Таблица 1

 

Примечания:

1.      (Р) — рекомендуются.

2.      В графе «Индикация параметров»: «Постоянная» — показание параметра должно производиться непрерывно;  «По вызову» — показание параметра может производиться постоянно или по требованию оператора (при помощи системы централизованного контроля или путем применения приборов с переключателем).

3.      По отдельным менее ответственным параметрам по согласованию с Регистром  может не предусматриваться индикация, если эти параметры выведены на цифропечать или самописцы.

4.      В тех случаях, когда предусмотрена и защита, и АПС, сигнал АПС должен предшествовать сигналу о срабатывании защиты.

5.      Указанный объем контролируемых параметров, сигнализации и защиты, а также характер защиты (остановка или изменение режима работы механизма) в отдельных случаях может быть изменен по согласованию с Регистром  в зависимости от объема автоматизации судна, типа и мощности механической установки, а также от расположения оборудования и постов управления.

6.      При срабатывании автоматической защиты приводных механизмов, дизель- и турбогенераторов должны одновременно отключаться автоматические выключатели генераторов.

7.      Вместо автоматического снижения нагрузки главных двигателей внутреннего сгорания допускается предусматривать сигнализацию.

 

 

Примечания:

1.        Сигнализация для вспомогательных котлов, компрессоров и сепараторов допускается обобщенная с расшифровкой на местных постах управления. При этом в ЦПУ должна быть предусмотрена постоянная индикация.

2.        Остальные примечания см. в табл.1.

Объем контролируемых параметров механизмов и систем судовой энергетической  установки

Какие параметры главных ДВС контролирует система АПС?

Для оценки режима работы двигателей контролируются параметры систем смазки, охлаждения, топливной, наддува и пускового воздуха.

Информация о местах отбора, пределах отклонений, форме защиты и индикации контролируемых параметров дается в табл.1.

Какие параметры электростанции, дизель генераторов,  вагоно-проводов ВРШ, систем машинного отделения  (МО)  контролирует система АПС?

Основные контролируемые параметры (их объемы) указаны в табл.2.

ГЛАВА ВТОРАЯ

ДАТЧИКИ И ПРИБОРЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ, РАСХОДА СРЕДЫ, ТЕМПЕРАТУРЫ

Датчики и приборы для измерения давления

Каким требованиям должны соответствовать средства автоматизации?

Все средства автоматизации, выпускаемые отечественной промышленностью, должны отвечать требованиям ГОСТ 12997-84 «Государственная система приборов». Должно быть обеспечено единство конструктивных, информационных, энергетических, эксплуатационных, метрологических параметров.

Под конструктивными параметрами понимается унификация разъемов, соединений,

под эксплуатационными                  — условия работы прибора,

под метрологическими                     — точность изготовления и погрешность показаний,

под информационными                   — унификация входных и выходных сигналов,

под энергетическими                        — род энергии, используемой для работы устройства.

Какие устройства применяют для измерения давления до 0,2 МПа?

Для измерения давления до 0,2 МПа используют плоские мембраны, изготовленные из ткани, прорезиненной с обеих сторон, капрона, стали, латуни, резины, кожи и аэростатной ткани. Их применяют в случаях, если рабочий ход измерителя давления не превышает 1 мм.

Плоские мембраны могут быть с жестким центром 1 (рис.1,а) или без него. Чтобы исключить влияние жесткости мембраны, ее кольцевую часть обычно делают с гофром 2 (рис.1,6), обращенным впадиной в сторону действия измеряемого давления. Высота гофра должна быть в 3-4 раза больше рабочего хода мембраны. Иногда упругие мембраны выполняются из латуни или стали с несколькими гофрами.

Долговечность мембран зависит от конструкции заделки и жесткого центра, диаметр которого выбирают в пределах 0,6-0,8 диаметра заделки. Обычно в измерителях давления применяют мембраны толщиной от 0,2 мм до нескольких миллиметров и диаметром от 30 до 150 мм. Наибольшее распространение получили мембраны толщиной 0,35-0,4 мм.

В сервомоторах используют тарельчатые мембраны толщиной 4-5 мм, имеющие большой гофр и жесткий центр, образованный двумя опорными алюминиевыми (латунными или стальными) дисками, которые по окружности закреплены заклепками или болтами.

В каких случаях для измерения давления используют сильфоны?

Для измерения давления от 0,1 до 10,0 МПа и более применяют гармониковые мембраны, называемые сильфонами (рис.1,в), изготовляемые из томпака, полутомпака, бериллиевой бронзы и нержавеющей стали.

Основные технические характеристики сильфонов - допустимое одностороннее давление (обычно его подводят с наружной стороны), жесткость, активная площадь и рабочий ход.

Что представляют собой мембранные датчики давления с потенциометрическим преобразователем (потенциометром)?

Потенциометр — это регулируемый резистор с подвижным контактом (движком). Применяется для регулирования электрического напряжения, а также в качестве датчиков перемещения. Потенциометрические датчики широко распространены на судах.

У потенциометрического датчика должен быть малый момент для перемещения ползунка (не бо­лее 0,2 Н×см). В качестве чувствительного элемента используются пружинные или спиральные трубки (рис.1, г), а также сильфоны.

В датчике давления с потенциометрическим преобразователем (рис.2) под действием давления происходит перемещение мембранной коробки 1, которое с помощью штока 2 приводит к перемещению движка потенциометрического преобразователя 3.

Схема подключения потенциометрического датчика проста, так как на его выходе можно получить относительно большую мощность, достаточную для того, чтобы подключить к нему параллельно несколько регистрирующих приборов без усилителей.

Недостаток контактных датчиков: преждевременное срабатывание под воздействием вибрации и невозможность проверки исправности во время работы.

Что представляет собой датчик с индуктивным преобразователем?

Датчик давления с индуктивным преобразователем показан на рис.3. Он состоит из чувствительного мембранного элемента 3, к которому прикреплен якорь 5 индуктивного преобразователя 4.

Контролируемое давление р среды, поступающей по трубке 1 в полость 2, вызывает перемещение мембраны вместе с якорем, что приводит к изменению индуктивности преобразователя вследствие изменения зазора б.

Чем обусловлено широкое применение манометров?

В судовых установках для измерения давления широко применяют манометры из-за их конструктивной простоты и надежности. Манометры, как и другие приборы для измерения давления, изготавливают показывающими (рис.4,а) или самопишущими (рис.4,б). Основными элементами показывающего манометра являются манометрическая трубка и механизм передачи ее перемещения к стрелке. К свободному концу трубки, который перемещается пропорционально давлению, присоединен поводок 4, связанный с зубчатым сектором 3 и шестерней 5. На оси шестерни закреплена стрелка 2. Пружина 1 исключает влияние зазоров в сочленениях на точность измерения.

Каковы характерные неисправности стрелочных манометров и как их устраняют?

Неисправности для стрелочных манометров и способы их устранения приведены в табл.3.

Таблица 3

 

Для чего предназначены реле давления РД-8Т и РД-12?

На рис.5,а показано реле давления РД-8Т, предназначенное для поддержки заданного давления в масляных системах, компрессорных установках, работающих в условиях тропического климата. Диапазоны срабатывания реле, МПа: 0-0,4; 0-0,6; 0-1,0.

 

На рис.5,б приведено реле давления РД-12, служащее для автоматического управления или сигнализации при контроле в воздушных водяных резервуарах, фреоновых холодильных установках. Диапазоны установок срабатывания, МПа: 0,2-0,8; 0,5-2,0.

Реле РД-8Т и РД-12 имеют регулируемый дифференциал в пределах от 10 до 50% верхнего предела давления.

Что представляет собой реле давления РДС-1Т?

Реле давления РДС-IT (рис.5,в) предназначены для автоматического контроля давления в системах путем размыкания и замыкания электрической цепи сигнализации. Принцип действия прибора основан на уравновешивании силы давления на сильфоне силой упругих деформаций регулировочной пружины. Перемещение подвижного конца сильфона под действием давления через рычаг замыкает  или  размыкает контактное устройство реле.

Реле РДС-1Т представляет собой бес шкальный прибор с постоянным нерегулируемым дифференциалом. Весь механизм смонтирован на основании и закрыт крышкой с герметизирующей прокладкой. Реле состоит из узла сильфона, передаточно-настроечного механизма и контактного устройства.

Узел сильфона (см.рис.5,в) состоит из корпуса с присоединительным штуцером, сильфона 2 с донышком и штока 9. Передаточно-настроечный механизм включает в себя рычаг 4, настроечную пружину 5, винт 6 и упор 3. Контактным устройством является микропереключатель   8.   Реле замыкает контакты при понижении давления до установленного значения и размыкает при повышении давления на значение дифференциала.

При понижении давления в камере 1 под действием пружины 5 происходит поворот рычага 4 вокруг оси против часовой стрелки. Когда давление среды понизится до заданного настройкой значения, правый конец рычага освободит шток микропереключателя 8, контакты которого автоматически замкнуты. При повышении давления в камере сильфон 2 сжимается, а его шток 9 движется вверх и поворачивает рычаг вокруг оси по часовой стрелке, преодолевая сопротивление пружины. Когда давление среды повысится на значение дифференциала, рычаг нажмет концом на шток микро выключателя, разомкнув контакты.

Сила давления, действующая на сильфон 2, уравновешена через шток сильфона и рычаг 4 силой упругой деформации цилиндрической пружины 5. Одним концом пружина упирается в рычаг 4, а другим — в гайку винта настройки 7. Вращением винта 6 настраивают реле на требуемое давление срабатывания.

Что представляет собой дифманометр?

Дифманометр (дифференциальный манометр) — это прибор для измерения разности давлений. Он применяется также для измерения уровня жидкостей и расхода жидкости пара или газа по перепаду давлений. Дифманометры могут быть жидкостными и механическими. Примером механического прибора может быть дифманометр типа ДМ. Чувствительным элементом дифманометра является мембранный блок, состоящий из двух или четырех мембранных коробок 10 (рис.6), ввернутых с обеих сторон в подушку 11 и затянутую между двумя крышками 9 и болтами 8. При этом образуются две камеры:

плюсовая (нижняя)   — между нижней крышкой и подушкой;

минусовая (верхняя) — между верхней крышкой и подушкой.

Каждая из мембранных коробок сварена из двух мембран, профили которых совпадают по направлению. Внутренние полости мембранных коробок сообщаются между собой через отверстие в подушке и заполняются дистиллированной водой через ниппель 12.

Давление подается через импульсные трубки 7, на которых установлены два запорных вентиля 1 и соединяющий их уравнительный вентиль 2.

С центром верхней мембраны связан сердечник 6 дифференциального трансформатора 5, закрытого колпаком 4. Сердечник находится внутри разделительной трубки, чтобы исключить, влияние зазоров установлена пружина 3.

Как устроен датчик давления типа GT-1?

Датчик типа GT-1 фирмы «Аутроника» служит для преобразования давлений в электрические сигналы, которые могут быть использованы для дистанционных показывающих приборов и сигнализации. Применяют датчик главным образом на судах.

Датчик помещен в прочный латунный корпус 1 (рис.7). Соединение с краном 2 осуществляется через переходник, имеющий резьбу. Электрическое подключение выполняют посредством трехжильного кабеля (медного), который вводят в корпус через сальник. Масса собранного узла 1,1 кг.

Изменение давления передается датчику в результате перемещения трубки Бурдона, установленной внутри корпуса. При перемещении трубки меняется индуктивность двух магнитных катушек, которые образуют часть цепи измерительного моста. Образующийся электрический сигнал изменяется пропорционально отключению давления. Для возбуждения преобразователя, необходим ток напряжением 16В.  Выходной сигнал, изменяется от 1мА (соответствует атмосферному давлению) до 5мА (соответствует максимальному значению давления).

Этот сигнал может быть подключен к показывающему прибору или другой системе с сопротивлением, не превышающим 1200Ом. Диапазон измеряемых давлений, МПа: 0-1,0; 0-1,6; 0-2,5; 0-4,0; 0-6,0.

Технические характеристики преобразователя давления:

Выходное напряжение,                                            В          16±3                                                                                                                                                          Потребляемый ток,                                       мА .       7-12                                                                                                                                                                Выходной сигнал,                                         мА .       1-5                                                                                                                                                          Максимальная температура окружающей сре­ды, °С ...... 60

Датчик давления GT-1 может быть подключен к показывающему прибору (стрелочного типа) через измерительный мостиковый блок, который имеет стабилизатор напряжения. Напряжение питания для блоков 24 В постоянного тока или 220 В переменного. Поставляются измерительные мостиковые блоки двух типов с маркировками МС-2/3+СТ-1 и МС-2/9+СТ-1 для трех и девяти датчиков и соответственно измерительных приборов. Измерительные мостиковые блоки могут быть установлены внутри пульта или на другом месте.

Как действуют пьезоэлектрические преобразователи?

Пьезоэлектрические преобразователи основаны на использовании пьезоэлектрического эффекта (пьезоэффекта), которым обладают некоторые кристаллы. Различают прямой и обратный пьезоэффекты.

Прямой пьезоэффект – под действием механических напряжений на гранях кристалла возникают электрические заряды. На использовании прямого пьезоэффекта основаны преобразователи усилий, давлений и ускорений.

Обратный пьезоэффект – под действием электрического поля изменяются геометрические размеры кристалла. Обратный пьезоэффект применяют в ультразвуковых генераторах, вибраторах и т.д.

Наиболее сильно пьезоэффект выражен у кварца, турмалина и сегнетоэлектриков (сегнетовой соли, титана бария и др.).

На рис.8 схематически изображено устройство пьезоэлектрического преобразователя давления. Преобразователь состоит из двух кварцевых пластин /, соединенных параллельно. Наружные грани пластин заземляются, а между средними гранями находится латунная фольга 2. Давление на кварцевые пластины передается через мембрану 5. Выходное напряжение с кварцевых пластин снимается экранированным кабелем 4. Для соединения кабеля с латунной фольгой имеется отверстие, закрываемое пробкой 3.

Датчики и приборы для измерения расхода и состава среды

Какой способ измерения расхо­да жидкости получил наибольшее распространение на судах?

Наиболее широкое распространение в судовой энергетике получил способ измерения расхода жидких и газообразных сред, основанный на измерении падения давления в трубопроводе, по которому проходит измеряемая среда.

Схема изменения давления Dр при прохождении вещества через диафрагму (сужение) показана на рис.9,

где       /, //       — сечение трубопровода до и после диафрагмы;

D,d      — диаметры трубы и отверстия диафрагмы соответственно.

Неизбежные и невозвратимые потери давления Dр обусловлены трением.

Для сужения потока в основном применяют нормальные диафрагмы, а также нормальные сопла, сопла и трубы Вентури. Последние называют расходомерной трубой или соплом с конусом. На практике в основном применяют нормальные диафрагмы.

Что представляет собой нормальная диафрагма?

Нормальная диафрагма — это тонкий обычно стальной диск с концентрическим отверстием оп­ределенного профиля. Толщина диска не должна превышать 0,1D (где D — внутренний диаметр тру­бопровода), толщина диафрагмы 6-8 мм. Отверстие диафрагмы со стороны входа потока должно быть цилиндрическое на длине не бо­лее 0.02D, но не менее 1 мм, а далее расточено под углом не менее 30° (обычно угол рас­точки составляет 45°). Если тол­щина диафрагмы меньше 0.02D и она предназначена для трубопро­водов большого диаметра, коничес­кую расточку можно не делать.

Диафрагму устанавливают в большинстве случаев между двумя фланцами трубопровода. Очень важно, чтобы угол между торцо­вой поверхностью со стороны вхо­да потока и цилиндрической частью отверстия был прямой. Кромка от­верстия должна быть острой, без заусенцев. Давление следует изме­рять непосредственно перед диаф­рагмой в сечении / и после нее в сечении // (см.рис.9). Ши­рина отверстии для отбора дав­ления не должна превышать 0,03 D и быть менее 3 мм.

Чтобы не нарушать равномер­ного распространения скорости по сечению, устанавливают кольцевые камеры. Камерные диафрагмы предназначены для трубопроводов диаметром 50-400 мм, давление в которых не превышает 10 МПа.

Почему вместо нормальной диафрагмы иногда применяют нормальное сопло?

При прохождении потока через диафрагму вытекают потери давления из-за завихрений среды, образующихся до и после диафрагмы. Эти потери бывают меньше, если использовать нормальное сопло, так как профиль его соответствует очертанию струи. Поэтому до сопла завихрений не образуется. Отбор среды для определения давления можно осуществлять как через отверстия, так и с помощью кольцевых камер. Недостаток сопла — его большая длина и связанные с этим трудности монтажа.

Почему применяют сопла или трубы Вентури?

Сопла или трубы Вентури применяют в том случае, если необходимо значительно уменьшить потери давления в трубопроводах диаметром 100-800 мм. Канал трубы Вентури состоит из входного и выходного конусов и цилиндрической части. Входной профиль сопла Вентури такой же, как и у нормального сопла, а выходной выполняется в виде конуса с углом 5- 30°.

Давление измеряют перед входом в сопло в наиболее узкой (цилиндрической) ее части с помощью кольцевых камер.

Нормальная труба Вентури имеет угол входного конуса 21°.

Места измерений давлений:

-        на расстоянии 0/2 до начала входного конуса и в цилиндрической части за входным конусом.

Для измерения давления среду отбира­ют по кольцу через шесть отверс­тий диаметром около 4мм.

Какие условия необходимо соблюдать при измерении перепада давлений?

При измерении расхода жидкости или газа можно определять перепад давлений на дросселирующем устройстве, установленном в трубопроводе. При этом необходимо выполнение следующих условий:

-        течение должно быть стационарным или квазистационарным, т.е. расход может меняться медленно;

-        должны быть исключены ко­лебания потока;

-        среда должна находиться в од­ном состоянии. Измерения вблизи точки преобразования (например, точки кипения) приводят к ошибкам;

-        должна быть точно известна плотность вещества;

-        должна быть приблизительно (т. е. не обязательно точно) известна вязкость вещества;

-        сечение потока должно быть полностью заполненным.

Что представляют собой индуктивные датчики расхода?

Принцип работы датчика основан на законе индукции.

Если среда протекает через магнитное поле, имеющее среднюю плотность магнитного потока В со средней скоростью v, то в каждой точке поперечного сечения потока возникает напряжение электрического поля Е (рис.10). Если в изолированной трубе расположить два электрода друг против друга, между ними возникает напряжение Ux=vBD, которое не зависит от распределения скоростей по сечению. Напряжение пропорционально расходу жидкости.

Индуктивные датчики расхода применяют только для электропроводящих жидкостей. При скорости потока 1 м/с измеряемое напряжение составляет 1мВ. Помехи могут достигать таких же значений. В связи с этим приходится применять специальные схемы усилителей.

Индуктивные датчики на практике применяют реже, чем датчики перепада давления, но они имеют следующие преимущества:

-        их можно устанавливать в любом положении без потерь давления;

-        результат измерений не зависит от параметров жидкости (давления, температуры и вязкости).

