deautomatizare astfel:

DG - duppoziia a cremalierei pompei de injecie (poate fi setat100%);

SG dupsemnalul convertorului static de frecvencare impunelimitarea puterii funcie de turaia motorului principal.

Dac la instalaia de antrenare a generatorului apare o alarmi acestaeste n modul AUTO, sistemul de automatizare conecteaz un nougenerator nainte de al deconecta pe cel cu probleme i AUTO trece nmodul flashing.

Diesel generatoarele setate n modul AUTO care nu sunt conectate ntr-operioadde timp sunt oprite.

TG poate fi pornit i oprit doar manual din comanda local.

Alarmele agregatelor de antrenare a generatoarelor sunt:

DG : - FW temperaturieire DG- mare;FW presiune interioarDG mic;Temparatura de ieirea din turbine mareTemperatura la ieire - mare;Temperatura la ieire din rcitor aer admisibil mare;Cderea de presiune pe filtrul de absorbie mare;Temperatura interioarLO DG mare;Presiunea interioarLO DG mic;Temperatura lagre motoare- mare;Temperatura lagre generatoare mare.

TG: - Presiune abur interior TG mic;Temperatur

aer intrare TG mic

;

LO presiune interioarlagre turbin mica;LO temperaturn tanc mare;Presiune abur etanare mic;Nivel condensate mare;Presiune condensator mare.

GAx turaia MP - micMP slow down;MP shut down;

Consumatori neeseniali ON cnd consumatorii neseniali sunt decuplaidatorit puterii foarte mari solicitate n reea. Acetia sunt instalaiile nevitate de la bordul navei:

Aerul conditionat; Ventilatoarele din CM;Sistemul frigorific

High Power ON cnd puterea este mai mare dect cea normal;


52/162

52

GenS/S Request On cnd puterea este mai mare i sistemul deautomatizare trebuie scupleze cu generator aflat n stand-by.

6.2.5 Sistemele de siguranpentru motoarele auxiliare

Sunt montate pe MA i sunt semnalizate n panoul local . Acesta funcioneazcasistem de rezervpentru sistemele de automatizare al centralei energetice i protejeazmotoarele auxiliare la operarea manualsau cnd automatizarea este deconectat.

Acest sistem protejez DG la supraturae care este semnalizat i nu poate firesetatpnla restabilirea turaiei normale.

6.2.6. Alarmele i mesajele sistemelor de automatizare al centralei

Alarme sonore, luminoase cnd:- operarea automateueaz(nu se poate obine o reglare ntr-un intervalde timp prestabilit).

Mesaje:- la operare normal;- cnd operrile normale sau automate sunt cu success executate.

6.3 Sistemul de automatizare al pompelor i compresoarelor

Pentru exemplul studiat panoul de control din PCC al pompelor i compresoareloreste prezenta n figura 47, de la acesta putndu-se comada de la distan majoritateapompelor eseniale pentru buna funcionare a instalaiilor de la bordul navei. n plusacestea pot fi operate i local. Modul de operare al acestora este AUTO/MANUAL.

Fig. 47


53/162

53

6.3.1 Operarea pompelor

1. Modul AUTO

Operarea pompelor n modul AUTO presupune pornire i oprirea lor de ctresistemul de automatizare al centralei electrice care controleaz n plus i urmtoarelefuncii:

realizeazstand-by la presiunea redus; realizeazstand-by la alarme; efectueazrepornirea dupblack-out; efectueazverificarea puterii la pornire i temporizarea acesteia pnla

cuplarea unui generator;Dac apare vreo pertubaie n sistemul de supraveghere (s-a efectuat o oprire

sau pornire local/ s-a activat o alarm) ledul de semnalizare AUTO clipetesemnaliznd cmodul a fost dezactivat

2. Modul Manual

Acest mod este activ cnd ledul AUTO ete stins. n aceste condiii pompele pot fipornite i oprite manual. Chiar i n aceste condiii dac generatoarele sunt n modul

AUTO pompele nu pot fi pornite dac puterea electric disponibil n reea esteinsuficient