Что собой представляют турбинные водосчетчики?

Принцип действия турбинных водосчетчиков основан на том, что измеряемый водяной поток, проходя через счетчик, приводит во вращение турбину, частота вращения которой пропорциональна расходу воды. Турбинные счетчики типа ВТ и ВТГ состоят из двух основных частей (рис.11): измерителя 1 скорости потока и счетной головки 2. Измеритель скорости потока состоит из корпуса счетчика 3, турбинки с осью и червяком, струе выпрямителя, кронштейна и регулятора.

Регулятор предназначен для регулировки погрешности счетчика. Поворот пластины регулятора отклоняет в ту или другую сторону часть потока, что замедляет или ускоряет вращение турбинки. Счетная головка 2 состоит из редуктора и счетного механизма. Связь между турбинкой и счетным механизмом осуществляется через червячную пару, цилиндрическую прямозубую пару и магнитную муфту. Счетный механизм состоит из стрелочного и роликового счетных указателей. Счетная головка помещается в пластмассовый кожух и закрывается откидной крышкой. Кожух крепится к корпусу счетчика при помощи специальной гайки.

Турбинные водосчетчики типа ВТ (для холодной воды) и типа ВТГ (для горячей воды) применяют на условные проходы 50, 80, 100 и 150 мм. Счетчики рассчитаны на давление воды в трубопроводе до 10 МПа.

Для чего применяют датчики влажности и как они устроены?

Содержание водяных паров в воздухе (абсолютная влажность) выражается обычно или в граммах на единицу объема, или как температура точки росы, или как парциальное давление водяных паров. Температура точки росы — это та температура, при которой количество водяных паров в воздухе соответствует состоянию насыщения. Поэтому для практических целей наиболее целесообразно указывать ее температуру, так как сразу становится известно, до какой температуры можно охлаждать воздух, не опасаясь выпадения конденсата. С повышением температуры газ может «вместить» большее количество водяных паров. Следовательно, относительная влажность газа в замкнутом объеме понижается, хотя его абсолютная влажность (точка росы) остается постоянной.

Относительная влажность показывает, сколько процентов влаги от насыщающего количества при данной температуре содержится в газе. Она равна отношению действительного парционального давления водяных паров р к парциальному давлению р' в состоянии насыщения при данной температуре: ф=р//?'.

Абсолютная влажность определяется температурой точки росы. Датчик влажности с хлористым литием (рис.12) состоит из двух электродов 3, изготовленных из проволоки и утопленных в стеклоткань 2, пропитанную хлористым литием, который очень гигроскопичен. Поэтому ткань быстро впитывает влагу из окружающей среды. При прохождении тока электроды нагреваются и влага испаряется. Проводимость стеклоткани ухудшается, и ток уменьшается. При определенной температуре устанавливается состояние равновесия, при котором парциальное давление водяных паров в окружающей атмосфере соответствует насыщенному раствору хлористого лития. Эта температура измеряется термометром сопротивления 1, установленным в датчике. Она является мерой абсолютной влажности, выраженной в виде температуры точки росы. Если одновременно измерять и температуру в помещении, можно определить и относительную влажность.

Область применения таких датчиков ограничена свойствами хлористого лития — линией насыщения паров его раствора и температурой чувствительного элемента, которая не должна превышать 130°С. Измерения должны производиться в неподвижном или слабо перемещающемся воздухе. Если же воздух движется со скоростью более 2 м/с, датчик следует защищать экраном.

Какова схема действия датчиков солесодержания?

В качестве измеряемой величи­ны используется проводимость диссоциированной жидкости. При небольшой концентрации, как то имеет место на судах в котельных и испарительных установках, можно считать, что происходит полная диссоциация, т.е. все молекулы соли распадаются на ионы. Проводимость зависит от концентрации ионов. Для кислот, солей и оснований она различна и для смесей может быть определена только суммарно. Для сульфатов, нитратов, хлоридов, карбонатов и других солей, содержащихся в питательной воде, она при равном солесодержании изменяется лишь в небольших пределах, так что если шкала прибора тарирована, например, в миллиграммах хлористого натрия на 1 л жидкости, то такой прибор может показывать среднюю проводимость имеющегося солевого раствора. Но поскольку проводимость зависит не только от концентрации, а в значительной степени и от температуры (изменяется на 1-2% на 1°С), необходимо при измерениях учитывать и это влияние. Измерение проводимости используется прежде всего для контроля предельных значений.

Датчик состоит из двух электродов с определенным расстоянием между ними. Электроды погружены в контролируемый раствор. Влияние температуры учитывается путем одновременного измерения термометром сопротивления. Измерительная схема питается переменным током, чтобы исключить явления поляризации. Мостовая же схема питается через выпрямители. При постоянной температуре можно отказаться от использования мостовой схемы.

Как можно определить содержание углекислого газа в дымовых газах с помощью датчиков?

Для непрерывного определения содержания углекислого газа СО₂ используют то обстоятельство, что теплопроводность его меньше, чем других газов — кислорода О₂, азота N₂ и окиси углерода СО, ко­торые входят обычно в состав продуктов сгорания топлива. Следовательно, и общая теплопроводность смеси газов зависит от содержания в ней СО₂.

Рассмотрим схему датчика для газового анализа (рис.13,а). В камере 1 и камере 5 помещают тонкую проволоку диаметром 40мк. Проволока натянута в камерах вертикально. Камеры 5 так же, как и камеры 1, сообщаются между собой через капилляры 3. Контролируемый газ 7 и воздух 6, используемые для сравнения, поступают по каналам 2. Проволоки при прохождение тока нагреваются до 100°С и образуют мостовую схему.

Изменение содержания СО₂ в контролируемом газе приводит к изменению температуры, а значит и сопротивления проволок, омываемых контролируемым газом.

Камеры измерения 1 и камеры сравнения 5 выполнены в блоке из материала с хорошей теплопроводностью. Контролируемый газ и воздух для сравнения должны иметь одинаковую относительную влажность. При выполнении этого условия нельзя допускать «соприкосновения» контролируемого газа и воздуха. Если газ содержит также и водород Н₂, то его необходимо предварительно сжечь с катализатором, т.к. содержание Н₂ вносит погрешность в измерения для определения содержания СО₂.

Это объясняется высокой теплопроводностью водорода: в 11 раз больше, чем N₂, О₂ или СО. Содержание 0,09 % (по объемным частям) вызывает погрешность в определении содержания CO₂ в 1 %. На рис.13,6 показано содержание СО₂, О₂ и СО в продуктах сгорания топлива в зависимости от коэффициента избытка воздуха К. Определения содержания СО₂ еще недостаточно для оценки качества сгорания топлива: необходимо определять также содержание окиси углерода и кислорода.

Как определять содержание СО+Н₂?

Содержание СО+Н₂ определя­ется путем дожигания с катализатором окиси углерода вместе с возможными остатками водорода. Для этого контролируемый газ 4 (рис.14,а) смешивают с воздухом 5 и подают в измерительную камеру 2. Полученная в этой камере теплота и является мерой содержания. Нагревательная обмотка в измерительной 2 и сравнительной 1 камерах образует мостовую схему.

Как определяется содержание О₂?

Схема измерения (рис.14,6) заключается в следующем. Под воздействием магнитного потока образуется поперечный поток О₂, которым охлаждается резистор R\.. Причем конец резистора R со сто­роны входа О₂ охлаждается значительнее, чем конец его обмотки, примыкающей к резистору Rа. Чем больше скорость в контролируемом потоке газа, тем существеннее различие в охлаждении концов резистора R. Обмотки резисторов Ri и Rа включены в мостовую схему, в которую еще входят резисторы Ry-Re. В диагональ мостовой схемы включен амперметр, шкала которого проградуирована в % О₂.

Датчики и приборы для измерения температуры

Где используют датчики температуры?

Датчики применяют в регуляторах температуры охлаждающей воды, топлива и масла, которые устанавливают на главных и вспомогательных двигателях внутреннего сгорания, турбинах, котлах и других механизмах; для автоматического поддержания в заданных пределах температуры в помещениях с воздушным отоплением, мытьевой воды в цистернах. Действие измерителей температуры в них основано на использовании различных физических принципов.

На каком свойстве основано действие биметаллических датчиков?

В биметаллических датчиках используется свойство материала, состоящего из двух прочно соединенных слоев разнородных металлов или сплавов, изменять свою длину под воздействием температуры. В датчиках этого типа элементы изготовлены в виде пластинок, стержней и трубок. Один элемент выполнен из материала с высоким коэффициентом линейного расширения а, второй — из материала с очень малым коэффициентом <х.

В качестве материала с большим коэффициентом линейного расширения применяют медь, латунь и сталь. Для изготовления другого элемента используется инвар (ферромагнитный сплав железа с 36% никеля с очень ма­лым коэффициентом линейного расширения) или суперинвар. Коэффициент линейного расширения инвара в 5 раз меньше к меди и в 2 раза меньше  стали.

Принцип действия таких датчиков основан на измерении изменений размеров элементов, вызванных воздействием теплоты. Схема биметаллического измерителя температуры приведена на рис.15,а. Чувствительный элемент выполнен из пластинок, соединенных спайкой или обжатием в горячем состоянии. Биметаллическому элементу для уменьшения размеров и увеличения чувствительности придают форму плоской или цилиндрической спирали (рис.15,б,в).

Из каких основных элементов состоит дилатометрический датчик (дилатометр)?

Разновидностью биметаллического датчика является дилатометр (рис.15,г). Он состоит из трубки 1, выполненной из материала с большим коэффициентом линейного расширения, и стержня 2, изготовленного из материала с малым коэффициентом линейного расширения. Для изготовления элементов дилатометра используются те же материалы, что и для биметаллического датчика. Иногда стержень выполняют из кварца.

Дилатометры отличаются надежностью. Их применяют для измерения температуры жидкостей (до 500°С).

Какое устройство можно привести в качестве примера датчика температуры дилатометрического типа?

Таким примером может быть унифицированный дилатометрический термометр с электрическим выходным сигналом типа ТУДЭ (рис.16). Прибор предназначен для сигнализации и двухпозиционного регулирования температуры газов и жидкостей. Модификации ТУДЭ имеют пылебрызгозащищенное исполнение.

Принцип действия основан на пропорциональном изменении длины чувствительной трубки и стержня в зависимости от температуры регулируемой среды. С изменением длины растягивается, или сжимается пружина, что ведет к размыканию или замыканию контактов.

Чувствительный дилатометрический элемент можно смонтировать в защитном кожухе, изготовленном из любого материала, стойкого в регулируемой среде.

Как   действует   устройство ТУДЭ?

Чувствительная трубка изготовлена из материала, имеющего большой коэффициент линейного расширения. Стержень 14 (см.рис.16) выполнен из материа­ла с минимальным коэффициентом линейного расширения. Для компенсации длины чувствительной трубки, которая находится в зоне тепловой изоляции, установлен стержень 13, изготовленный из того же материала, что и чувствительная трубка.

Стержень 13 удерживается от поперечных перемещений пластинчатой пружиной 11. Стержень 14 через стержень 13 прижимается к чувствительной трубке цилиндрической пружиной 12. Со стержнем 13 жестко соединена рамка 6, на которой смонтировано контактное устройство, состоящее из рыча­гов 3 и 5, цилиндрической пружины 8, рычага 2 с контактами 9, винта дифференциала 1 и контактов 10.

При изменении температуры регулируемой среды изменяется длина чувствительной трубки, что вызывает продольное перемещение стержней 14 и 15 совместно с контактным устройством. Рычаг 3, упираясь в винт 4, начинает поворачиваться относительно оси А и занимает такие положения, при которых силы действия пружины 8 меняют свое направление, приводя в движение рычаг 5. Рычаг 2, связанный с рычагом 5 через пазы направляющей 7, замыкает или размыкает контакты 9 и 10.

Что представляют собой датчики манометрического типа?

Датчики манометрического типа имеют ряд особенностей, которые необходимо учитывать при ремонте. Датчики представляют собой замкнутые системы, состоящие из ампул 1, соединенных капиллярными трубками 2, с измерителями давлений: манометрическими трубками 3 (рис.17,а) или сильфонами 3 (рис.17,б,в). Система заполняется жидкостью или инертным газом.

Что представляют собой жидкостные датчики?

Если весь объем замкнутой системы заполнен жидкостью, то измерители называются жидкостными.

Температура кипения жидкости должна быть выше максимально возможной в процессе регулирования. Кроме того, жидкость должна характеризоваться большим объемным коэффициентом расширения. Чаще всего применяют ксилол, ртуть (для температуры 30-750°С), метиловый спирт (40-140°С). Такие датчики развивают значительное выходное усилие и потому применяются в регуляторах прямого действия. Их ампулы (термопатрона) имеют больший объем по сравнению с объемом капиллярных трубок. Это делается для того, чтобы уменьшить влияние температуры окружающей среды на точность работы измерителя.

Недостатком жидкостных измерителей является небольшое изменение объема рабочей жидкости при измерении температуры, что требует применения ампул со значительным объемом жидкостей. Датчики манометрического типа обладают большой инерционностью и потому могут употребляться только при регулировании процессов с медленно изменяющимися температурами.

По принципу действия к жидкостным измерителям температуры тесно примыкают датчики с твердым наполнителем замкнутой системы, в качестве которого используются различные смеси, например 20% воска и 80% красномедной пыли (в регуляторах фирмы «Вол Тэн»).

Что собой представляют парожидкостные измерители?

В парожидкостных измерителях (см.рис.17) объем ампулы, капиллярной трубки и сильфона частично заполняют жидкостью, кипящей при измеряемой температуре. Объем над поверхностью жидкости занимают насыщенные пары, давление которых зависит от температуры среды.

Выбирая жидкость для заполнения ампул, следует стремиться получить наибольшую крутизну кривой, показывающей зависимость давления насыщенных паров жидкости от температуры в области ее измерения при относительно небольшом   давлении (не более 10МПа). В качестве наполнителей применяют однородные жидкости и смеси, компоненты которых не вступают между собой в химическую реакцию.

Для измерения температуры в диапазоне 400-500°С в качестве наполнителя может быть применена ртуть, температура кипения которой при атмосферном давлении равна 357°С. Следует только тщательно следить за тем, чтобы ртуть была химически и механически чистой. Все детали измерителя должны быть изготовлены из стали. Использование сплавов меди недопустимо.

В каких случаях применяют разделительные сосуды в парожидкостных измерителях?

В случае изготовления измерителей давления паров ртути из медных сплавов система должна быть снабжена разделительным сосудом, часть которого и измеритель давления заполняют инертной разделительной жидкостью. В качестве разделительных жидкостей применяют смеси, в %:

первый состав — химически чистый глицерин 80, этиловый спирт 16, вода 4;

второй состав — гликоль 95, эти­ловый спирт 5.

Ампула измерителя (по сравнению с остальной его частью) в условиях эксплуатации находится в области более высоких температур. Поэтому ее конструкция должна быть такой, чтобы пары жидкости находились только в ампуле, а вся остальная система была заполнена жидкостью. Нельзя допускать попадания пара в капилляр, так как он там будет конденсироваться, что приведет к нарушению действия прибора.

В замкнутой системе при любой температуре должен быть паровой объем. Для этого термосистему, из которой предварительно удален воздух, при зарядке сначала заполняют жидкостью, а затем часть жидкости сливают. Чтобы при этом сохранить образующийся паровой объем, капилляр пропускают внутрь термобаллона  (см. рис.17,6).

Таблица 4

Примечание: Возможная длина капилляра до 60 м.

Длина капилляра ограничивается допустимым значением запаздывания и обычно лежит в пределах 5 м.

Какие наполнители используют в датчиках температуры?

Данные о наполнителях, которые используются в судовых регуляторах, приведены в табл.4, а кривые зависимости давления насыщенного пара от температуры для некоторых наполнителей — на рис.17,г, где 1 - хлористый этил; 2 - этиловый эфир; 3 - ацетон; 4 - вода;  5 - октан; 6 - даутермит.

В парожидкостных приборах ампулу заполняют низкокипящей жидкостью  (хлор метил, ацетон и др.) и ее парами, а капилляр и манометр — смесью глицерина с водой или спиртом. Инерционность таких приборов несколько меньше, чем жидкостных.

Каковы особенности газового измерителя температуры?

Газовый измеритель температуры (см.рис.17,а) имеет такую же конструкцию, как и другие чувствительные элементы манометрического типа. Заполнителем в нем является газ, обычно чистый азот, пригодный для измерения температуры от 50 до 500°С и безвредный для обслуживающего персонала. Недостатком газовых датчиков является то, что на точность их действия заметно влияет изменение температуры окружающей среды. Для снижения этого явления объем капилляра и объем над сильфоном необходимо уменьшить.

Как используются измерители манометрического типа в термореле?

Примером могут служить термореле типа ТДД и ТРДК. Термореле (рис.18) представляет собой элементный выключатель. Когда текущее значение контролируемой температуры достигает верхнего предела, контакты термостата размыкаются, разрывая цепь питания исполнительного органа. При достижении нижнего значения, наоборот, происходит замыкание кон тактов.

По такой схеме действует реле температуры марки ТДД двух диапазонного дистанционного типа. Реле включает в себя термочувствительную систему 1 и исполнительный механизм с электрическими контактами 2. Устройство и действие термореле типа ТРД аналогичны рассмотренным типа ТДД.

Каков диапазон настройки термореле?

Для судовых установок промышленностью выпускаются реле температуры следующих модификаций: ТРДК-3 с диапазоном настройки 25-30°С; ТР-2А-06ТМ с диапазоном настройки 60-160°С. Реле сконструированы для работы в условиях, характеризующихся определенной температурой, относительной влажностью, креном, давлением окружающей среды.

Как устроен и действует манометрический термометр с электрическим выходом?

Газовые манометрические термометры с электрическим выходным сигналом (рис.19,а) предназначены для непрерывного измерения температуры газов, пара и жидкостей и преобразования измеряемой температуры и пропорциональный сигнал. Принцип действия основан на зависимости давления (объема) заполнителя термосистемы от температуры измеряемой среды.

Основными узлами прибора являются манометрическая термосистема, передаточный механизм и механоэлектрический преобразователь, действие которого основано на силовой компенсации.

Манометрическая термосистема термометров состоит из термобаллона 1 (рис.19,б), дистанционного капилляра 2 и манометрической пружины 4. Изменение температуры воспринимается манометрической пружиной, которая, раскручиваясь через звено 5 и сектор 6, приводит в движение стрелку 3. На оси сектора закреплен рычаг 7, к которому крепится пружина 8. Второй конец пружины впаян в рычаг движка 9 преобразователя 10. Пружина, растягиваясь, передает усилие на свободный конец движка преобразователя. Перемещение движка изменяет параметры преобразователя, в результате чего на выходе его появляется сигнал постоянного тока.

Термопары и термометры сопротивления

Как действует термопара?

Термопара (термоэлемент) — это устройство, содержащее спай двух различных металлов или полупроводников, на свободных концах которых возникает ЭДС постоянного тока. Последняя зависит от разности температур спая и свободных концов. Теоретически термопару образует любая комбинация двух электропроводящих материалов. Для различных пар термо-ЭДС различна и зависит от физического состояния материалов (наличие примесей, механических напряжений, повреждений кристаллической решетки).

Какие термопары применяют на практике?

Для измерения температур применяют термопары, которые имеют высокую термо-ЭДС, линейную зависимость термо-ЭДС от разности температур концов, высокую температуру плавления, высокую устойчивость против окисления и изменения структуры, стабильность термо-ЭДС в течение длительного времени, совместимость материалов.

Что необходимо учитывать при выборе защитной арматуры?

Наряду с правильным выбором термопар очень важно правильно выбрать защитную арматуру. Она должна противостоять вредным влияниям на термопару — температурным напряжениям, вибрации, коррозии и эрозии.

Механические напряжения вызываются собственным весом (при большой длине термопары), отложениями пыли, сажи и т.п., колебаниями из-за пульсации потока и др. Типичным примером является разрушение датчиков с термопарами в газовых трактах средне- и высокооборотных дизелей вследствие колебаний газового потока с большой частотой. Защитой от такого разрушения являются достаточная толщина стенок и определенная форма датчика, а также изготовление его арматуры из термостойкого материала. Коррозия под воздействием кислотных и щелочных растворов, шлаков, уходящих газов с содержанием серы, а также эрозия из-за наличия твердых частиц в потоке могут значительно сократить срок службы датчика.

Термопару, уложенную в оксидную изолирующую массу, помещают в защитную трубку, обычно из нержавеющей стали, без зазоров. Такие свойства термопар, как гибкость и высокое сопротивление растяжению при их возможности принимать различную форму в кожухе, позволяют измерить температуру и в труднодоступных местах. Защитная трубка может быть припаяна твердым припоем к той или иной детали.

Что необходимо сделать, чтобы температура свободных концов термопары поддерживалась постоянно?

Для этого свободные концы можно поместить в термостат. Но в судовой практике более удобен другой способ: в схему измерения включается резистор, сопротивление которого изменяется с изменением температуры. В результате при появлении дополнительного напряжения компенсируется также и падение напряжения, чем и устраняется влияние температуры в месте сравнения (в ограниченном диапазоне, например 0-50°С). Уравнительные провода между термопарой и местом сравнения должны иметь такие же термоэлектрические свойства, что и сама термопара. Измерительный прибор подсоединяется медными проводами. Из-за малых мощностей для непосредственного измерения следует применять приборы с поворотной катушкой.

Каковы параметры термопар?

Срок службы термопар 1000-1200 ч, в то время как другие элементы регуляторов работают по несколько лет и более. Это приводит к необходимости делать термопары взаимозаменяемыми. Стандартные обозначения термопар:

Платинородий           — платина     = ПП;

Хромель         — алюмель    = ХА;

Хромель         — копель        = ХК;

Железо                        — копель        = ЖК;

Медь               — копель        = МК

Термопары ПП используют для длительного измерения температур до 1300°С, термопары ХА, ХК и ЖК для измерения температур до 600°С и термопары МК до 300°С. Диаметры электродов: ПП=0,5 мм; ХА, ХК, МК=0,5- 1,5; 3 мм.

Термоэлектроды в рабочем конце соединены сваркой, пайкой, иногда просто скручены.

Как устанавливают температурные датчики?

Термопары могут быть медленно действующие (рис.20) или быстро действующие (рис.21). Медленно действующую (инерционную) термопару используют для измерения температуры внутри материала, а быстро действующую — для измерения температуры на поверхности материала.

Отверстия для конических корпусов датчиков сверлят диаметром, который меньше на 0,1 мм диаметра конуса датчика. Отверстия развертывают конической разверткой таким образом, чтобы головка конического корпуса датчика возвышалась над поверхностью на 2,5-2,8мм, когда корпус слегка запрессован в отверстии. Затем конический корпус забивают молотком через медную проставку.

Термокоаксиальные кабели тол­щиной 1 мм помещены внутри трубки диаметром 6 мм, что предотвращает тонкие концы термопроводов от повреждений и тряски. Перед вводом в соединительную коробку термокоаксиальные кабели закручивают спиралью для удобного выполнения соединений.

В конечной части вблизи соединителя используют медные провода, так как они более гибкие, чем провода «поверхностной» термопары.

Как проверяют температурные датчики?

Температурные датчики должны быть проверены, прежде чем они будут припаяны к соединителям или другим деталям. Необходимо определить полярность термопроводов.

Наиболее точный метод определения полярности проводов — это нагрев датчика и подсоединение его к микро вольтметру. Метод показывает правильность полярности проводов и работу термодатчика.

В чем состоит принцип работы преобразователей сопротивления, называемых терморезисторами?

Терморезистор — это полупроводниковый прибор (его изготавливают из полупроводниковых материалов с большим отрицательным температурным коэффициентом), в котором используется зависимость электрического сопротивления полупроводников от температуры.

Изменение сопротивления Rт полупроводника при изменении температуры характеризуется зависимостью:

Rт = А_ехр (В/Т).

где:      А - постоянная, зависящая от физических свойств полупроводника, размеров и формы терморезистора;

В - постоянная, зависящая от физических свойств полупроводника;

Т - температура терморезистора, °С.

Температурный коэффициент α полупроводникового терморезистора  отрицательный. Он достигает значений от -2,5 до 4% °С, что в 6-10 раз больше температурного коэффициента металлов, и зависит от температуры: α = В/Т₂.

Как устроены терморезисторы?

На рис.22 показано устройство терморезисторов серий ММТ и КМТ. Терморезисторы   типов ММТ-1 и КМТ-1 (рис.22,а) представляют собой полупроводниковый стержень 1, покрытый эмалевой краской, с контактными колпачками 2 и выводами 3. Эти выводы терморезисторов могут быть использованы только в сухих помещениях. Терморезисторы типов ММТ-4 и КМТ-4 (рис.22,б) смонтированы в металлический корпус 6 и герметизированы. Они могут быть применены в условиях любой влажности и любой среды, не являющейся агрессивной по отношению к корпусу. Герметизация осуществляется стеклом 8 и оловом 9. Стержень 5 в терморезисторе типа ММТ-4 обернут металлической фольгой 4. Токоотвод 7 выполнен из никелевой проволоки. Эти терморезисторы выпускаются на номинальные значения сопротивления от 1 до 200 кОм (при 20°С) и могут быть использованы для работы в диапазоне температур от -100 до 129°С.

На каком свойстве материалов основано действие термометров сопротивления?

Действие термометров сопротивления основано на свойстве проводников менять электрическое сопротивление при изменении температуры. В качестве материала для изготовления термометров сопротивления используют только чистые металлы: платину в виде тонкой проволоки диаметром 0,05-0,07 мм для измерения температур до 630°С и медь, никель или железо в виде проволоки диаметром 0,1 мм для измерения температур 100-150°С.

Какие способы намотки применяют для терморезисторов сопротивлений?

Существуют следующие способы намотки материала термометров сопротивления:

1.      на стеклянную пластинку в целях сохранности элемента, имеющего остроугольные вырезы по бокам, расстояние между зубцами которых равно 0,5-1 мм;

2.      на стеклянную трубку в целях сохранности элемента его заключают в тонкостенную пружинящую металлическую трубку с асбестовыми подушками;  на слюдяную или фарфоровую крестовину.

Наиболее широко применяют платину и медь.

В каких приборах используют термометры сопротивления?

Термометры сопротивления используют в приборах контроля и автоматического регулирования температуры. В них, кроме чувствительного элемента, есть источник тока и измерительный мост. Схема  уравновешенного  моста постоянного тока показана на рис.23.

Перемещая движок реостата R₃, приводят мост в уравновешенное состояние, при котором гальванометр G фиксирует отсутствие тока в диагонали моста (Iт=0).  Rs=const.

Таким образом, на равнозначных режимах величина Rs пропорциональна измеряемому сопротив­лению Ri, зависящему от температуры. Уравновешивания моста может быть осуществлено автоматически. Для этого сопротивление резистора меняется под воздействием стрелки нуль гальванометра G.

Наряду с уравновешенными измерительными мостами применяются и неуравновешенные, характеризующиеся большей надежностью, но меньшей точностью из-за влияний колебаний напряжения источника.

Что собой представляет термометр сопротивления типа ТСП-972?

Термометр сопротивления платиновый типа ТСП-972 (рис.24) предназначен для измерения температуры от -10 до +120°С при относительной влажности до 98%.

Принцип действия основан на свойстве платины изменять свое сопротивление в зависимости от температуры. Измерение сопротивления термометра фиксируется вторичным прибором, имеющим шкалу в градусах Цельсия. Термометр типа ТСП-972 состоит из термоэлемента 1 и головки 2. Чувствительный элемент термометра представляет собой спираль из платиновой проволоки марки Пл-2 диаметром 0,05 мм, помещенную в канал каркаса. Каналы каркаса заполнены порошком безводной окиси алюминия и залиты глазурью. Концы спирали припаяны серебром к выводам из сплава, состоящего из иридия и родия.

Головка термометра сопротивления состоит из корпуса и крышки 3, соединенных болтами. Конструкция защитной арматуры сварная.

Термометр виброустойчивый и ударопрочный

Глава третья

ДАТЧИКИ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ, МОМЕНТА, ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, УРОВНЯ

Датчики для измерения частоты вращения

Какие датчики применяют для измерения частоты вращения?

В главных и вспомогательных турбинах двигателя, турбогенераторах применяют разные по принципу действия и устройства регуляторы частоты вращения, что и обусловливает конструктивное разнообразие датчиков частоты вращения, устанавливаемых в судовых системах.

В качестве измерительных элементов в регуляторах получили распространение (вследствие конструктивной простоты) механические или центробежно-маятниковые датчики. Действие их основано на измерении центробежной силы вращающихся масс. На рис.25 представлены принципиальные схемы типичных измерительных органов датчиков частоты вращения. Измерительный орган должен содержать следующие основные элементы: чувствительный элемент 3, задающее устройство 1 (задатчик) и элемент сравнения 2 измеряемого и заданного регулируемых параметров.

Датчики, в которых измерительные элементы действуют по схеме, приведенной на рис.25,а, широко распространены, так как их легко можно регулировать. Изменением натяжения пружины 2, устанавливают требуемую частоту вращения. Недостаток такой кинематической схемы — чрезмерная нагруженность осей грузов 3. Такие чувствительные элементы применяют во всережимных регуляторах фирм «Вудвард», МАН и отечественных РН-30 и др.

На рис.25,б изображена кинематическая схема чувствительного элемента, в котором пружина 2 действует непосредственно на грузы 3. В такой схеме изменять натяжение пружины затруднительно, поэтому регуляторы в данном случае выполняют однорежимными. По этой схеме выполнены регуляторы двигателей ДРЗО/50-3 и фирмы «Бурмейстер и Вайн».

На рис.25,в приведена принципиальная кинематическая схема измерительного органа, в котором в качестве вращающихся масс используются шары 3. Их число колеблется от четырех до восьми. При такой компоновке пружину можно регулировать в широких пределах. Недостаток такой конструкции — между тарелками и шарами  возникают значительные силы трения.

Какие гидродинамические датчики частоты вращения применяют в судовой практике?

Для измерения частоты вращения применяют чувствительные гидродинамические элементы.

Схема действия одного из вариантов гидравлического датчика приведена на рис.26,а. Одна шестерня 1 шестеренного насоса 2 соединена с валом механизма. Давление в цилиндре 3 и перемещение поршня пропорциональны частоте вращения вала. Датчик частоты вращения этого типа используется в регуляторе «Спидлок».

Кроме шестеренного насоса, для измерения частоты вращения применяют центробежные насосы 4 (импеллеры), которые преобразуют угловую скорость в давление (рис.26,б). Центробежные насосы получили распространение в качестве измерительных элементов в системах ограничения и регулирования турбоагрегатов.

Что представляют собой тахогенераторы?

Тахогенератор — это электрический генератор, преобразующий частоту вращения в электрический сигнал.

При управлении машинами на расстоянии целесообразно, чтобы в чувствительном элементе осуществлялось преобразование измеряемой величины в напряжение. Это достигается с помощью миниатюрных электрических генераторов переменного тока 5, в которых ротором является постоянный магнит 7, установленный неподвижно на валу, а статором — стальные неподвижные полосы 6 (рис.26,в).

Тахогенераторы постоянного тока вместо обмоток возбуждения имеют постоянные магниты. В результате большого количества ламе лей коллектора и особых форм вырезов канавок вырабатывается постоянное напряжение с небольшими пульсациями, которое пропорционально частоте вращения. Преимущество датчиков постоян­ного тока — получение поляризованного напряжения, т.е. одновременно определяется и направление вращения; недостаток — сбои в работе коллектора. Однако современные тахогенераторы имеют срок службы до 10 тыс.ч. Применяются они для измерения частоты вращения до 1500 об/мин. Передача от вала должна быть без скольжения (шестеренчатая, цепная).

В тахогенераторах переменного тока это возможно только при наличии двух обмоток со сдвигом фаз 90°. Переменное напряжение должно быть выпрямлено в мостиковой схеме. Разность напряжений обоих гальванически разделенных контуров измеряется прибором с двумя поворотными катушками.

Напряжение на выводах тахогенератора зависит от количества подключенных показывающих приборов. Поэтому в корпусе тахогенератора устанавливается нагрузочный резистор, который можно включать, или выключать. Имеется также резистор для поднастройки показаний.

Что представляет собой аналого-цифровой преобразователь частоты вращения?

В современных системах централизованного контроля угол поворота (частота вращения) преобразуется в цифровой код. В настоящее время разработано значительное количество преобразователей непрерывной величины (частоты вращения) в дискретный сигнал. Простейшим аналого-цифровым преобразователем, работающим по принципу счета, является датчик, основные части которого: диск из немагнитного материала с прорезями и трансформатор из двух половинок с обмотками. Если между двумя частями магнитопровода трансформатора находится прорезь диска, то магнитный поток, создаваемый  первичной обмоткой, не экранируется, и в выходной обмотке будет наводиться ЭДС. При этом формируется кодовый сигнал, равный 1. Когда диск перекрывает магнитопровод трансформатора, магнитный поток ослабляется, и на выходе наблюдается минимальная электродвижущая сила (ЭДС), соответствующая коду «О». Подсчитывая импульсы, за единицу времени можно указать точно частоту вращения.

С вращающейся деталью соединено кольцо из ферромагнитного материала, имеющее вырез. Вблизи кольца устанавливается головка датчика с катушкой (рис.27,а,б). Благодаря вырезу магнитный поток Ф изменяется, вследствие чего в катушке датчика индуцируются импульсы напряжения. Частота импульсов равна частоте вращения детали. Амплитуда импульсов напряжения Va тем больше, чем меньше воздушный зазор между кольцом и датчиком и чем больше скорость прохождения выреза мимо головки датчика. Конструкция импульсного датчика показана на рис.28.

Вместо кольца с вырезом могут применяться шайбы с несколькими вырезами или кулачками, а также шестерни. Количество вырезов или кулачков выбирают в соответствии со значением измеряемой частоты вращения, чтобы со считывание импульсов было надежным, без «пропусков». Вырезы или кулачки располагают симметрично. Воздушный зазор принимают в диапазоне 0,3-0,8 мм.

Для определения направления вращения устанавливают два датчика таким образом, чтобы между фазами индуцируемых в них напряжений был сдвиг 90°.

Как действует импульсный датчик с колебательным контуром?

В магнитной головке датчика устанавливают колебательный контур, на обратную связь которого влияет магнитное прерываемое поле в воздушном зазоре. Когда в поле попадает предмет, обладающий электрической проводимостью, колебательный контур вырабатывает достаточную энергию для того, чтобы амплитуда колебаний уменьшилась до нуля. Падение напряжения, которое зависит от амплитуды колебаний, измеряется резистором. Период колебаний, вырабатываемых осциллятором  (oт 100 кГц до нескольких МГц), настолько мал, что можно измерить импульсы частотой до нескольких килогерц. Можно и измерять частоту вращения до нулевого значения.

Работа датчика не зависит от магнитных свойств  вращающейся детали. Можно использовать такие датчики и для измерения положения или угла.

Что представляет собой тахометр?

Тахометры позволяют определять частоту вращения (угловой скорости) вала. В зависимости от места их установки и способа применения тахометры подразделяют на стационарные, дистанционные и ручные. По принципу действия, различают магнитные, механические (центробежные), магнитно-индукционные, электрические и другие тахометры.

Рассмотрим магнитные тахометры типов ТМ и 8ТМ. Преобразование оборотов вала в угловое перемещение стрелки магнитно-индукционным измерительным узлом основано на взаимодействии магнитного поля вращающихся магнитов с индукционными токами, наведенными этим полем в чувствительном элементе.

При вращении вала тахометра 10 (рис.29,а) через конические шестерни 1 и 9 получает вращение магнитный узел 2. Образуется вращающееся магнитное поле, которое индуцирует в чувствительном элементе 8 вихревые токи.

В результате взаимодействия магнитного поля вращающихся магнитов с индукционными токами чувствительного элемента возникает вращающий момент. Вращающему моменту чувствительного элемента 8 противодействует момент спиральной пружины 7, укрепленной на оси этого элемента. Так как момент спиральной пружины пропорционален углу ее закручивания, то угол поворота чувствительного элемента пропорционален частотам вращения магнитного узла и соответственно частотам вращения вала двигателя. На другом конце оси чувствительного элемента укреплена стрелка 5, показывающая по равномерной шкале 4 частоту вращения вала.

Для повышения устойчивости стрелки и получения отсчета показаний прибора применено демпфирование подвижной системы тахометра. При движении подвижной системы магнитный поток магнитов 6 наводит в алюминиевом диске демпфера 3 вихревые токи, в результате взаимодействия которых с магнитным потоком магнитов подвижная система получает тормозящий момент.

Тахометр типа 8ТМ отличается от тахометра типа ТМ тем, что у первого приводной валик расположен перпендикулярно циферблату. Элементы поз. 1, 9 и 10 в принципиальной схеме на 8ТМ отсутствуют.

Что представляет собой механический тахометр типа ТМи?

Тахометр типа ТМи представляет собой комплект, состоящий из датчика-генератора трехфазного тока и магнитно-индукционного измерителя. Тахометр предназначен для дистанционного измерения частоты вращения диска двигателя.

Дистанционное измерение частоты вращения основано на принципе электрической дистанционной передачи вращения вала двигателя валу магнитно-индукционно­го измерительного узла измерителя и преобразования частоты вращения вала в угловые перемещения стрелки измерителя.

Электрическая дистанционная передача частоты вращения в тахометре основана на ее преобразовании датчиком-генератором в ЭДС с частотой, пропорциональной частоте вращения вала, и на свойстве системы трехфазных токов создавать магнитное поле.