6.3.2. Operarea compresoarelor

Principiul de funcionare al compresoarelor este asemntor cu cel al pompelor

1. Modul AUTO

n acest mod de operare compresoarele sunt automat pornite i oprite desistemul de automatizare al centralei electrice n funcie de funcie de presiunea aeruluidin instalaie:

pornete la presiune mai micde 25 bar;se oprete la presune mai mare de 32 bar;

i n plus realizeazsi urmtoarele funcii: verific la pornire bilantul energetic i efectueazo temporizare a comenzii de

pornire; comutciclic comprsorul master cu slave; dac compresorul master nu poate ridica presiunea intr-o perioad de tipm

setat(2-2.5 min) compresorul slave pornete i el; efectueazpornirea automatdupblack-out.Dac ledul AUTO pulseaz nseamn c a aprut o perturabie i modul este

suspendat


54/162

54

2. Modul Manual

Acest mod este cativ dac ledul AUTO este stins. n acest mod de operarecompresorul poate fi pornit i oprit manual din panoul de comand.


55/162

55

SISTEMELE DE SUPRAVEGHERE DIN INSTALAIILE

MOTOARELOR NAVALE

Fiecare instalaie ce deservete MP are propriul su sistem de automatizaredezvoltat funcie de tipul de control i supraveghere implementat la nivel global la bordulnavei.Aceste sisteme permit funcionarea n regim automat i manual a tuturorinstalaiilor i pot s aib un grad mai mare sau mai mic de integrare cu celelaltesisteme de la nav.

1 INSTALA

IA DE ALIMENTARE CU COMBUSTIBIL

Instalaia de alimentare cu combustibil este compusdin mai multe sisteme: ambarcare transfer combustibil; separare; sistemul de alimentatre MP; sistemul de injecie.

Deoarece instalaia de ambarcare transfer combustibil este simpl, gradul ei deautomatizare este sczut. Doar navele, moderne cu un grad foarte ridicat de

automatizare dispun de sisteme automate de comandpentru valvule i acionareapompelor din instalaiile de transfer.

1.1 Sistemul de separare

Sistemul de separare realizeaz purificarea combustibilului de ap i impuritimecanice. Separatoarele utilizate n instalatiile navale la ora catualsunt n marea lormajoritate centrifugale. Sistemul este compus din:

tancurile de decantare;

pompele de alimentare (care pot fi i articulate pe separatoare); nclzitoarele de combustibil; separatoare de combustibil:

purificator/clarificator pentru legarea n serie; purificatoare sau calrificatoare /Alfa Laval ALCAP/ Mitsubishi Hyden

System pentru paralel; tancul de serviciu (consum zilnic).


56/162

56

Schema funcional a unei astfel de instalaii cu separatoare automate cuautocurire (clasice) cuplate n serie (recomandatde firma Sulzer) este prezentat

n figura 1.n figura 2 este o intalaie cu separatoarele automte frdisc gravitaional (Alfa-

Laval ALCAP) care lucreazindividual sau n cazuri extreme cnd fluidul de separateste foarte murdar n paralel n prezent fiind soluia cea mai rspndit.

Fig.1


57/162

57

Separator FOPX-ALCAP +FPC 400Fig. 2

1- distribuitor instalaie de ambarcare transfer;2- tubulaturde alimentare tanc decantare (superior pentru a nu avea temperaturaprea micla aspiraia pompelor);3- control nivel tanc decantare (sus pentru a preveni fluctuaiile de temperatur);4- controlul de temperaturpe sistemul de nclzire temperatur>40-500i < cu 100

raportat la punctul de inflamabilitate;5- tanc decantare: tanc tampon pentru temperatur constant; tanc decantare apgrosier;6- drenaj;7- pompe volumice de debit constant;8- filtre;9- sisteme de reglare i meninere constanta debitului inclusiv pentru funcionarea

n paralel;10- sisteme de reglare a temperaturii ( 20C);11- separator:

principal (master), de rezerv(slave);

12- sistem cuplare n 4;13- overflow;14- tk servian;15- linie de recirculare pentru operaia de splare;16- linie pentru curare tk serviciu;17- tanc de sludge.

Schema instalaiei de automatizare pentru un astfel de separator este prezentatnfigura 3, mpreuncu toate elementele conexe i sitemele de automatizare ce concurla buna funcionare a unui astfel de separator. n figura 4 este prezentat schemasistemului de reglaj a debitului de cobustibil iar n figura 5 schema de reglaj atemperaturii, ambii parametrii fiind de o maximimportanpentru calitatea separrii


58/162

58

Fig 3

Fig. 4


59/162

59

1- supap pneumatic de reglare a presiunii (menine presiunea constant acombustibilului de alimentare);2- valvulde reglare a debitului;3- reductor presiune;

Fig. 4

Principiul de operare al separatorului FOPX-ALCAP ALFA-LAVAL

Acest tip de separatoare lucreazindividual sau n paralel i pot sse transformen funcie de condiiile de funcionare n separatore purificatoare, ele funcionnd n modcurent ca i clarificatoare n conformitate cu scema prezentatn figura 5

Pe ntreaga durat a funcionrii, alimentarea cu combustibil nu este ntreruptnici chiar atunci cnd se face descrcarea (sludge/ap).