Преобразование частоты вращения вала в угловое перемещение стрелки магнитно-индукционным измерительным узлом основано на взаимодействии магнитного поля вращающихся постоянных магнитов с индукционными токами, наведенными этим полем в металлическом диске.

В результате этого взаимодействия возникает вращающий момент диска (связанного со стрелкой), уравновешиваемый пружиной. Момент пружины пропорционален углу его закручивания.

Тахометр работает следующим образом (рис.29,б): в обмотке статора 11 датчика при вращении ротора 15 возбуждается трехфазовый ток с частотой, пропорциональной частоте вращения вала двигателя. Ток по трем проводам приводится к обмотке статора 12 синхронного серводвигателя.

Частота вращения магнитного поля статора измерителя пропорциональна частоте токов в обмотках фазы. Ротор двигателя измерителя вращается с частотой, синхронной вращению магнитного поля статора. На конце вала ротора двигателя укреплен магнитный узел 2 с шестью парами постоянных магнитов, между полюсами которых расположен чувствительный элемент 8. При вращении магнитного узла в чувствительном элементе индуцируются вихревые токи. В результате взаимодействия вихревых токов с магнитным полем магнитного узла создается вращающий момент чувствительного элемента.

Вращающему моменту чувствительного элемента противодействует спиральная пружина 7, один конец которой укреплен на оси чувствительного элемента, другой — неподвижен. Так как момент спиральной пружины пропорционален углу ее закручивания, то угол поворота чувствительного элемента пропорционален частоте вращения магнитного узла, соответствует частоте вращения вала двигателя. На другом конце оси чувствительного элемента  укреплена стрелка 5, показывающая по равномерной шкале 4 измерителя частоту вращения вала двигателя.

Для повышения устойчивости стрелки и улучшения отсчета показаний прибора применено демпфирование подвижной системы измерителя. При движении подвижной системы магнитный поток магнита 6 наводит в алюминиевом диске 3 вихревые токи, которые взаимодействуют с магнитным полем магнитов, и в подвижной системе возникает тормозящий момент.

 

 

Ротор состоит из двух постоянных магнитов 13 и трех гистерезисных дисков 14, соединенных вместе. Взаимодействие ротора с магнитным полем статора определяется взаимодействием магнитных полей постоянных магнитов статора и гистерезисных дисков.

Что представляет собой тахометр типа К1803?

Тахометр К1803 — дистанционный, унифицированный, электронный, показывающей, аналоговый, с шкальным отсчетом, с выходным сигналом постоянного тока 0-10 В. Он имеет два класса точности:

1,0 — при работе с реверсивным валом;

1,5 — при работе с нереверсивным валом.

Тахометр может быть использован для определения частоты вращения вала диаметром 30-1125 мм; диапазон измерения 0-4000 об/мин. Тахометр обеспечивает безотказную работу 5000 ч без непосредственного обслуживания и контроля. В промежутках между периодами допускается обслуживание с использованием одиночного комплекта запасных инструментов и приспособлений без демонтажа, расцентровки и последующего регулирования основного оборудования.

Составные части тахометра: первичный преобразователь, промежуточный преобразователь, показывающий прибор, счетчик час­тоты вращения.

На рис.30 приведена схема установки первичных преобразователей 2 по отношению к ротору 1 тахометра.  Зазор а не должен превышать 0,3 мм.

Для каких целей применяют счетчики частоты вращения, как они устроены?

При комплексной автоматизации судов возрастает значение учета и регистрации числа часов работы судовых систем и механизмов. Современный метод такого учета основан на использовании электронно-механических счетчиков.

Из числа отечественных, наиболее совершенным является счетчик СВН-2К (рис.31). Основной его узел — электронно-механический спусковой регулятор с механической колебательной системой. Она взаимодействует с электронной системой, поддерживающей автоколебания осциллятора. Структурно-функциональная схема счетчика состоит из следующих основных элементов: блока питания ВР, генератора импульсов ГИ, преобразователей напряжения П1 (напряжением 380 В) и П2 (27 В), задающего генератора Г, формирователя импульсов К, триггера Т, выходного каскада В, преобразователя (шагового двигателя Л1), редуктора Р, механизма отсчета МО, осциллятора Z.

Счетчик из взаимозаменяемых узлов скомпонован в одном корпусе. В блоке ВР находятся преобразователи напряжения источника питания в напряжение постоянного тока 12В. В механизм счетчика МС входят генератор импульсов ГИ, стабилизатор питания С, задающий генератор, формирователь импульсов, делитель частоты, выходной каскад. Составные части генератора ГИ размещены на трех печатных платах. Задающий генератор, выполненный на транзисторах, обеспечивает стабильные по длительности импульсы. С симметричного триггера Т на выходной каскад В поступают импульсы длительностью 0,04 с периодом колебаний 0,4 с.

Шаговый двигатель М преобразует элементарный сигнал разнополярных импульсов от выходного каскада электронного реле во вращательное движение вала ротора, являющегося приводом механизма счетчика МС. Механизм состоит из шести цифровых барабанчиков, так что диапазон измерения до 99999,9 с. Показатели считывают через смотровое стекло.

Датчики для измерения усилий и крутящего момента

Какие типы датчиков используются для измерения усилий, крутящего момента и мощности?

В судовых условиях часто возникает задача определения усилий, крутящего момента на валу и мощности. Для этой цели используются приборы, называемые торсиометрами. В качестве измерителей  момента в них применяют фотоэлектрические, индуктивные и тензометрические датчики.

В чем заключается принцип действия фотоэлектрических датчиков?

Принцип действия фотоэлектрических датчиков основан на измерении интенсивности светового потока, идущего от источника (рис.32) к фотоэлементу. Интенсивность пучка света, попадающего на приемник 3, зависит от угла скручивания вала и крутящего момента. Происходит это следующим образом: на валу 1 на расстоянии l насажаны два диска 2, отверстия 4 в которых совпадают, если вал не испытывает скручивания. В противном случае соосность отверстий нарушается, и поток света, идущий от лампы 5 к фотоэлементу 3, уменьшается. Вследствие чего изменяется сила тока на выходе фотоэлемента. Выходной сигнал с элемента 3 поступает в усилитель.

Что представляют собой тензодатчики?

Работа тензодатчика основана на свойстве металлической проволоки или фольги при растяжении или сжатии изменять свое электрическое сопротивление, он наклеивается на деталь машины и воспринимает ее деформацию. Отдельный тензодатчик измеряет растяжение только в одном направлении.

Для измерения четыре тензодатчика включаются по схеме моста таким образом, чтобы было сложение электрических сопротивлений.

Какие  тензорезисторы находят применение в настоящее время?

Для увеличения чувствительности тензорезисторов выбирают материалы с высоким коэффициентом тензочувствительности, большим удельным сопротивлением и малым поперечным сечением. Наиболее часто в тензорезисторах применяют константан. Он имеет незначительный температурный коэффициент сопротивления,   что уменьшает погрешность, вызванную колебаниями температуры. В тензорезисторах, изготовленных из константана, в широком диапазоне сохраняется линейная зависимость между относительной деформацией и изменением сопротивления. Для работы при повышенных температурах рекомендуется изготовлять тензорезисторы из нихрома.

Тензорезисторы могут быть выполнены из проволоки и фольги. Конструктивно проволочный тензорезистор (рис.33) представляет собой решетку из проволоки диаметром 0,01-0,05 мм, уложенную зигзагообразно на длине S₂ и ширине S₁ между двумя электроизоляционными подложками. К концам проволоки присоединены выводные концы. Электроизоляционные подложки выполняют из папиросной бумаги, лаковой пленки или цемента, скрепляемых между собой клеем, лаком или цементом. Зигзагообразную часть тензорезистора называют решеткой. Проволочные тензорезисторы выполняют сопротивлением 10-100 Ом. Они имеют размеры 2-100 мм.

На чем основано действие датчиков крутящего момента и мощности?

Все способы измерения крутящего момента основаны на измерении вызываемой им упругой деформации. Угол скручивания у цилиндра зависит от крутящего момента М, модуля упругости G и полярного момента инерции Iр:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Треугольник деформации ABB' показан на рис.34, где углы a,b,g — элементы треугольника деформации; Д</—приращение стороны АВ длиной g. При длине измерения /= 12-25 мм угол скручивания g очень мал, поэтому надо учитывать, что функция sina имеет максимумы при 45,135, 225 и 315°. Если тензодатчики расположить на валу под этими углами к оси вала, то они будут испытывать максимально возможное растяжение, поэтому измерение будет наиболее эффективным.

Диаметр и материал вала, т.е. полярный момент инерции Iр и модуль упругости G, определяются требованиями классификационного общества. Следовательно, выбору подлежит только длина участка l, на котором выполняется измерение. Ошибки измерения определяются неточностями определения диаметра вала и длины измерительного участка, но, в первую очередь, неопределенностью значения модуля упругости. Если значения модуля упругости находятся в пределах от 8,1-10,4 до 8,5-10,4 МПа, то максимальная погрешность составляет  ±2,5 % (при температуре 20°С).

Какие требования предъявляются к датчикам крутящего момента?

К датчикам предъявляют следующие требования:

1) область измерения должна соответствовать рабочему диапазону значений крутящего момента,

2) изменение частоты вращения не должно влиять на измерения,

3) должно быть исключено влияние дополнительных напряжений сжатия, изгиба и центробежных сил.

Как устанавливать тензодатчики на малой длине измерительного участка?

Тензодатчики соединяются в схему моста, точки питания и диагонали которого выведены через коллекторные кольца 1 с щетками (рис.35). Расположение тензодатчиков 2 под углом 45° к оси вала практически компенсирует искажающее влияние изгиба, сжатия и температуры. Напряжение в диагонали моста 3 пропорционально крутящему моменту. Если одновременно измерять частоту вращения и ввести результаты обоих измерений в схему умножителя, то можно получить значения мощности на валу.

Как измерить крутящий момент на большой длине измерительного участка?

На концах участка вала длиной L устанавливают два тахогенератора переменного тока по возможности с одинаковыми зависимостями напряжения от частоты вращения. Передаточное отношение i и число пар полюсов р также должны быть одинаковыми. Получают два напряжения, пропорциональные частоте вращения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Угол между фазами этих напряжений φ пропорционален углу скручивания γ, а следовательно, и крутящему моменту.

С помощью уравнительного резистора оба напряжения приводятся к одинаковому значению u₁=u₂. Тогда при последовательном соединении (рис.36,а) получают дифференциальное напряжение

Uо=2u sin φ/2.

Для малых углов sin φ=φ, поэтому м_о=м_р (рис.36,б). Дифференциальное напряжение ид выражает  передаваемую  мощность.

Для измерения крутящего момента применяют схему, в которой индуктивная нагрузка L и резистор Ra включены последовательно (рис.37).

Считая, что Ra очень мало по сравнению с индуктивным сопротивлением Wi, получаем La=UoRa/w.

Напряжение пропорционально передаваемой мощности, т.е.    U=kMw,

где       k — коэффициент пропорциональности.

Таким образом, напряжение Ua пропорционально крутящему моменту.

Как измерить крутящий момент при бесконтактном снятии сигналов?

Измерение крутящего момента при бесконтактном снятии сигналов с вала применяется в датчиках следующей конструкции. Две шестерни из ферромагнитного материала закрепляют на валу на расстоянии l друг от друга. В статорах находятся постоянные магниты с обмотками, полюсные башмаки которых имеют форму зубцов. Последовательно соединяя обмотки нескольких датчиков, установленных по периметру шестерен (см.рис.30), получают суммирование напряжений, индуктируемых при вращении шестерен. Затем суммарное напряжение преобразовывается в импульсы прямоугольной формы. Эти импульсы от обеих шестерен подаются в схему вычитания. В результате получаются прямоугольные импульсы, ширина которых пропорциональна фазовому углу, т.е. крутящему моменту. В схеме умножения вырабатывается напряжение, пропорциональное мощности.

Преимущество устройств   с большой длиной измерительного участка заключается в том, что влияние модуля упругости учитывается на большом участке.

Что представляет собой магнитно-эластичные датчики?

Принцип измерения основан на зависимости коэффициента проницаемости Хи ферромагнитного материала от механического напряжения. В направлении действия силы коэффициент проницаемости материала уменьшается, в перпендикулярном направлении немного увеличивается. При изменении направления силы на противоположное происходит обратное явление. На рис.38, а показано сечение магнитно-эластичного датчика по одной из пластин железа 1. Между отверстиями 2, через которые проходят витки обмоток, в направлении действия силы F образуется разгруженная зона.

Магнитный поток в этой области почти не изменяется. Элемент датчика, состоящий из железных пластин, имеет то преимущество, что обмотки пронизываются магнитным потоком по всей своей длине, и выходное напряжение не зависит от неравномерного распределения нагрузки. Первичная 1 и вторичная 2 (рис.38,б) обмотки выполнены таким образом, что при отсутствии действующих сил противоположно направленные магнитные поля компенсируют друг друга и на выходе получается нуль. При наличии сил магнитные линии изменяют свою форму, так как в горизонтальной области между отверстиями уменьшается относительная магнитопроницаемость. При наиболее высоких нагрузках поток, пересекающий вторичную обмотку, достигает почти 20% общего потока. Напряжение V во вторичной обмотке пропорционально действующей силе. У границы же диапазона измерений линейность этой зависимости нарушается. Напряжение достигает таких значений, что показывающие приборы могут не иметь усилителей.

Принципиальная схема включения датчика  В приведена на рис.38,6.

Как устроены индуктивные датчики крутящего момента?

В индуктивных датчиках изменение сопротивления катушек в зависимости от угла скручивания является выходным сигналом прибора.

На рис.39 показана схема такого устройства. Вместе с валом 1 вращаются закрепленные на нем магнитопроводы 2,5,6. Индуктивные катушки 4 уложены в неподвижном сердечнике 3. Если вал не испытывает скручивания, то индуктивности L₁ и L₂ катушек, питающиеся переменным током, одинаковы. При передаче валом 1 крутящего момента зазоры между магнитопроводами 6 и 2 с одной стороны и магнитопроводами 6 и 5 — с другой становятся неодинаковыми, вследствие чего появляется разность индуктивностей  L₁-L₂, что и является выходным сигналом.

Датчики для измерения перемещений

Для чего применяют потенциометрические преобразователи?

Потенциометрические преобразователи служат для преобразования углового или линейного перемещений в электрический сигнал. Наиболее часто применяют проволочные    Потенциометрические преобразователи с непрерывной намоткой. Преобразователь (рис.40,а) имеет каркас 1, выполненный из листового изоляционного материала. На каркас в один слой наматывается изолированный провод 5 из высокоомного материала. По очищенной от изоляции контактной дорожке обмотки перемещается движок 4, выполненный в виде упругой пластины или нескольких проволочек различной длины, сложенных вместе. Движок соединен щеткой 3 с токосъемным кольцом 2.

На рис.40,6 показана схема простейшего преобразователя. Входной величиной преобразователя является линейное или угловое перемещение движка относительно начала обмотки потенциометра.

Как действуют индуктивные датчики перемещения?

Магнитный поток катушки проходит через железный сердечник 1, сердечник 3 и воздушный зазор 6. При перемещении сердечника изменяется воздушный зазор 6, а следовательно, и самоиндукция L катушки 2 (рис.41).  Преимущество индуктивных датчиков — они не изнашиваются и имеют большую чувствительность. Основной недостаток — пропорциональная зависимость между изменением индуктивности ΔL и перемещением Δδ сохраняется только в определенных небольших пределах. В большинстве случаев применяют два индуктивных датчика с одним общим якорем. Датчики включены в мостовую цепь таким образом, что при увеличении самоиндукции одного датчика самоиндукция другого уменьшается (рис.42,а). Для измерения больших перемещений применяют цилиндрические реверсивные индуктивные преобразователи (рис.42,б). Магнитопровод преобразователя 2 изготовлен в виде цилиндрической трубки, которая вместе с двумя крышками 4 является ярмом. Якорь 3 имеет цилиндрическую форму. Диск 1 из ферромагнитного материала предназначен для увеличения магнитной проводимости. По обе стороны от диска установлены две цилиндрические катушки 5.
 















Как устроены трансформаторные преобразователи?
Цилиндрический дифференциально-трансформаторный преобразователь (рис.43) имеет три обмотки — первичную Wn и две вторичные W1=W2=Su, которые установлены на общем изоляционном каркасе 1.
 

Первичная обмотка, состоящая из двух последовательно включенных обмоток, уложена по всей длине преобразователя. Вторичные обмотки расположены одна в верхней, а другая в нижней части преобразователя и соединены между собой последовательно встречно. Такое расположение обмоток обеспечивает более равномерное распределение электромагнитного поля. Преобразователь имеет якорь 2 и магнитопровод 3 из листовой электротехнической стали. Обе детали имеют цилиндрическую форму.

В нейтральном положении якоря магнитные потоки, пронизывающие вторичные обмотки, равны. При этом выходное напряжение равно нулю. Перемещение якоря приводит к изменению магнитных потоков и наведению во вторичных обмотках трансформаторных ЭДС, не равных друг другу, а следовательно, к появлению выходного напряжения. С изменением направления перемещения якоря меняется фаза выходного напряжения на 180°.

Как действуют дифференциальные трансформаторные датчики?

Подвижной железный сердечник (рис.44,а,б) влияет на индуктивную связь между переменным напряжением U₁, подаваемым на первичную обмотку, и напряжениями, индуктируемыми в двух последовательно соединенных вторичных обмотках. При этом вторичные обмотки соединены таким образом, что индуктируемые в них напряжения U₂ и U₃ направлены в противоположные стороны. Когда сердечник или экран находится в нулевом положении (строго симметричном), то во вторичных обмотках напряжения U₂ и U₃ одинаковы по значению. При перемещении сердечника или экрана противоположно меняются амплитуды индуцируемых напряжений: одна амплитуда увеличивается, другая уменьшается. Выходное напряжение датчика (U₂ - U₃) пропорционально перемещению Δl.

Дифференциальные трансформаторные датчики могут применяться также для измерения угла поворота.

Датчики и приборы для измерения уровня жидкости

В каких емкостях на судне необходимо контролировать уровень жидкости?

Объектами измерения (контроля, сигнализации) уровня являются цистерны, танки, баки с топливом, водой и маслом, находящиеся под атмосферным давлением, и емкости под давлением при значительных температурах.

Какие датчики и приборы применяют для контроля за уровнем жидкости?

Для контроля за уровнем применяют водоуказательные стекла, устроенные в виде колонок, действующих по принципу сообщающихся сосудов.

Сниженные указатели уровня действуют по принципу измерения гидростатического давления столбов воды в конденсационном сосуде или в барабане котла с помощью V-образной трубки  (дифференциальный манометр), заполненной цветной жидкостью, плотность которой больше плотности воды. Такой указатель уровня может быть установлен на значительном расстоянии от котла, что позволяет обеспечить дистанционное наблюдение за уровнем.

Регуляторы различают по способу измерения уровня и усиления.

Для измерения уровня применяют поплавковые, мембранные термогидравлические и другие преобразователи с электрическим выходным сигналом.            

Какова область применения поплавковых датчиков уровня?

Поплавковый датчик уровня в условиях качки может давать ложные сигналы, поэтому его применение — системы сигнализации регуляторы прямого действия. Это связано с тем, что качество регуляторов уровня с чувствительными поплавковыми элементами (они бывают шарообразной или цилиндрической формы) невысоко из-за трения в сочленениях рычажной системы. Неточности в измерении уровня увеличиваются во время качки судна условиях вибрации.

На рис.45,а показана схема поплавкового датчика уровня. Выходным сигналом являются перемещение рычага 6 и усилие Q, развиваемое на конце рычага. Величины 6 и Q пропорциональны уровню в емкости.

Место выхода рычага из емкости обычно уплотняют с помощью сильфона.

Как действуют мембранные датчики уровня, и каковы их особенности?

Для измерения уровня часто используют мембранные датчики (рис.45,б). С помощью мембраны 5 измеряется высота столба жидкости в трубах 3 и 4. В трубе 3 высота столба воды постоянная. Она зависит от среза трубы в конденсационном сосуде 1. В трубе 4 согласно принципу сообщающихся сосудов устанавливается уровень, одинаковый с уровнем в барабане котла. Таким образом, мембрана 5 находится под действием разности столбов, пропорциональной изменению уровня в барабане 2. Эти измерители уровня сконструированы так, что примерно 80% усилия, развиваемого мембраной, уравновешивается грузом 6, а оставшиеся 20% — пружиной. Кроме того, что груз уравновешивает значительную часть усилия, он компенсирует изменение столбов жидкости при качке.

Если вертикальная ось конденсационного сосуда 1 совмещена с осью симметрии емкости, это уменьшает влияние качки. С помощью конденсационного сосуда можно измерять уровень в емкостях, содержащих жидкость и ее пары (в коллекторах котлов, деаэраторах). Сосуд устанавливают выше измеряемого уровня и не изолируют. Если температура окружающей среды такова, что поступающие в конденсационный сосуд пары не конденсируются, сосуд следует охлаждать. Для этой цели его обвивают змеевиком, по которому пропускают воду.

Мембранный измеритель уровня имеет высокую чувствительность (примерно 9,8 Па). Однако при установке необходимо учитывать инерцию присоединенных движущихся масс жидкости и груза и жидкостное трение в импульсных трубках. Несмотря на это, мембранные измерители уровня получили наиболее широкое распространение на судах отечественной постройки.

Перед вводом в действие котла импульсную систему чувствительного элемента, включая его корпус, заполняют холодной водой через пробку в конденсационном сосуде, чтобы под воздействием котельного давления мембрана не была порвана. Все импульсные трубки, сообщающие конденсационный сосуд с барабаном котла и корпусом чувствительного элемента, должны прокладываться с постоянным уклоном не менее 1:10, чтобы исключить застой пузырьков воздуха в трубах.

В емкостях с низким давлением, например в конденсаторах, постоянный уровень можно получить при помощи трубки 7 (рис.45,в), помещенной внутри емкости выше уровня жидкости. Через трубку непрерывно протекает вода из внешнего источника. Расход воды должен быть небольшим, чтобы свести к минимуму динамическую составляющую давления на мембрану чувствительного элемента, нагруженную давлением столба жидкости в трубке.

Воду к трубке можно подвести из напорного конденсатного трубопровода.

Как действуют мембранные  датчики уровня с электрическим выходным сигналом?

Для измерения уровня на судах широко используются мембранные датчики, в которых линейное перемещение преобразуется в электрический сигнал. Рассмотрим пневмоэлектрический датчик уровня (рис.46). Датчик имеет две мембранные коробки 2, состоящие из двух одинаковых мембран, соединенных по диаметру. Мембранные коробки сообщаются между собой с помощью капиллярной трубки 3. Под действием давления столба жидкости нижняя мембранная коробка сжимается, вследствие чего происходит выдавливание воздуха через капиллярную трубку в верхнюю мембранную коробку. Давление в этой коробке повышается, и она расширяется. Деформация мембранной коробки происходит до тех пор, пока давление воздуха не уравновесится силой упругости мембран.

К верхней мембранной коробке прикреплен якорь 1 дифференциального трансформаторного преобразователя. При деформации коробки якорь перемещается, поэтому выходное напряжение преобразователя будет определяться уровнем контролируемой жидкости.

Какие датчики уровня распространены на судах с автоматизированным управлением?

На суднах с автоматизированным управлением, особенно без постоянной вахты в машинном отделении, применяют автоматическое поддержание уровня во многих емкостях, например в расходных цистернах топлива. При этом обычно используют поплавковые реле. Большое распространение на судах иностранной постройки нашли поплавковые реле уровня фирм «Мобрей» и «Беста», а также типа CPM-2S.

Что представляет собой реле уровня фирм «Мобрей» и «Беста»?

Реле уровня «Мобрей» (рис.47,а) состоит из следующих основных частей: 1 - поплавка, изготовленного из металла монель; 2 - магнита подвижного 4 и неподвижного 6 контактов. В корпусе 3 на керамическом основании 5 выполнен механизм переключения. Крышка 7 изготовлена из алюминиевого сплава.

Основным преимуществом данного реле является то, что поплавковая часть отделена от контактной. Эти части механически не связаны. Постоянные магниты в поплавковой и контактной частях находятся в кожухах из немагнитного материала. Магниты установлены так, что одинаковые полюсы находятся один против другого, и потому отталкиваются. В положении, показанном на рис.47,а, поплавок находится внизу, правый конец магнита 2 поднят, левый конец магнита в контактной части опущен, и верхние контакты замкнуты. Когда шток поплавка проходит среднюю линию, подвижной контакт размыкает один неподвижный контакт и замыкает другой.

На рис.47,б приведены схема и размерные характеристики реле «Мобрей», а в табл.5 их значения. Уровень регулирования можно установить, размещая ограничители. При техническом обслуживании реле уровня необходимо осматривать и очищать. Для этого отключают подачу тока и изолируют концы, снимают выключатель в резервуаре или камере, удаляют осадок, отложения, а с магнита поплавка — нагоревшие металлические частицы.

На рис.48,а приведены раз­мерные характеристики реле уровня «Беста», аналогичного реле «Мобрей», в табл.6 — численные значения характеристик. На рис.48,б показаны внешние виды двух модификаций реле.

Какое назначение поплавкового реле типа CPM-2S?

Датчик поплавково-магнитный с удлиненным ходом типа CPM-2S (рис.49) служит для сигнализации уровня жидкостей, в том числе топлива и масла, в открытых и напорных резервуарах, а также в паровых котлах во взрывобезопасной атмосфере (относится к окружающей среде резервуара).

Датчик поплавково-магнитный CPM-2S состоит из следующих основных узлов: поплавка, контактного триггера, корпуса. Поплавок в виде плотного сосуда круглого сечения соединен шарнирно при помощи рычага с кронштейном, в котором установлены плотно постоянные магниты. Этот узел крепится при помощи оси в той части корпуса, которая находится внутри резервуара. Штифты, установленные в кронштейне, позволяют четырех ступенчато изменять ход поплавка.

Рычаг является сменным элементом. Удлиняя рычаг, увеличивают ход поплавка, сокращая, — уменьшают. Наружная часть корпуса представляет собой камеру, отделенную тонкой стенкой от резервуарной части. В камере находится в изоляционной колодке узел контактного триггера.

Что представляет собой уровнемер АТМ?

Уровнемер АТМ предназначен для дистанционного замера уровня в судовых танках. Принцип действия — гидростатический. Прибор можно использовать для следующих жидкостей: морской и пресной воды, дизельного и тяжелого топлива, смазочного масла.

Система АТМ состоит из двух объединенных блоков. Индикаторный блок включает в себя измерительный элемент, мембрану с механической защитой от избыточного давления; регулировку нулевой точки на лицевой панели прибора; шкалу, указывающую уровень, объем или массу. Блок управления состоит из блочного регулятора постоянного расхода воздуха, винта регулировки количества воздуха, продувочного вентиля и штуцера питания, индикации и контроля.

Уровнемер АТМ может работать в диапазоне рабочих давлений 0,1-3,0 МПа  и                                                                           при погрешности измерения ±1% максимального уровня.

Для работы уровнемера требуется рабочий воздух в количестве 0,5л\мин при давлении  5,0 МПа.

Как действует индуктивный поплавковый датчик уровня?

Схема датчика рассматриваемого типа показана на рис.50. Датчик имеет поплавковую камеру 2, выполненную из немагнитной стали. Камера соединяется с резервуаром, уровень жидкости в котором контролируется. Снаружи поплавковой камеры расположены две катушки 1, имеющие коническую форму. Внутри нее находится, сферический поплавок 3 из магнитной стали, который перемещается в зависимости от уровня жидкости в камере. Перемещение поплавка приводит к изменению индуктивностей L₁ и L₂ катушек. Благодаря пружинным кольцам 4 поплавок не может выйти из зоны катушек. Коническая форма катушек позволяет получить линейный закон изменения их индуктивностей при перемещениях поплавка. Рассмотренный датчик представляет собой реверсивный индуктивный преобразователь. Индуктивные поплавковые датчики нашли применение в автоматических системах измерения и поддержания уровня жидких хладагентов судовых холодильных установок. Диапазон измерения уровня жидкости равен 0,4 метра.                                                                                                                                                  

Что представляет собой поплавковое реле ПРУ-5М?

Принцип работы реле основан на получении сигнала небаланса моста переменного тока при изменении индуктивного сопротивления катушек датчика, включенных в плечи моста преобразователя 4 (рис.51). Индуктивное сопротив­ление катушек изменяется сферическим сердечником-поплавком 3, свободно перемещающимся вместе с уровнем жидкости в поплавковой камере датчика, которая может быть отключена от резервуара 1 с помощью клапана 2. Поплавковая камера по принципу сообщающихся сосудов соединяется с резервуаром 1, в котором контролируется уровень жидкости. Состояние контакта выходного реле зависит от положе­ния уровня контролируемой жидкости.

Во всех случаях, когда контролируемая жидкость находится выше верхнего уровня срабатывания, выходное реле включено, если же жидкость опускается ниже нижнего уровня срабатывания, выходное реле выключено. Если уровень жидкости находится между верхним и нижним уровнями срабатывания, то выходное реле может быть включено или выключено. Это зависит от положения предшествующего уровня   контролируемой жидкости.

Периодически через 5тыс.ч эксплуатации (или 2 раза в год) рекомендуется производить следующие работы:

-        снаружи осматривать реле уровня;

-        проверять сопротивление изоляции;

-        заменять поплавок и прокладку в контр фланцах  (при необходимости);

-        чистить поплавковую камеру датчика;

-        проверять состояние контактов выходного реле (при необходимости — зачищать),    деталей (качество поверхностей и зазоров), обеспечивающих  взрывобезопасность, отсутствие забоин и царапин на взрывозащитных поверхностях, заземление, крепление крышки, уплотнение ввода кабеля; зазоры между контактами колодки, выводами преобразователя 4 и усилителя 5.

Какие характеристики полупроводниковых реле типа ПРУ?

Наряду с механическими и электромеханическими реле в судовых установках применяют полупроводниковые и электронные реле.

Ряд полупроводниковых реле типа ПРУ используют в качестве сигнализаторов уровня, которые имеют следующие характеристики:

погрешность срабатывания +15 мм, потребляемую мощность 5 Вт, массу 3-12 кг, температуру контролируемой среды — 70-180°С.

Как действует система индикации уровня СУМ-21?

Система индикации СУМ-21 предназначена для измерения уровня в грузовых танках судна и емкостях на берегу, в которых могут быть помещены такие жидкости, как сырая нефть, нефтепродукты, вода и другие, радиолокационным методом. С помощью СУМ-21 данные показываются на стрелочном приборе и передаются на другие блоки. Систему можно устанавливать на палубе, поэтому ее техническое обслуживание не вызывает трудностей.

Система индикации уровня СУМ-21 не должна иметь контакта с измеряемым веществом. Ультразвуковой метод дает ограниченную точность, потому что скорость звука меняется в зависимости от температуры среды и смеси газов в среде. Для оптического метода требуется прозрачная среда, что не всегда можно обеспечить. Радиолокационный метод не зависит от температуры, состава, давления среды. Отражение происходит на самой поверхности независимо от состава жидкости и плотности.

Из каких компонентов состоит система СУМ-21?

Система СУМ-21 состоит из 38 датчиков и центрального устройства. Датчики монтируются на фланце крышки танка и соединяются с центральным устройством кабелем. Каждый датчик подсоединен своим кабелем. Электроника датчиков собирается в заменяемых прочных кассетах. В датчике радиолокационный передатчик направляет луч на поверхность жидкости, от которой он отражается и улавливается системой. Расстояние измеряется методом частотно-модулированной непрерывной волны, который часто используется в радиолокаторе. Радиолокационный передатчик дает выходной сигнал с постоянной амплитудой, но переменной частотой.

В микро ЭВМ вычисляется частное между двумя импульсными частотами. Далее оно пересчитывается на незаполненный объем танка, и результат представляется цифрами и в аналоговом виде. Шкалы показывающего прибора имеют деление 1 м в диапазоне 0-30 м или 0,1 м в диапазоне 0-3 м. Максимальная погрешность составляет ±(5+H/2000)мм,

где       Н                     — расстояние

антенна          — поверхность жидкости, мм.

Скорость измерения на стоянке 50 раз/мин, во время шторма на море она снижается.

Как используется свойство электропроводимости жидкости для измерения уровня?

Свойство электропроводимости жидкости используется только в сигнализаторах предельных значении уровня. Ограниченная область применения объясняется тем, что в судовых условиях трудно избежать загрязнения зонда, что значительно изменяет сопротивление между чувствительным элементом и стенкой резервуара.

Применяются ли емкостные датчики для измерения уровня?

Емкостные датчики нашли широкое распространение для измерения уровня жидкости в танках. Датчик может иметь один или два электрода, в последнем случае роль одного электрода играет стенка танка. Второй электрод должен быть изолирован от токопроводящей    жидкости. Принцип действия датчика основан на изменении емкости пластинчатого конденсатора в зависимости от расстояния (в данном случае уровня) между электродами.

Как действует схема измерения уровня, в которой используется свойство электропроводимости жидкости?

Для измерения уровня используется мостиковая схема (рис.52). В генераторе частоты 1 вторичная обмотка трансформатора, разделенная на две симметричные части, образует одну ветвь моста.

Во второй ветви находится конденсатор С и измерительного зонда 3 и нормальный Сн конденсатор. Последний подбирается так, чтобы его емкость равнялась емкости конденсатора зонда,

В схему включен блок питания 2. По мере увеличения уровня в танке напряжение в диагонали моста будет возрастать пропорционально уровню. В случае, если уровень должен измеряться непрерывно, зонд располагают по всей высоте танка. Для сигнализации предельных значений зонды располагаются горизонтально на заданных уровнях. Напряжение датчика зависит от диэлектрических свойств материала, поэтому данный зонд следует применять только для одной жидкости. В танках, где сорт жидкости может меняться, для каждой жидкости предусматривают свой зонд.

Часто ли применяют датчики уровня с радиоактивными изотопами?

Датчики с радиоактивными изотопами (g-излучение) применяют редко, так как они дороги и при работе с ними необходимы средства защиты. Принцип действия датчиков основан на поглощении излучения в зависимости от толщины слоя.

Датчики с лотом (поплавком), имеющим моторный привод, дают очень точное измерение, но наличие многих подвижных частей может снизить эту точность.

Каковы параметры сигнализатора уровня жидких диэлектрических сред типа СУС-16?

Параметры сигнализатора уровня типа СУС-10 следующие:

температура контролируемой среды от -100 до +100°С при давлении 4 МПа; длина погружаемой части первичного преобразователя 0,1; 0,25; 0,6; 1,0; 1,6; 2,0 м;

потребляемая мощность не более 15В×А;

диэлектрическая проницаемость (относительная) контролируемой среды 2.

Глава четвертая

СИСТЕМЫ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО КОНТРОЛЯ

Назначение системы централизованного контроля «Шипка-М»

Что представляет собой система «Шипка-М»?

Система «Шипка-М» — это унифицированная система централизованного автоматического контроля технических средств судов. Предназначена она для установки на судах с различными типами главной энергетической установки.

Выпускается несколько модификаций системы.

Система удовлетворяет требованиям Правил классификации и постройки морских судов Регистра, предъявляемым к средствам и системам автоматизации, устанавливаемым на судах неограниченного района плавания со знаком автоматизации А1 и А2 в символе класса.

В каких условиях работает система?

Система надежно работает, обеспечивая выполнение всех режимов работы, при:

-        температуре от 0 до +40°С для аппаратуры, размещенной в центральном посту управления; при -10 до +45°С для аппаратуры, размещенной в других помещениях судна;

-        относительной влажности 95 ± ±3 %, при температуре +40± ±2°С;

-        длительных наклонах до 45°С в любом направлении;

-        качке бортовой до 45° и килевой до 10° от вертикали с периодом 7-19 с;

-        длительных кренах  до 15° и дифферентах до 10°;

-        воздействии электрических и магнитных полей напряженностью в постоянном магнитном поле до 400 А/м, в переменном магнитном поле до 80 А/м с частотой 50 и 400 Гц;

-        смене однотипных субблоков, блоков, контейнеров и приборов;

-        отклонениях параметров питающей сети от номинальных значений в соответствии с табл.8.

Система должна   сохранять свою работоспособность после того, как она находилась в среде при температуре до -50°С (предельная пониженная температура).

Таблица 8

Система устойчива к воздействию на нее вибрационных нагрузок в диапазоне частот 5-60 Гц с ускорением 5 м/с² и ударов ускорением 30 м/с² при частоте 40-80 ударов в минуту.

Ресурс системы до заводского ремонта 25 тыс.ч, срок службы системы 20 лет. Среднее время обслуживания одной неисправности, замены отказавшего блока (субблока) и приведения системы в рабочее состояние не превышает 15 мин при наличии подготовленных запасных частей.

Какие операции реализуются системой?

Система во время работы выполняет следующие операции: сигнализацию  расшифровывающую (обобщенная и адресная), измерение в цифровой форме, контроль температуры выпускных газов, регистрацию выбегов, контроль состояния вахтенного.

Какими основными техническими данными характеризуется система?

Система «Шипка-М» имеет функции расшифровывающей аварийно-предупредительной световой и звуковой (критической и некритической) сигнализации в ЦПУ при отклонении от заданного значения параметров, контролируемой температуры выпускаемых газов, отсутствии вахтенного в ЦПУ, в течение 40мин с выдачей соответствующих сигналов.