Operarea de baza separatorului este ca i clarificator astfel, csludge i apa seacumuleaz la periferia bolului. Cnd apa separat i se apropie de discurile deseparare coninutul de apn combustibil crete i este detectatde traductorul de apa crui semnal este preluat de unitatea central EPC-400 (traductorul msoar odeviaie fade o valoare setatnu valori absolute 0,2% fade valoarea de referin).Succesiunea operaiilor temporizate efectuate de ctre sistemului de automatizare suntprezentate n figura 6


60/162

60

Fig. 5

Fig. 6


61/162

61

Valoarea setatde referineste nregistratdupscurgerea timpului de referinde la o descrcare (valoare consideratfiind cea mai mic).

Cnd apa din combustibilul separat depete valoarea acceptat, unitateacentraliniiazo descrcare a apei care se poate face:

pe calea de ap( transf. sep. n purificator) n impulsuri temporizate; iniiind o descrcare de sludge i apprin deschiderea bolului.

Dacsemnalul este recepionat pe parcursul timpului minim ntre 2 descrcri (10min) atunci se deschide doar calea de ap pentru o scurt perioad de timp, daccontaminarea cu apeste relativ redus(figura 7). Aceastoperaie se repetdacnus-a scurs timpul minim ntre dou descrcri i coninutul de ap este foarte ridicat(figura 8).

Fig. 7

Fig. 8


62/162

62

Dac ns semnalul este recepionat dup perioada minim se comand odescrcare de sludge comform schemei din figura 9.

Fig. 9

Pentru cazul cnd pe perioada maxim dintre 2 descrcri nu se nregistreaznici un semnal, unitatea centralcomandumplerea bolului cu o cantitate de apastfel,

nct traductorul s comande descrcarea separatorului reducnd n acest fel ipierderile decombustibil.

Fig. 10


63/162

63

Traductorul de apWT 100se bazeazpe principiul modificrii diectrului formatdin amestecul api combustibil n diverse proporii.

Fig. 11

Condensatorul este realizat din douevi concentrice izolate ntre ele astfel nctscreeze armturile unui condensator.

Curentul transmis de unitatea centraleste transferat ntr-un curent alternativ deun oscilator, curent cu care este alimentat condensatorul. Intensitatea curentului cestrbate condensatorul variaz proporional cu capacitatea dielectricului. Preciziatraductorului este de 0,05% pnla 10% coninut de ap

Traductorul de lichid(fig. 12) este utilzat pentru detectarea urmelor de scurgeriidin bol datorit pierderii etaneitii sau imposibilitii de nchidere a bolului. Acestafuncioneaz pe baza diferenei de temperatur a lichidului care este sesizat determistorul montat n acesta. Are nevoie ns de aer pentru funcionarea lui n bunecondiii.

Fig. 12


64/162

64

Unitatea de comandEPC 400 utilizat la comanda separatoarelor Alfa LavalALCAP este un sistem de comand intergrat cu procesor de proces care poate realizaurmtoarele funcii de baz:

Comanda echipamentelor conexe separatorului: regleaz temperatura pentru orice tip de nclzitor electric (figura 13) sau cu

abur (figura 14); furnizarea de semnale de START/STOP pentru sistemele de nclzire iafieaztemperatura reglat;

Fig. 13 Fig. 14

Fig 15


65/162

65

monitorizeaz funcionarea oricrui tip de nclzitor indiferent de tipul desistem de automatizare;

monitorizeaztemperatura de alimentare a separatorului; monitorizeaz diferenele dintre cei doi senzori de temperatur montai n

instalaie unul dup nclzitor (TT2) i cellalt la intrarea n separator (TT1)mai ales dacdistana dintre acetia este mare;

Comanda separatorului: adugarea de ap de condiionare n separator (figura 15) i monitorizarea

acesteia (adugare prin impulsuri pe canalul 1 i recepionarea semnalelor dela traductorul de appe canalul 2).

supravegherea funcionrii separatorului (figura 16 i 17): setarea parametrilor de lucru; realizarea programului de timp necesar funcionrii:

pornirea secvenei de lucru; monitorizarea secvenei de separare; comnda de descrcare; oprirea separrii.

supravegherea funcionrii, alarmare.