Система имеет следующие технические данные:

-        Число помещении (в том числе и МО), охватываемых обобщенной аварийно-предупредительной световой и звуковой сигнализацией .... до 14

-        Число каналов адресной сигнализации в ЦПУ и МО

-        по группам параметров и техническим средствам до……….. 20

-        Основная погрешность каналов сигнализации с аналоговыми датчиками без учета датчиков, % .... ±1,5

Цифровое измерение по вызову параметров:

-        число одновременно вызываемых параметров …………. . . до 4

-        период обновления информации, с ....……………………. до 2,5

-        основная погрешность (без учета датчиков), % . ………. ±1

-        число регистрируемых фактов отклонения от установленного значения и возвращения в норму параметров  …………………………….                                               до 168

Питание системы:    однофазная сеть переменного тока:

напряжение,  В .............. 220

частота,                      Гц ............ 400

Система централизованного контроля АЛСИ

Что представляет собой система АЛСИ-1?

Система аварийно-предупредительной сигнализации АЛСИ-1 (ALSY-1) шведской фирмы «Юнгнер инструмент» была установлена на судах типа «Новомиргород», построенных по заказу в Финляндии.

Основная часть системы содержит датчики дискретного действия (с контактными устройствами).  Кроме того,  к системе АЛСИ-1 подключены датчики аналогового действия — термометры сопротивления, термопары, аналоговые датчики давления и пр. Аналоговая часть системы производит измерения текущих значений контролируемых параметров, а при достижении этими параметрами установленных предельных значений вырабатывает дискретные сигналы, которые поступают в основную часть системы сигнализации и производят такое же действие, что и сигналы от датчиков с контактными устройствами.

Система аварийно-предупредительной сигнализации АЛСИ-1 имеет в своем составе пишущую машинку «Кинцле», которая печатает выбеги всех контролируемых параметров. Записываются: год, месяц, число, часы, минуты и условный номер контролируемого параметра. Если запись вызвана выбегом данного параметра за пределы рабочего диапазона, печатание производится красным цветом. Если же запись вызвана восстановлением нормального рабочего значения контролируемого параметра, она печатается черным цветом. В системе аварий­но-предупредительной сигнализации АЛСИ-1 использованы интегральные   схемы   нескольких типов.

Каково назначение основного канала сигнализации?

Назначением основного канала сигнализации является:

-        восприятие аварийно-предупредительного сигнала по контролируемому параметру непосредственно от датчика дискретного действия или от соответствующего канала аналоговой приставки;

-        «запоминание» аварийно-предупредительного сигнала;

-        управление работой сигнальной лампы на пульте сигнализации в ЦПУ;

-        выработка импульсов для группирования аварийно-предупредительных сигналов;

-        выполнение подготовительных операций по регистрации выбегов контролируемых параметров.

Как конструктивно выполнены основные каналы сигнализации?

Конструктивно основные каналы сигнализации смонтированы на печатных электронных картах типа UAL (рис.53). Каждая карта несет в себе 10 каналов сигнализации. Каждый канал состоит из трех транзисторов, шести логических элементов НЕ-И, резисторов, конденсаторов и диодов.

Одна интегральная схема содержит четыре логических элемента НЕ-И, так что в каждом канале сигнализации используются «полторы» интегральной схемы. Кроме того, на карте UAL имеются два элемента НЕ-И, общие для всех десяти каналов карты (интегральная схема Q9). Итого на одной карте UAL установлено 16 интегральных схем.

Принципиальная схема одного основного канала сигнализации системы АЛСИ-1 приведена на рис.53.

Для конкретности был взят первый канал карты UAL. Другие каналы отличаются иной нумерацией компонентов и выводов. На рис.53 1-13 — номера входов и выходов интегральных схем; К — кодовые номера параметров; N — номера выходных выводов.

Как работает канал при отсутствии неисправности?

При отсутствии неисправности контакт датчика D закрыт. Транзистор Т₁ открыт, а транзистор Т₂ заперт. Нулевое напряжение с коллектора транзистора Т7 поступает на входы 10 и 12 интегральной схемы Q₂, вырабатывая на ее соответствующих выходах 8ч II сигналы логические «I». Сигнал логическая «I» с выхода 11 интегральной схемы Q₂ передается по двум каналам.

Как работает схема при появлении неисправности?

При появлении неисправности контакт датчика D открывается. После небольшой выдержки времени, в течение которой происходит разряд конденсатора С], транзистор Т] запирается. На его коллекторе появляется сигнал логическая «I», который поступает на входы 10 и 13 интегральной схемы Q₂. Происходят следующие действия.

В определенный момент времени, когда на вывод К карты UAL подается сигнал логическая «/», оба входа 9 и 10 логического элемента НЕ-И получают единичные сигналы. Так, на выходе 8 этого элемента появляется сигнал логический «О», подаваемый на вход 1 интегральной схемы Q₉. В результате вырабатывается командный импульс на включение пишущей машинки, регистрирующей появление неисправности.

Каковы особенности системы АЛСИ-8?

Система АЛСИ-8 состоит из модулей, каждый из которых имеет по восемь каналов. Каждый канал, в свою очередь, состоит из отдельной электронной карты. Все карты устанавливаются в кассеты.

Особенности системы: возможность показания температур и давлений на индикаторе; расчет изменения в течение длительного периода и формирование сигнала перед тем, как произойдет существенное отклонение перфорирование величины измерения на телетайпной ленте для передачи информации на берег.

Как регистрируются выбеги параметров?

В системе АЛСИ-1 предусмотрены контуры регистрации выбегов параметров. Выходы этих контуров подаются на пишущую машинку, которая и регистрирует их на бумажной ленте. Записываются: год, месяц, число, время (часы и минуты) и условный номер параметра, по которому достигнуто установленное предельное значение. Печатание происходит в двух случаях: при выходе параметра за пределы рабочего диапазона — красным цветом; при возвращении параметра в пределы рабочего диапазона — черным.

В качестве пишущей машинки используется цифровая пишущая машинка «Кинцле». Последняя, кроме системы аварийно-предупредительной сигнализации АЛСИ-1, применяется также и в других автоматических системах, установленных на судах: в даталоггерах «Дата цент» в реверсографах фирмы «Хонейвелл» на судах типов «Дмитрий Овцын» и «Алиот». Пишущая машинка «Кинцле» широко распространена на наших судах.

Что представляет собой пишущая машинка «Кинцле»?

Пишущая машинка «Кинцле» состоит из следующих основных частей:

§         электрического двигателя, предназначенного для привода всех движущихся частей машинки. Движение от двигателя передается через муфту и редуктор. Частота вращения двигателя автоматически регулируется регулятором

§         цифровых дисков, на которых выгравированы печатаемые знаки. В стандартном исполнении – это десять цифр (от 0 до 9). Однако по специальному заказу вместо цифр могут быть выгравированы буквы или различные знаки (плюс, минус, звездочка и т.д.);

§         главной кулачной шайбой,  которая передает движение цифровым дискам через систему рычагов и тяг;

§         запирающих магнитов, по одному магниту для каждого цифрового диска. При подаче питания на запирающий магнит дальнейшее проворачивание данного цифрового диска блокируется. Тем самым осуществляется «набор» того сочетания печатаемых знаков, которое должно быть отпечатано на бумажной ленте;

§         валика машинки, к которому роликами прижата бумажная  лента для отпечатывания данных. Печатается одновременно вся строка, для чего все цифровые диски кратковременно прижимаются к валику.

§         После печатания валик тотчас поворачивается на один (4,25 мм) или на два интервала (8,5 мм) в зависимости от установки;

§         механизма подачи красящей ленты. Этот механизм аналогичен механизму обычной пишущей машинки. На судах используется двухцветная красящая лента (черно-красная), в связи, с чем машинки «Кинцле» оборудуются также механизмом изменения цвета ленты;

§         шагового переключателя с контактными кольцами, выполненными на печатной плате.

Как осуществляется управление машинкой «Кинцле»?

Контуры управления пишущей машинкой «Кинцле» в системе АЛСИ-1 собраны на трех электронных печатных картах.

Функции контуров управления ее заключаются:

§         в обегании контролируемых точек с выявлением их состояния, имеется или отсутствует неисправность в каждой из точек. По окончании одного цикла обегания тотчас начинается следующий цикл и так далее в течение всего времени работы системы сигнализации;

§         в сравнении результатов данного цикла обегания с предшествующим циклом. Тем самым выявляются изменение различных контролируемых параметров, появление или исчезновение неисправностей;

§         при появлении и исчезновении неисправностей   вырабатывается командный импульс на печатание, подаваемый на машинку «Кинцле». Одновременно подается импульс, определяющий цвет записи. При появлении неисправности запись ведется красным цветом, а при исчезновении — черным;

§         в формировании ответа на опросные импульсы машинки «Кинцле» в процессе печатания. Ответ вырабатывается в виде кода, изображающего трехзначный номер контролируемых точек, где возникла или исчезла неисправность.

Как происходит обегание контролируемых точек?

Осциллятор вырабатывает периодические импульсы. Эти импульсы поступают на вход цепочки, состоящей из трех декадных счетчиков: единиц, десяток и сотен. Результаты счета импульсов выдаются счетчиками в бинарно-десятичном коде. Далее следует преобразование в десятичный код, и полученная цепочка обегающих импульсов подается в строгой последовательности на каждый из основных каналов сигнализации. При подаче обегающего импульса определяется состояние канала: имеется или отсутствует неисправность. Результаты этого опроса поступают для дальнейшей обработки. Продолжительность одного цикла работы элементов ДА-НЕТ интегральной схемы равна продолжительности четырех импульсов.

В течение одного цикла значение сигнала на каждом выходе изменяется дважды: половину цикла—логическая «I» и половину цикла — логический «О». Следовательно, на выходах элементов ДА-НЕТ имеет место прямоугольное изменение напряжения с частотой, в 4 раза меньшей частоты импульсов. Если частота импульсов ДА-НЕТ равна 200кГц, то частота импульсов на выходе элементов составляет 50кГц. Амплитуда импульсов +5В. Импульсы на выходе из второго элемента сдвинуты по отношению к выходным импульсам первого элемента на время одного импульса (рис.54).

Какие неисправности могут быть в системе АЛСИ и как их устранить?

Для обеспечения безупречной и эффективной работы системы каждая из ее составных частей тщательно настроена и отрегулирована на заводе-изготовителе. Поэтому смена их всегда сопряжена с риском потери точности вследствие небольших отклонений в параметрах отдельных компонентов. При выполнении какой-либо замены или подстройки, в том числе и при смене карты-контура на запасную, рекомендуется соблюдать условия, приведенные в табл.9  (см.рис.53).

Таблица 9.

Неисправность	Причины	Устранение неисправности
Приборы не реагируют, и сигнальные лампы не включаются при вращении переключателей	Дефект в цепи питания	Проверить все входящие напряжения. Контроль эталонного напряжения +5 В имеется, поэтому эти напряжения отсутствуют в UAL (см. рис.53)
Приборы не реагируют, но сигнальные лампы включаются	Дефект в цепи питания (отсутствует напряжение 15В) Дефект в кабелях в приборе	Проверить, есть ли выходное напряжение на выводах в шкафу. Если есть, то проследить за прохождением сигнала. Проверить с помощью последовательно включаемого (серийного) сопротивления      (10 кОм) и батареи напряжением   1,5 В
Одна или несколько ламп не горят	Дефектные лампы. Отсутствует напряжение питания 24 В	Сменить, проверить кабели от переключателя до лампы, а также прочие соединения 24 В
Одна или несколько точек дают большую погреш­ность в показаниях или вообще не дают показаний при «адресовании» измеряемого значения	Дефект в датчике или его точке присоединения Дефект в карте USB > в кабелях	Проверить состояние соединения датчика. Если это термодатчик, то проверить его сопротивление. Выходной сигнал от датчика давления измеряется универсальным измерительным прибором.  Проверить, имеется ли на выходе модулированный сигнал. Если его нет — сменить карту-контур, настроить ее. Проверить на выводах модулированный сигнал
Одна или несколько точек дают большую погрешность в показаниях или вообще не дают показании при «адресовании» предельного значе­ния тревоги	Дефект в кабелях Отсутствуют условия «адресования»	Проверить наличие модулированного сигнала на выводах.  Проверить, имеется  ли напряжение  15 В   между переключателями
Одна или несколько точек не показывают состояния тревоги при измеряемом значении выше максимального или ниже минимального для по­дачи сигнала тревоги	Неправильно запрограммирован переключатель «максимум/минимум»		Сравнить с указаниями материалов по программированию
Система приходит в состояние тревоги, хотя по показаниям приборов ее предельное значение и не достигнуто	Неправильно запрограммирована схема Дефект в кабелях		Сравнить с указаниями материалов по программированию Измерить, имеется ли напряжение +24 В на выходе сигналов тревоги и просле­дить его по кабелям до ко­лодки АЛСИ

 

Система  централизованного контроля КМ-1

Каковы технические возможности системы КМ-1?

Система   централизованного контроля (сигнализационное контрольное устройство) типа КМ-1 измеряет, аналоговые величины и осуществляет тревожную сигнализацию. К системе могут быть подключены: контактные датчики (с разомкнутыми контактами); платиновые реостатные датчики типа Р-100, служащие для измерения температуры;   терморезисторные датчики типа Т802, служащие для измерения температуры; термопары типа NiGr/Ni вместе с усилителями типа GA-3, служащие для измерения температуры; манометрические датчики типа GT-1 (см.рис.7); датчики разницы давлений типа GT-2.

В типовой комплектации системы имеется магнитно-электрический измеритель для измерения аналоговых величин. Дополнительно к оборудованию может поставляться цифровой измеритель, с помощью которого можно выполнять измерения одновременно с магнитно-электрическим измерителем. Цифровой измеритель может соединяться с датчиками разных типов в требуемой комбинации.

Как конструктивно выполнено сигнализационное контрольное устройство?

Сигнализационное  контрольное устройство может иметь одну или более кассет. Каждая кассета заключает в себе определенное количество контактных элементов (пакетов), в том числе измерительный прибор и каналовый пакет. Размеры передней стенки платы, мм: измерительный прибор — высота 96, ширина 119; остальные платы—высота 24, ширина 119;  толщина передней стенки 2.

Плата вместе с элементами покрыта защитным лаком, который устойчив к коррозии. Размеры, мм, главных четырех типов плат (рис.55) следующие:

В марке кассеты цифра в знаменателе показывает, сколько модулей включает в себя данная кассета. Например, кассета UB-1/ 10 включает 10 модулей. Для пакета с прибором необходимы четыре модуля, а для остальных пакетов нужно по одному модулю. Например, в кассету, имеющую место для 10 модулей, можно поместить один пакет с измерительным прибором и шесть каналовых пакетов.

В плате КМС-1 (рис.56,а) есть красная лампа аварийного состояния. При аварии горит мерцающий свет, после подтверждения аварии — постоянный. При нажатии кнопки 2 прибор показывает текущую температуру или давление. Назначение кнопки — подтверждение тревожного состояния объекта.

Кнопка 3 служит для показания аварийного параметра. С помощью винта 4 устанавливают значение аварийного параметра.

Плата КМС-2 (рис.56,б) применяется для определения температур выпускных газов. Красная лампа аварийного состояния при включении тревоги горит мерцающим светом, а после ее подтверждения переводится в режим постоянного свечения. После нажатия кнопки 2 прибор показывает текущую температуру параметра, а в случае тревоги служит для индикации. При нажатии кнопки 3 измеряемый параметр подключается к системе контроля.

На рис.56,в показана плата КМС-3 для подключения контактных датчиков. Аварийная лампа красного цвета при возникновении аварийного значения параметра горит мерцающим светом, а после квитирования — постоянным светом. Кнопка 2 служит для подтверждения аварийного значения.

Плата КМР-1 (рис.56,г) предназначена для измерения температур выпускных газов. Переключатель 1 служит для установки зоны отклонения. При нажатии кнопки 2 прибор показывает среднюю температуру, при нажатии кнопки 3 — максимальное значение предельного параметра. Винт 4 предназначен для установки предельного значения параметра.

Какие рабочие параметры имеет система КМ-1?

Рабочие интервалы показаний параметров системы следующие:

Для температуры,      °С        = 0-100; 0-160; 0-300 и 0-600

Для давления,                        Мпа     = 0-0,1; 0-0,25; 0-0,4; 0-0,6; 0-1,0; 0-1,6; 0-2,5; 0-4,0; 0-6,0

Для разницы давлений,        МПа    = 0-0,01; 0-0,06; 0-0,1; 0-0,16

Показания можно снимать во всем интервале прибора. Интервал установки предельных значений:

Для стандартных каналовых пакетов — отдельная настройка верхнего и нижнего предельного значения во всем измерительном интервале;

Для каналовых плат измерения температуры выпускных газов, сигнализирующих превышение предельного отклонения от среднего значения, — интервалы отклонения ±10±70°С максимального предельного значения 0-600°С;

Выключение сигнала отклонения ниже значения температуры, установленной в интервале, 0-600°С.

Погрешность измерения и сигнализации 4=2% полного интервала. Погрешность измерений, °С, датчиков температуры в зависимости от длины l и сечения провода S даны в табл.10.

Таблица.  10

Примечание: 1 цифра дана для сечения провода S=0,5, 2-я цифра – для S=1,5 мм².

Задержка сигнализации: аналоговые каналовые пакеты в стандартном исполнении около 0,5 с платы с контактным датчиком около 2 с. Время это может быть увеличено до 25 с.

Как осуществляется соединение платы с кассетой?

Все платы подключаются к кассете КМ-1 через стандартную контактную пленку и стандартные штепсельные соединения данной системы.

Как подключаются кассеты к системе КМ-1?

Схема подключения сигнализационного контрольного устройства с большим числом кассет дана на рис.57. Каждая кассета поставляется с кабелем датчика, имеющим штепсельное соединение, а каждое устройство поставляется с общим главным кабелем, на конце которого также есть штепсельный соединитель. Каждая кассета имеет определенное количество плат (измерительный прибор, две платы сигнализации, плата отклонений, платы каналов). Каждая из этих плат состоит из печатной схемы и передней стенки, которая соединяется с кассетой после того, как плату вставили в штепсельные гнезда, находящиеся в задней части кассеты.

Для чего предназначен и как работает измерительный прибор типа КМВ-1?.

Прибор типа КМВ-1 предназначен для измерения значений сигналов, подаваемых от аналоговых датчиков подключенных к устройству КМ-1

Пакет имеет дополнительный выход, служащий для подключения измерителя с интервалом 0-1мА. Выход этот может быть использован для подключения цифрового измерителя.

Номинальные данные: питающее напряжение постоянного тока 16В ±35мВ; потребление тока 40 мА.

Передняя стенка измерительного прибора выполнена из алюминиевого листа. Измеритель крепится к этой плите в отверстии. Электрические элементы помещены на штепсельной плате с печатными схемами. В передней части платы находятся две латунные консоли, к которым прикреплена передняя стенка с измерителем.

Нажатием кнопки на одной из каналовых плат, выход которой подключен к измерительному прибору, напряжение (в интервале 1-5В) будет преобразовано в ток (в интервале 0-1мА), проходящий через измеритель. Между током и выходным напряжением существует прямолинейная зависимость. На выходе пакета можно также получить напряжение 1-5В от источника с малым интервалом. Ток, проходящий через измеритель, зависит непрямолинейно от сигнала на входе измерительного прибора, так как введены в систему нелинейные элементы. Таким образом, получена прямолинейная зависимость между током и температурой датчика. Каналовая плата предназначена для совместной работы с терморезисторными датчиками.

Что представляет собой плата сигнализации помех типа КМЕ-1?

Плата сигнализации помех служит для обнаружения разрывов и коротких замыканий в кабелях аналоговых датчиков, а также перебоя в питании устройства. Питающее напряжение постоянного тока 16В±35 мВ. Потребление тока в нормальном состоянии 80мВ, в состоянии тревоги 50мВ. Интервал сигнализации при превышении напряжения 4,6В на выходе, а при снижении напряжения ниже 0,55В на входе.

При неисправности лампа горит постоянным светом (не горит, если нет питания) и срабатывает контакт переключения реле, питаемого в нормальном состоянии (контрольного). Пакет сигнализации помех состоит из платы с печатной схемой и алюминиевой передней стенки. В передней части плитки с печатной схемой находятся две латунные консоли, к которым плитка прикрепляется при помощи двух винтов, служащих одновременно для вытягивания платы из штепсельного гнезда. На передней стенке находится желтая лампа. Реле для сигнализации помех помещено на плате с печатной схемой.

В нормальных условиях лампа горит постоянным током, а к реле сигнализации подается питание. Входы «+» и «-» соединены с соответствующими выходами каналов. Отдельные каналовые платы имеют на выходах помех включенные диоды, которые изолируют друг от друга отдельные цепи.

Что представляет собой плата сигнализации отклонений от среднего значения температуры типа КМР-1/Т2?

Плата типа КМР-1/Т2 применяется вместе с каналовыми пакетами типа КМС-2/Т2, вырабатывая для них отдельными каналами предельные значения параметров. Из значений сигналов создается среднее значение, которое служит для установки предельных значений отклонений. Кроме того, вырабатывается предельное значение тревоги при высокой температуре.

Плата предназначена для температур в интервале 0-600°С, измеряемых при помощи термоэлементов. Питающее напряжение постоянного тока 16В ±35 мВ, потребление тока 40мА. Входной сигнал 1-5 В  (соответствует 0-600°С). Интервал настройки зоны отклонений от среднего значения 10-70°С. Интервал настройки верхнего предельного значения и выключения действия тревоги отклонения от среднего значения 0-600°С. Плата состоит из печатной схемы и передней стенки. В передней части печатной схемы находятся две латунные консоли, к которым крепится передняя стенка при помощи двух винтов, служащих одновременно для вытягивания пакета из штепсельного гнезда.

Сигнал, входящий в блок отклонений, является средним значением температур всех каналов типа КМС-2/Т2, которые включены в систему автоматического контроля температур. Среднее значение указывается на измерительном приборе после нажатия кнопки. Два предельных значения отклонения вырабатываются на основе среднего значения температуры. Они передаются к каналовым блокам — нижнее и верхнее предельные значения отклонения (ширина зоны отклонения). Верхнее предельное значение — это сумма среднего значения температуры и устанавливаемого предельного значения отклонения, а нижнее предельное значение — это разность среднего значения и устанавливаемого значения. Установка зоны отклонений выполняется при помощи потенциометра в интервале от ±10 до +70°С по отношению к среднему значению температуры.

Что представляет собой схема каналов для аналоговых датчиков с сигнализацией верхнего и нижнего предельных значений тревоги типа КМС-2?

Плата каналов типа КМС-2 предназначена для совместной работы с аналоговыми датчиками, когда требуется сигнализация верхнего и нижнего предельных значений параметра. Питающее напряжение постоянного тока 16В ±35мВ, потребление тока в нормальном состоянии 40мА, в состоянии тревоги 60мА. Число тревожных выходов 2: выходной сигнал тревоги — импульс 10В, сложенный с импульсом отклонения 5В, оптический сигнал тревоги — красный мерцающий свет, который переходит на постоянный после подтверждения тревоги. Задержка тревоги стандартная 0,5с, ее можно увеличить до 25с. Конструкции платы КМС-2 и платы КМС-1 аналогичные.

Каким образом группируются сигналы?

Все устройства КМ-1 приспособлены для группирования сигналов. Для этой цели вверху каждой кассеты находится специальная группирующая плата. Необходима также дополнительная кассета, которая состоит из печатных плат и реле. Группирующая плата может быть подключена к 20-каналовым платам. Путем соответствующих подключений можно создать максимум 10 групп. Группирующая плата с двух сторон покрыта медной фольгой. На одной стороне нанесены объяснения. Фольга уложена с одной стороны горизонтальными полосками, а с другой — вертикальными. В местах пересечения горизонтальных и вертикальных полосок в плате сделаны отверстия. Группирование каналов производится путем введения медной проволоки в соответствующие отверстия и припаивания ее к полоскам фольги по обеим сторонам платы.

Какие особенности имеет система КМ-2?

Комплект системы центрального контроля КМ-2 включает в себя сигнальную панель КМ-2, панель обобщенных аварийных сигналов КР-20, блок общего контроля КМ-2, панель вахтенного КР-30, сигнальную панель помещения КР-50. В качестве чувствительных элементов использованы дискретные устройства, датчики температуры типа Т-802 с выходным сигналом 1-5 мА.

Погрешность измерения в системе ±2% полного диапазона шкалы, нестабильность — приблизительно 0,5% полного диапазона шкалы, задержка сигнала по времени 0,2-2,25с.

Габаритные размеры стоек системы КМ-2 определяются размерами панелей. На судах применяются унифицированные стойки с панелями десяти типоразмеров: высота может быть 180, 276, 396, 516 мм, ширина 148,297, 445 мм, длина 276мм.

Какие могут возникнуть неисправности в системе КМ и как их устранить?

При возникновении неисправности в системе и их устранении следует соблюдать условия, которые приведены в табл. 11.

Таблица 11

Контроль выполняют следующим образом:

-        поочередно соединяют накоротко электропровода с датчиками в каждом канале и проверяют, загорится ли лампа предельного значения параметра (тревоги) и действует ли реле помех в плате сигнализации помех;

-        проверяют, вызовет ли разрыв цепи датчика (отключение провода на контактной планке) свечение лампы и срабатывание реле помех;

-        проверяют действие каналовых плат вращением потенциометра до момента появления предельного значения параметра. В платах с нижним предельным значением потенциометр следует вращать по ходу часовой стрелки, а в платах с верхним предельным значением уставки — против часовой стрелки. Проверить, совпадают ли указанное предельное значение и указанное текущее значение.

Как контролируют каналовые платы для температуры выпускных газов?

Контроль производят следующим образом:

-        для каждой платы каналов вызывают короткое замыкание на контактах датчика и проверяют, сработают ли лампа и реле в сигнализации помех;

-        проверяют, возникнет ли тревога в случае разрыва цепи датчика, лампа и реле в схеме сигнализации должны сработать;

-        на каждой плате сигнализации вращают против часовой стрелки потенциометр для установки мнимой температуры до возникновения тревоги и проверяют, находится ли мнимая температура вне зоны допустимых отклонений. Проверять следует для положительных и отрицательных предельных отклонений от среднего значения.

Как проверяют цепи контактных датчиков?

Проверяют действие каждой цепи, отключая одно из соединений датчика. В этом случае должен возникнуть сигнал тревоги. После подтверждения тревоги лампа должна гореть постоянным светом. Подключают провод датчика и проверяют, начнет ли лампа гореть слабым светом.

Глава пятая

СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ

Система диагностирования типа DETS

Существует ли современный метод диагностирования судовых дизелей?

В связи со спецификой конструкции и процессов, происходящих в поршневом двигателе внутреннего сгорания, он является более сложным объектом для диагностирования, чем, например, паровая турбина.

Методы диагностирования паровых турбин основаны на относительно простом анализе вибраций. Информационные значения вибраций для дизелей являются относительно небольшими.

Для таких сложных объектов, как двигатель внутреннего сгорания, нет до сих пор унифицированного комплексного диагностического метода. Однако существуют разные методы, охватывающие лишь меньшую или большую часть двигателя.

Что представляет собой местное диагностирование?

Примером местного диагностирования является, например, анализ работы камеры сжигания при использовании аппаратуры, изготовляемой фирмой «Аутроника». Используя установленные в каждом цилиндре термоэлементы (два — в цилиндровой втулке, один — в крышке), эта аппаратура измеряет температуры в отдельных точках камеры сжигания, сигнализирует в случае превышения предельных значений и рассчитывает средние значения этих температур в промежутках времени через каждые 4 ч.

Текущий анализ температурных отклонений выполняется сравнением измеряемых значений с правильными. Правильные значения температур для данного состояния нагрузки двигателя можно получать разным путем: при помощи компьютера на судне или берегу, или на основании номограммы, поставленной фирмой для определенного двигателя.

Номограмма создает возможность для данного состояния нагрузки двигателя быстро определить температуры цилиндровой втулки и крышки. Состояние нагрузки определяется комплексом следующих параметров:

·        частотой вращения,

·        температурой наддувочного воздуха,

·        давлением наддувочного воздуха,

·        средним индикаторным давлением.

Если анализ покажет, что разница между измеряемой и эталонной температурой повышается во времени, то можно при помощи экстра полирования на диаграмме отклонений (разниц) в функции времени прогнозировать соответствующее состояние впрыскивающей аппаратуры, поршневых колец, и т.п.

Что представляет собой система типа DETS настройки дизеля?

Система DETS — это система индикации, которая дает эксплуатационнику значительно больше информации о системе впрыска топлива и процессе сгорания топлива в дизеле, чем обычные методы индикации.

Индикация давления впрыска топлива дает информацию о том, где возможно появление неисправности.

Давление в цилиндре отражает только вторичное проявление неисправности. Следовательно, система DETS дает предпосылки для оптимальной настройки дизеля, а значит для максимальной экономии топлива. Она вычерчивает диаграммы давления и записывает ряд характерных параметров с помощью специального регистрирующего устройства, которое записывает текст и вычерчивает кривые в виде совокупности точек.

Какие параметры регистрируются системой DETS?

Системой DETS регистрируются следующие параметры:

-        среднее индикаторное значение pi;

-        давление сжатия Рс;

-        максимальное давление цикла р_мах;

-        давление расширения р_р в точке 40° после верхней мертвой точки (ВМТ),

-        момент воспламенения Те (в градусах поворота коленчатого вала относительно ВМТ),

-        момент максимального давления Т_мах (в градусах поворота кривошипа относительно ВМТ),

-        разность между наибольшим и наименьшим значениями среднего индикаторного давления Δp_i в течение пяти ходов поршня.

Кроме того, регистрируются следующие параметры, характеризующие подачу топлива в цилиндр:

-        скорость нарастания давления перед открытием иглы форсунки υд  (МПа/град поворота коленчатого вала),

-        динамическое давление в момент открытия иглы р_ц,

-        максимальное давление впрыска р_{в мах};

-        момент открытия иглы форсунки То (в градусах поворота кривошипа относительно ВМТ),

-        продолжительность впрыска Lв (в градусах поворота коленчатого вала),

-        разность между наибольшим и наименьшим значениями Δр_{в mах} в течение пяти ходов поршня.

Датчики не установлены постоянно на каждом цилиндре, и имеется один переносной комплект датчиков, которые быстро можно установить на данном цилиндре. Для датчика давления в цилиндре используют обычное подсоединение к индикаторному крану. Для датчика давления впрыска применяют клапаны и переходники.

Эксплуатационник решает сам, индицировать ли давление в цилиндре, давление впрыска или то и другое одновременно. Система DETS выдает соответствующие параметры и диаграммы.

Как производится индикация параметров?

Для выполнения операции «Регистрация параметров», «Удельный расход топлива» и «Таблица уставки эталонных значений» должно быть известно, на каких цилиндрах производится индикация. Это происходит при нажатии кнопки «Возврат» перед началом индикации. Система «забывает» все ранее выполненные индикации и будет «запоминать» все индикации, выполняемые с этого момента. Не имеет практического значения, индицирует ли оператор все цилиндры, так как система запоминает только последнюю индикацию для каждого цилиндра. Вместе с тем, один или несколько цилиндров могут быть пропущены, при индицировании, например из-за неисправности индикаторного крана.

Для того чтобы получить копию записи результатов индикации, оператор нажимает кнопку «Регистрация» на панели индикации.

Как производится юстировка угла поворота коленчатого вала?

В любой системе индикации, где производится вычисление среднего индикаторного давления, чрезвычайно важным является правильное измерение положения поршня. В системе DETS положение поршня определяется косвенным путем — измерением частоты вращения коленчатого вала. Это производится с помощью двух индуктивных датчиков, установленных вблизи маховика, имеющего зубчатый венец. Один датчик дает сигнал (импульс) при прохождении каждого зубца, другой датчик дает сигнал (импульс) при прохождении ВМТ в пятом цилиндре.

Один импульс на зубец дает слишком грубое измерение угла, поэтому внутри системы производится электронное умножение импульсов, так что получается 720 импульсов на один оборот или один импульс соответствует повороту вала на 0,5°. Другой датчик дает абсолютное эталонное значение для отсчета угла благодаря штифту, установленному на маховике таким образом, что штифт проходит мимо второго датчика в момент ВМТ в первом цилиндре.

Какие погрешности могут быть при измерении угла?

На практике часто трудно точно установить штифты и датчики. В лучшем случае измерение оказывается точным только для одного цилиндра и при долевой нагрузке. Это имеет место вследствие скручивания коленчатого вала крутящим моментом, который также зависит от нагрузки. Для мощных дизелей («Бурмейстер и Вайн», «Зульцер») скручивание вала составляет обычно 0,2-0,4°. Это может показаться несущественным, но погрешность 0,1° в измерении угла может привести к погрешности в вычислении среднего индикаторного давления на 0,5 %.

Как могут быть получены средние значения угла?

Во время юстировки угла, т.е. при нажатии кнопки «Юстировка угла», система автоматически выполняет эту задачу. Для получения средних значений индикацию выполняют несколько раз. При первых трех ходах поршня определяется количество полуградусных интервалов, составляющих смещение между измеренной ВМТ и предполагаемой ВМТ, получаемой с помощью сигналов «Частота вращения -угол» от зубцов венца маховика. Следующие пять ходов поршня индицируются с целью точной юстировки в градусах от ближайшего полу градусного импульса. При нормальных последующих индикациях эти значения используются для корректировки. Однако они действительны только для данного цилиндра. Для всех цилиндров юстировка должна выполняться таким же образом.

Из каких составляющих состоит юстировка угла?

Юстировка угла состоит из постоянной и переменной составляющей, зависящей от нагрузки. Постоянная часть компенсирует неточность монтажа датчиков и возможные неточности в дизеле, т.е. постоянные погрешности. Часть, зависящая от нагрузки, учитывает скручивание коленчатого вала. В действительности она пропорциональна моменту, приложенному к валу, но в системе DETS она пропорциональна квадрату частоты вращения вала дизеля.

Как производится автоматическая юстировка угла?

Автоматическая юстировка угла производится только для постоянной части. Коэффициент пропорциональности, учитывающий влияние частоты вращения на часть, зависящую от нагрузки, устанавливается в виде постоянного значения до сдачи судна в эксплуатацию или при установке системы. При автоматической юстировке угла постоянная часть устанавливается по разности между измеренным углом и рассчитываемой частью, зависящей от нагрузки. Даже при неправильном фиксированном коэффициенте пропорциональности этот метод корректировки даст правильную юстировку для тех значений частоты вращения (нагрузки), при которых производилась юстировка угла. Поэтому юстировка угла должна выполняться при частоте вращения, возможно более близкой к той, которая имеет место при длительной эксплуатационной мощности. Старшему механику или гарантийному инженеру предоставляется возможность решать этот вопрос, но не рекомендуется выставлять рейку топливных насосов на полную частоту вращения.

Как определить, что юстировка угла закончена?

Для того чтобы оператор мог судить о правильности юстировки угла, системой DETS выдается (печатается) определенное количество полу градусных интервалов юстировки:  «Счетчик импульсов» для всех пяти ходов поршня «Градусы», «Единичные значения» и их среднее значение «Среднее значение». Дополнительно вычерчивается последний ход поршня, скорректированный по ближайшей полу градусной отметке. Если разброс для пяти отдельных измерений значительный, юстировка должна быть выполнена еще раз. Отдельные измерения не должны отличаться от среднего значения более чем на 0,1°.

Какие сведения необходимы для расчета удельного расхода топлива?

Для определения удельного расхода топлива должны быть известны: мощность дизеля, плотность топлива, его часовой расход, температура топлива на расходомере.

При индикации дизеля система DETS автоматически вычисляет мощность дизеля. Остальные переменные определяются оператором и вводятся в систему вручную с помощью клавиатуры.

Коммуникация между оператором и системой автоматически регистрируется. При нажатии кнопки «Удельный расход топлива» система печатает вопросы, запрашивающие надлежащую информацию. Все ответы оператора регистрируются.

Выявление неисправностей дизеля на основе эталонных значений

Как могут быть установлены эталонные значения?

Средствами диагностирования выявляются техническое состояние как двигателя в целом, так и его узлов. Техническое состояние может быть оценено по значениям одного или нескольких типичных для данного узла параметров. Например, для форсунки таким параметром может быть давление открытия иглы.

При изменении условий эксплуатации параметры также могут меняться. Однако при этом техническое состояние узла может оставаться постоянным. Для оценки необходимо знать, какие значения параметров соответствуют не изменившемуся состоянию узла при данных условиях эксплуатации. Такие значения параметров называются «эталонными значениями». Их обычно определяют расчетным путем на базе математических моделей процесса.

Изменение давления открытия иглы форсунки р_ц может быть вызвано только изменением частоты вращения Δω. Следовательно, для давления открытия иглы можно построить простую математическую модель

р_ц = А + В Δω            .

Эта модель в ограниченном диапазоне частот вращения обеспечивает достаточную точность. При сравнении измеренного давления открытия иглы с эталонным наличием разности дает возможность судить о состоянии форсунки.

Математическая модель состоит из двух членов: постоянного А и переменного В. Коэффициент В в переменном члене практически одинаков для дизелей одного и того же типа, а постоянный член А может несколько отличаться. Таким образом, модель остается постоянной, но ее члены могут принимать различные значения.

Для тех типов моделей, по которым накоплен опыт, значение коэффициента В может быть установлено в системе DETS перед ее постановкой предприятию. Постоянная же А должна быть задана для данного дизеля. В системе это выполняется с помощью кнопки «Таблица эталонных значений». Информация выдается после индицирования дизеля при нажатии кнопки.