Fig 16


66/162

66

Alarme: Stop vibraii; Debit redus combustibil; H sau L temperaturcombustibil; Nu s-a blocat sludge; WT- defect;

Lipsapcomand; Coninut anormal de ap; Drenaj apinsuficient; Lipssursalimentare.


67/162

67

1.2 SISTEMUL DE ALIMENTARE AL MOTORULUI PRINCIPAL

Sistemul de alimentare (fig.1) al motorului principal preia combustibil din tancul de

serviciu (HFO sau DO), l aduce la parametrii corespunztori alimentrii sistemului denaltpresiune 6-10 bari (cu ajutorul pompelor de circulaie) i 5-15 cSt ( prin nclzirean nclzitoarele finale). n ultima vreme se utilizeaz tot mai frecvent sisteme unificate(fig. 2) care alimenteazMP i DG mai ales cambele tipuri de motoare funcioneaznmarea majoritate a timpului cu combustibil greu. Sistemul de alimentareal motoruluivehiculeaz un debit de combustibil superioar debitului maxim utilizat de motor cuscopul asigurrii, necesarului de combustibil pentru orice regim de funcionare, chiardac sistemul mai are pierderi provocate de scurgeri sau uzura elementelor. n plusmeninerea unei rate ridicate de recirculare asigur:

meninerea temperaturii combustibilului i a elementelor componente aleinstalaiei;

degazarea acestuia (datorit temperaturii ridicate de nclzire, unele fraciuniuoare prezente n HFO pot sse vaporizeze); meninerea unui grad ridicat de emulsionare a eventualelor cantiti de apce pot

saparn combustibil.

Fig.1


68/162

68

Fig.

2


69/162

69

n afar de sistemele de automatizare normale prezente n orice instalaie,sistemul de alimentare cu combustibil prezintun circuit special de reglaj al vscozitiicombustibilului prin modificarea temperaturii de nclzire. Sistemul de automatizarecontroleazvscozitatea prin modificarea temperaturii combustibilului.

nclzirea combustibilului greu se poate face n nclzitoare: cu abur cel mai frecvent ntlnite;

cu ulei termic; electrice.Schema general de automatizare a unei astfel de instalaie pentru motoarele

MAN B&M este prezentatn figura 3.

Fig. 3

Reglajul vscozitiiReglajul vscozitii se face modificnd debitul de abur ce trece prin nclzitor,

astfel nct s se respecte concordana dintre temperatura combustibilului ivscozitatea impus de productor la intrarea n motor. Vscoziometrul pentru o maibunoperare se monteazct mai aproape de motor pentru a avea un reglaj ct maieficient.

Vscozimetrele msoar vscozitatea combustibilului i, prin intermediulsistemului de automatizare, contribuie la meninerea vscozitii combustibilului, variindtemperatura acestuia la valoarea prescris, necesar unei bune pulverizri.

Vscozimetrele folosite n domeniul naval pot fi: hidrostatice, bazate pe msurarea diferenei de presiune ce apare n curgerea

laminar a combustibilului printr-un tub capilar, ceea ce impune meninereaconstant a debitului pe poriunea respectiv, realizat: cu regulator de presiune (vscozimetre ASKANIA);


70/162

70

cu pomp cu roi dinate, prezentate n figura 4, frecvent ntlnite nexploatare (vscozimetre CONFLOW VAF).

hidrodinamice, bazate pe transmiterea momentului de frecare indus prinintermediul unui fluid ntre dou suprafee, dintre care una este antrenat cuturaie constant de la o surs exterioar: cu discuri paralele, indicate n figura 5 (ntlnite n exploatare cele de tipul

EUROCONTROL); cu cilindrii concentrici.

ultrasonice, bazate pe msurarea vitezei de propagare a ultrasunetelor nmedii cu viscozitate diferit;

vibrante, bazate pe fenomenul de amortizare a vibraiilor induse unei tijeimersate ntru-un mediu vscos (VISCOCHIEF produs de Alfa-Laval).

Fig. 4 Fig.5

n prezent se utilizeazmai multe tipuri de vscozimetre dintre care cele mai desutilizate sunt cele hidrostatice ce se bazeaz pe msurarea diferenei de presiune ce

apare la curgerea laminar a combustibilului printr-un tub capilar, care ns impunmeninerea constanta debitului de combustibil. Un tip de vscozimetru mai deosebit cueficieni fiabilitate mare este cel vibrant realizat de Alfa Laval VISCOLHIEF.

Schema de principiu a instalaiei este prezentatn figura 6.

Fig. 6


71/162

71

Principiul de funcionare al unui astfel de vscozimetru se bazeaz pe vibraiaunei tije metalice introduse n curenul de fluvial.Datoritvscozitii, vibraia industijeieste amortizat iar amplitudiunea vibraiei este proporional cu vscozitatea. Oviscozitate mare genereaz un efect de amortizare care reduce amplitudinea deoscilaie a tijei.

Schema de principiu a vscoziometrului este redatn figura 7.

Fig. 7

Amplitudinea tijei msurat cu ajutorul unui magnet conectat la tija vibrabt.Acesta datoritvibraiei sale induce ntr-o bobinaflatdeasupra sa o tensiune a creiamplitudine este proporional cu amplitudinea vibraiei tijei. Tija este meninut nvibraii cu ajutorul unei bobine motoare care este strbtut de un curent alternativ acrui frecven este corespunztoare frecvenei de rezonan a tijei, acest lucrupermind abinerea unei amplitudini maxime a tijei. Cele doubobine cea motoare icea excitantformeazun circuit autoscilant care menine tija n oscilaie la rezonan.Frecvena de rezonan depinznd de dimensiunile geometrice ale tijei. Aceastfrecven de rezonan este msurati meninut ca valoare de referin n unitateacentral.

Vscozimetrul opereaz cu DO sau HFO n conformitate cu setrile fcute dinV.C.U (fig. 8). Semnalul de la regulatorul P.I controleaz valvula de abur pentru amenine temperatura sau vscozitatea setatfuncie de modul de lucru al regulatorului.

Acesta poate lucra n unul dintre cele 3 moduri de lucru posibile.1. DO-V.C.U menine temperatura setati inhibcontrolul vscozittii;2. HFO V.C.U menine temperatura sau vscozitatea setate;


72/162

72

Fig. 8

3. Manual cnd controlul este inhibat i permite doar controlul manual alvalvulei de reglare a debitului de aer.

Pentru modul de operare HFO care este cel mai complex vscozitatea itemperatura sunt controlate simultan. Astfel la nceput sistemul de automatizri regleazdebitul de abur funcie de temperatura setatpnn apropiere de valoarea prescris(-30C ) dup care iniiaz controlul vscozitii pn cnd aceasta este reglat lavaloareaprescitoleran. Sistemul reine valoarea temperaturii realizeazi o menine peaceasta atta timp ct vscozitatea se menine n domeniul 0,5 cSt fade valoareasetat, dacnu autometizarea regleazvscozitatea i reine noua temperaturpe careo regleazn conformitate cu schema din figura 9

Fig. 9


73/162

73

La comutarea de pe HFO pe DO sistemul continusmonitorizeze vscozitatea,aceasta este meninut reducnd temperatura amestecului HFO i DO. Cndtemperatura a atins valoarea setat pentru DO controlul este comutat automat numaipentru menionarea temperaturi prescrise.

Alarmele din sistemul de alimentare a MPAlarme ale sistemului de monitorizare al vscozitii:- temperatura:

mare; mic.

- vscozitatea: mare; mic.

Alarme referitoare la buna funcionare a sistemului:- tensiune alimentare;- comunicaii;- lipssemnale treductori;- probleme reglare valvultemperatur.

Alarme din sistem conform normelor societii de clasificare:- presiune intrare motor:

L (7); H (9,5).

- temperaturintrare motor: L (20); H (150).

- viscozitate: L (10); H (7).

- cdere presiune filtru H ( 1,5 bar);- presiune pompalimentare:

L (3); H (6).

- temperaturcarcaspomp H (150).


74/162

74

1.3 SISTEMUL DE NALTPRESIUNE

Sistemul de naltpresiune este alctuit din:

- pompde injecie;- tubulaturde naltpresiune;- injector.Rolul sistemului de nalt presiune este acela de a asigura injectarea

combustibilului la momentul optim i n cantitate corespunztoare, la presiune naltastfel nct sse asigure condiiile unei bune pulverizri.

Parametrii cei mai importani reglai de sistemul de injecie sunt: debitul de combustibil; avansul la injecie; presiunea de injecie.

Necesitatea optimizrii i reglrii acestor parametrii a fcut ca n ultima perioad

sistemele de nalt presiune s evalueze foarte mult. Eforturi deosebite s-au fcut nmod deosebit pentru reglarea avansului la injecie n conformitate cu turaia i sarcinapentru a obine o mbuntire a parametrilor arderii n mod deosebit la sarcini parialecu influene benefice asupra:

scderii consumului de combustibil; reducerea emisiilor ale NOx

; reducerea emisiilor de fum.

Mrimea presiunii la injecie a jucat i ea un rol important astfel c n prezentexist sisteme de injecie ce utilizeaz presiuni peste 1000 bar i chiar 1500 bar curealizarea constanei acestuia pe toatplaja de domenii de funcionare, un exemplu nacest sens fiind sistemul common rail dezvoltat de firma Wartsila (fig. 1).

Fig.1Acest sistem permite meninerea unei presiuni ridicate de injecie 1500 bar la

toate regimurile. Sistemul este alctuit dintr-o succesiune de pompe de injecie iacumulatori de presiune conectai ntre ei prin conducte de diametru redus pentru aprevenii propagarea undelor de presiune. Fiecare acumulator este conectat la dou


75/162

75

njectoare. Injectoarele utilizate sunt comandate electronic de unitatea central decomandWECS i acionate hidraulic de o electrovalvulcu trei ci. Presiunea din liniade alimentare este reglat de WECS, funcie de semnalul furnizat de traductorul depresiune montat pe linie, prin comanda electrovalvulelor montate pe fiecare dintrepompelel de injecie.

Avansul i debitul de combustibil sunt reglate de WECS n func ie de regimul de

exploatare al motorului prin semnalul trimis electrovalvulelor cu trei ci cu care suntprevzute injectoarele (EFIC).Pentru a putea fi utilizat i cu combustibil greu instalaia este prevzutcu un sist

special de recirculare (SSV) care permite nclzirea i meninerea sistemului la otemperatur corespunztoare, iar electrovalvulele de pe injectoare comand ridicareaacului cu ulei hidraulic, prevenind blocarea acestora.

Schema sistemului de nalt presiune clasic pentru un motor MAN B&W esteprezentatn figura 2:

Fig.2

Societile de clasificare impun pentru sistemele automate de supraveghere cuUMS obligativitatea unui sistem de supraveghere special realizat n instalaia decolectare a scurgerile i drenajelor din sistemul de naltpresiune (fig. 3), cu precderepentru tubulatura de naltpresiune.

Schemele de principiu ale sitemelor de protecie utilizate de firma MAN & BW nacest scop, vor fi prezentate n continuare. Funcie de gradul de automatizare isolicitrile armatorului se ntlnesc:

sistem de protecie general (fig. 4) prevzut cu un tanc cu deversare calibrati sesizor de nivel, care poate s opreasc motorul acionnd valvulele destop ale pompelor de injecvalvulele de stop ale pompelor de injecie (sistemdevenit standard pentru motoarele MAN & BW);


76/162

76

sistem de protecie individual pentru fiecare cilindru (fig. 5), sistem carerealizeaz suspendarea injecieie doar pentru cilindru n cauz, stemul estedublat i de cel menionat anterior;

sistem de protecie individual pentru fiecare cilindru care realizeazsuspendarea pompei de injecie prin ridicarea rolei de pe cam(fig. 6), la feldublat de sintemul de protecie de baz(aplicat la motoarele foarte mari).

Fig. 3

Fig. 4


77/162

77

Fig. 5

Alarme n sitemul de injecie: Rola tachetului pompei de injecie nu este n contact cu cama ON/OFF. Scurgeri n sistemul de injecie de nalt presiune alarm de nivel

maxim/variante.

Sistemele moderne de injecie care permit modificarea avansului la injecie

Motoarele navale moderne sunt prevzute cu sisteme ce permit modificareaavansului la injecie (VIT) funcie de anumii parametrii cu scopul optimizrii funcionriiacestora din punct de vedere al:

reducerii consumului de combustibil n mod deosebit la sarcini pariale; limitarea pre

Documents

Automatizarea Sistemelor de Propulsie Navale Curs