Средние значения индицированных значений параметров, которые печатаются в качестве «средних значений» при выполнении функции «Регистрация параметров», отсчитываются для «нанесения» в качестве постоянных в модели параметров.

Для давления открытия иглы постоянная А принимает такое значение, при котором сумма А+ВΔω будет равна среднему значению измеренных давлений открытия иглы.

Назначение эталонных значений в системе DETS не в том, чтобы установить идеальные значения, а в том, чтобы дать возможность эксплуатационнику выявить изменения технического состояния.

Для каких целей производится оценка значений параметров?

Система DETS выполнена в виде измерительной аппаратуры. Автоматически она не прогнозирует, где и когда может появиться неисправность. Однако система дает возможность оценить состояние топливной аппаратуры и протекание процесса сгорания в цилиндре дизеля.

Разработана диагностическая табл.12. В число параметров включена и температура выпускных газов, с помощью которых можно легко ставить диагноз совместно с параметрами, измеряемыми системой DETS.

Таблица 12

Примечания. 1. Буквами в таблице обозначено:

Н — нижнее значение;

В — верхнее значение;

П, Р — момент времени соответственно поздний и ранний.

         2. Скобки указывают, что данное явление не оказывает большого влияния.

Какие параметры влияют на да­вление в цилиндре?

На давление в цилиндре влияют следующие параметры:

-        среднее индикаторное давление р_i, которое зависит почти от всех остальных параметров. Трудно оценивать неисправности непосредственно только по его отклонению от нормального значения;

-        давление сжатия р_с, которое определяется прежде всего давлением наддувочного воздуха (может снизиться вследствие не плотности поршневых колец или возможных утечек через выпускной клапан);

-        максимальное давление р_мах, которое зависит от давления сжатия р_с, с момента воспламенения Т_в, распыла и качества топлива, а также состояния топливных насосов. Низкое давление сжатия, позднее воспламенение, плохое распыливание и плохое качество топлива приводят к снижению максимального давления, высокое давление сжатия и раннее воспламенение — к повышению максимального давления;

-        давление расширения р_е. Оно будет повышаться, если имеет место догорание топлива из-за подтекания форсунки; его повышение может быть также вызвано поздним воспламенением и плохим сгоранием;

-        момент воспламенения Т_в,  который определяется моментом открытия иглы форсунки плюс задержка воспламенения. Задержка воспламенения зависит от давления сжатия р_с, качества распыла топлива и качества самого топлива. Обычно время задержки воспламенения изменяется мало, а величину Т_в, трудно определить точно;

-        момент максимального давления Т_мах который зависит прежде всего от момента воспламенения, а также от распыливания и скорости горения. Раннее воспламенение приводит к раннему моменту максимального давления;

-        позднее воспламенение, плохой распыл и обусловленное этим позднее сгорание — к позднему моменту максимального давления. Кроме того, на Т_мах оказывают влияние те же факторы, что и на  р_мах;

-        различия в среднем индикаторном давлении р_i. Изменения нагрузки из-за штормовой погоды приводят к повышению PV, однако необычно высокие значения РΥ, показывают на наличие какой-то неисправности, которая не обязательно проявляется в отклонении параметров, так как все параметры даются в виде осредненных значений за пять ходов поршня.

Какие величины влияют на параметры впрыска?

На параметры впрыска влияют следующие величины:

-        скорость нарастания давления Уц перед открытием иглы форсунки, которая зависит только от насоса. При изношенном насосе снижается скорость нарастания давления. Этот параметр трудно рассчитать;

-        давление открытия иглы форсунки р„, которое прежде всего зависит от пружины форсунки. Во время работы дизеля давление топлива нарастает настолько быстро, что оно превышает силу затяжки пружины до того, как игла переместится. Когда игла откроется, объем топлива возрастает, и давление несколько падает. Поэтому на диаграмме давления наблюдаются характерные колебания.

Если данное явление не обнаружено, то это указывает на замедленное движение иглы, т.е. она не открывается полностью. На цилиндре, где имеется несколько форсунок, это может означать, что они не открываются одновременно;

-        максимальное давление впрыска Рв_mах. Отклонение от нормального значения может быть вызвано как насосом, так и форсункой. Повышение давления обычно связано с закоксовыванием распылителя, а снижение давления с износом насоса. Низкое значение Рв_mах может привести к плохому распыливанию топлива, что в свою очередь, снижает максимальное давление в цилиндре из-за позднего сгорания;

-        момент открытия иглы форсунки Го. Он прежде всего зависит от регулировки кулачка на распределительном валу и момента впрыска топливного насоса. Значение Го, кроме того, зависит от качества топливного насоса и жесткости пружины форсунки. При изнашивании насоса снижается скорость нарастания давления Уц, и момент открытия иглы начинается позднее;

-        продолжительность впрыска Lg, который определяется типом топливного насоса.

Детектор масляного тумана «Виза трон»

Для чего используется детектор масляного тумана?

С помощью контрольной системы картера «Виза трон» можно установить допустимую концентрацию масляных паров в картере дизеля (например, при нагреве подшипников) и посредством принятия соответствующих мер избежать аварии двигателя.

Как работает детектор?

Если масло, которое подается для смазки двигателей, перегреется, то возникает смесь из масляного испарения и дыма, которую называют масляным туманом. Можно учитывать туманообразование, как в отдельной секции, так и во всем объеме картера. Часть масляного тумана поглощается разбрызгивающимся маслом, остальная часть составляет существенную долю атмосферы картера.

Устройство детектора основано на одной особенности масляного тумана — он поглощает свет. Энергия световой волны при ее распространении в масляном тумане уменьшается, т.е. она зависит от концентрации масляного тумана.

Это явление используется для контроля температуры картера. Образующийся в картере масляный туман всасывается специальным контролирующим устройством. Последнее имеет световую камеру, через которую проходит поток масляного тумана. В световой камере световой луч, излучаемый источником света, проходит через масляный поток. Часть светового луча поглощается, а другая часть попадает на фоторезистор, который измеряет плотность света. При уменьшении плотности света ниже заданного значения (порога) дается сигнал тревоги.

Как отбираются пробы, и контролируется концентрация масляного тумана?

Из отдельных картерных секций высасывается масляный туман в общую собирательную трубу, где он перемешивается. Эта установка последовательно включает места отбора. Собирательная труба выполнена таким образом, что ее поперечное сечение значительно больше, чем сечение секционных труб, отсасывающих атмосферу из картера. Этим гарантируется падение давления в собирательной трубе, достигается возможность отбора пара всеми ответвленными трубами картера в одинаковом объеме за единицу времени.

Понижение давления, при котором производится отбор атмосферы из картера, не должно превышать 250Па. Это гарантируется установкой регулирующего вентиля давления перед воздушным насосом. Вентиль должен быть отрегулирован так, чтобы он начинал работать при давлении в диапазоне 10-150Па.

Как действует схема детектора масляного тумана?

Двигатель оборудован в определенных местах патрубками для отсоса из картера атмосферы. Масляный туман (он образовывается в картере в результате перегрева) отсасывается и передается в собирательную трубку 22 (рис.58). Патрубки трубки присоединены к камере 23. Затем смесь проходит через сепаратор 24, где под влиянием центробежной силы отсеиваются крупные частицы масла. Отсепарированное масло по каналам 21 поступает к насосу 20. Благодаря этому значительно уменьшается риск возможности загрязнения прибора.

Из сепаратора 24 контрольная смесь через канал 27 поступает в оптическую измерительную щель 12. Для того чтобы загрязнение в этой зоне было минимальным, особенно окошек 13 и 17 в световой камере, в обе камеры через фильтры воздуха 15 и 25 впускается незначительное количество свежего воздуха.

Через канал 18 воздушный насос 20 создает необходимое пониженное давление в отсасывающей системе. Для работы насоса подается рабочий воздух по трубопроводу 19. Выходящая из воздушного насоса смесь, состоящая из атмосферы картера, рабочего воздуха и масла, может быть направлена в сборную емкость и картер. Отсепарированное масло обычно поступает в двигатель. Для проверки прибора служит блок 2.

Источник света 14 (полупроводник) излучает инфракрасный свет определенной яркости на приемник 26. Приемником света является фототранзистор, преобразовывающий световой сигнал в пропорциональный электроток, который поступает в усилитель 11.

Часть света поглощается через световую щель 12 атмосферой картера, что ведет к уменьшению электросигнала. Пороговый включатель 28 сравнивает приходящий из усилителя 11 сигнал с опорным сигналом, установленным на потенциометре 29, и управляет выходным каскадом тревоги 1. Выключатель 28 немедленно приводит его в действие, если измерительный сигнал будет меньше опорного сигнала. Это происходит в том случае, если атмосфера картера (масляный туман) имеет повышенную концентрацию масляных частиц.

Как производится автоматическая регулировка чувствительности?

Для того чтобы исключить влияние температуры и загрязнение окошка 13 колебания яркости источника света 14 не поддерживаются постоянными. Есть система регулировки, состоящая из конструктивных узлов 7, 3, 6 и 10, которая влияет таким образом, что на приемник 26 попадает свет, имеющий постоянную яркость. Регулировка яркости света иногда происходит медленнее, чем увеличивается непрозрачность масляного потока в случае какого-либо повреждения в двигателе. Яркость источника света 14 определяется электрическим током усилителя 10. Входной сигнал для этого усилителя идет от ступенчатого электронного переключателя б и на каждое его переключение может быть увеличен  или уменьшен на 0,5%. Переключатель 6 управляется низкочастотным датчиком 3 для повышения яркости при увеличивающемся загрязнении.

Повышение частоты приводит к снижению яркости. Например, это может потребоваться после чистки аппаратуры. Этим обеспечивается корректировка, так как слишком высокая яркость может привести к понижению чувствительности аппаратуры. При включении эксплуатационного тока устанавливается максимум яркости, которая понижается регулировкой. Продолжительность пуска составляет 1мин, после чего установка начнет работать с пониженной чувствительностью.

Для того чтобы избежать выхода из строя контрольного прибора, имеются органы, которые сигнализируют о помехах в узле 4. Реле, находящееся на выходе блока 4, сработает, если откажет электроснабжение в блоке 5. Реле сработает и в случае, если через трубку 16 к усилителю 9 и переключателю 8 прекратится поступление свежего воздуха. Это может случиться из-за утечки воздуха через не плотности или его отсутствия, если фильтр 25 сильно загрязнен. Реле сработает также и в том случае, если переключатель 6 достиг определенной позиции, т.е. когда яркость источника света 14 может быть повышена ненамного. В таком случае необходимо произвести чистку окошка 13.

Как подключить детектор к двигателю?

Прибор крепится перпендикулярно к поверхности двигателя. Место для установки прибора выбирают так, чтобы обе сборные трубки имели одинаковую длину и уклон 1:30. Уклон необходим для того, чтобы масло, которое остается на стенках трубки, стекало. Сборные трубки должны иметь внутри гладкую поверхность и сечение в диаметре не менее 18мм.

При этом длина каждой сборной трубки не должна превышать 6 м. Для подключения сборной трубки к камере прибора предусмотрены штуцера.

На конце каждой сборной трубки находится сифон (рис.59), через который масло возвращается в картер. При пуске сифон должен быть наполнен маслом. Этим предотвращается возможность попадания атмосферы картера в сборную трубку. Минимальная высота столба масла должна быть 40 мм. От сборной трубки 1 короткие заборные трубки 2 подключены к секциям картера. К прибору может быть подключено максимально девять секций. Трубки в картере следует помещать так, чтобы в отверстие отбора как можно меньше попадало разбрызгиваемого масла. Для того чтобы частично или полностью избежать закупоривания трубки, на ее конце устанавливают воронку 3 (рис.59,а) или делают косой срез (рис.59,б).

Место для отсоса масляного тумана обычно выбирают в верхней части картера (рис.59,в). При этом следует избегать места, где расположены крышки и лючки картера. Заборные трубки размещают таким образом, чтобы от каждого места поступало одинаковое количество масляного тумана (табл.13).

Таблица 13

Внутри картера все заборные трубки должны быть смонтированы так, чтобы у них была одинаковая длина. На каждый установленный контрольный прибор картера не следует подключать более пяти разветвлений на одну сборную трубку. Заборные трубки не должны иметь изгибов, сужающих внутренний диаметр, и острых краев. Этим предотвращаются изменения скорости течения засасываемой среды, которые могут привести к конденсации масляного тумана и тем нарушить работу прибора.

Глава шестая

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ И РЕГИСТРАЦИИ, ВЫПОЛНЕННЫЕ НА БАЗЕ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СРЕДСТВ

Система судовой автоматизации «Даматик»

Каково назначение судовой си­стемы «Даматик»?

Система «Даматик», разработанная фирмой «Вал мет», является поколением систем судовой автоматизации 80-х годов. Данная система включает в себя все операции на борту, которые обычно обеспечиваются компоновкой 10 или даже 15 неоднородных различных компьютерных систем.

Все подсистемы базируются на однотипном аппаратурном обеспечении. Основное программное обеспечение состоит из общей оперативной системы и прикладного программного обеспечения из стандартных функциональных блоков. Конструкция обеспечивает следующие основные преимущества: минимум различных блоков аппаратурного обеспечения, стандартизированное программное обеспечение и, следовательно, низкую стоимость системы.

Какова структура системы?

По своей структуре система «Даматик» является одной из наиболее современных судовых систем автоматизации.

Система судовой автоматизации представляет собой систему микро ЭВМ, в которой каждая функция обеспечивается собственным микропроцессором. Это значит, что в случае выхода из строя какого-либо компонента микропроцессора лишь ограниченная секция общей системы перестает работать.

Структура системы включает в себя процессоры, из которых каждый предназначен для определенной задачи:

• для ограниченного количества входов (выходов);
• для пропуска данных и для управления, для видеомониторов;
• для печатающего устройства аварийных значений параметров;
• для расширенной системы сигнализации;
• для декодирующей клавиатуры.

При работе в режимах, когда не допускается отключение контроля даже в какой-то ограниченной части, все элементы системы дублируются процессорами, резервными процессорными шинами пульта управления. Этим достиг нута высокая степень резервирования системы контроля и управления.

Какие возможны варианты построения системы?

Как показано на рис.60, система «Даматик» дает возможность выбора централизованного или децентрализованного размещения процессорных блоков. Поэтому, если контрольный процесс перекрывает большую зону, то расходы на кабельную проводку будут значительно меньше, чем при децентрализованном варианте.

В какой форме возможна связь «человек - машина»?

Оператор может выбрать соответствующий уровень связи «человек - машина» в аналоговых процентных величинах или в виде вывода обработанной информации в графической форме при помощи указателей. Благодаря этому возможно дистанционное управление процессами, например открытием и закрытием клапанов, пуском и остановкой двигателей и т.д.

Систему связи и сбора информации можно оснащать следующей дополнительной аппаратурой для поста управления; устройством для однократной печати, щитом мнемосхем, самописцами, отдельными аналоговыми индикаторами. Структура системы обеспечивает, и возможность подключения дополнительных процессоров в пульте управления для получения целевой записи в различные интервалы времени, цветного графического дисплея с прямой передачей на монитор посредством курсора, отчетов для регистрации и печати форматов данных.

Какой набор дисплеев предусматривается в системе?

Система имеет следующие дисплеи: обзорный, групповой, сигнализационный. Кроме того, можно подключать и дополнительные типы дисплеев: цветные и графические. 

Как выполняется кабельный монтаж между шкафами?

Датчик может иметь отдельный кабель либо подключаться к многожильному кабелю через соединительную коробку к шкафу «Даматик» (рис.61). Аппаратурный шкаф оснащен конструктивными деталями для крепления кабеля и его заземления. Кабель прокладывается по кабельному желобу к оконечному щитку для разводки.

Оконечные щитки распределены по всей тыловой поверхности с дублированного шкафа для удобства доступа к вводам и выводам кабеля. При производстве аналоговых измерений оконечный щиток оборудуется съемными датчиками сигналов для преобразования аналогового входного сигнала любой формы в стандартный сигнал 4-20 мА. Для минимизации монтажных и наладочных работ система судовой автоматизации «Дама тик» поставляется в комплекте. Все ее компоненты, за исключением пультов, мониторов и печатающих устройств, смонтированы в аппаратурных шкафах, оснащенных необходимой вентиляцией, питанием и деталями оконечных устройств процесса.

Какие компоненты включает система «Даматик»?

Судовая система автоматического управления «Даматик» основана на микропроцессоре Z-80 и предназначена для установки на судах и плавучих платформах. Система представляет собой автоматический комплекс, включающий большинство приборов, необходимых для управления современным морским судном. В комплекс могут быть включены следующие подсистемы (рис.62):

• система контроля и аварийной сигнализации 3;
• система регулирования температуры 2; блоки расширения 4, 5 система ДАУ главного двигателя типа FAHM-S;
• система управления вспомогательными механизмами и электростанцией 7;
• система 6, обеспечивающая (в комплексе) управление судовыми системами.

Основным узлом системы «Даматик» является система контроля и аварийной сигнализации, обслуживающая машинное отделение в тех местах, в которых не присутствует обслуживающий персонал.

Что такое распределенная система, как она выполнена в системе «Даматик»?

Это — система, способная обрабатывать информацию, распределенную по нескольким процессорным блокам, включенным параллельно относительно друг друга. При этом каждый из блоков выполняет определенную задачу. Все станции системы предназначены для решения определенных задач и состоят из центрального процессора, блока связи и печатных плат памяти. Станции системы распределены согласно рис.63. Распределенные функции диспетчеризации запрограммированы в микропроцессорных блоках. Каждый из этих блоков выполняет определенные задачи, используя возможности всех параллельно включенных блоков для обработки данных непрерывного или периодического процесса и представления результатов на различных средствах отображения информации. Каждая из диспетчерских станций работает независимо от другой и может служить в качестве резерва, если один из двух блоков выйдет из строя. Возможность полной потери связи и выхода из строя аварийной сигнализации сведена к минимуму.

Что представляют собой процессовые станции?

Процессовые станции — это независимые вычислительные устройства. Процессовая станция получает данные для обработки через свои интерфейсные блоки. На основе своих расчетов она корректирует выходные данные и передает результаты измерений и данные для регулирования  в диспетчерскую.

Какие задачи возложены на станции передачи сообщений?

Основной задачей станции сообщений является координация всех последовательных сообщений, проходящих через шины данных. Станции передачи сообщений являются хранителем времени систем и обеспечивают связь одной процессовой машины с другой, от одной шины данных к другой или к другим системам, и от уровня процесса до системы управления. Все сообщения должны подтверждаться ответными сигналами. Передача всех данных осуществляется в соответствии со стандартами.

Какие задачи возложены на процессовые станции?

Основными задачами процессовых станций являются:

• связь системы с контрольно-измерительными приборами процесса;
• программированное управление (например, непрерывное управление);
• управление двигателем, последовательное управление, блокировка и т.д.;
• спользование устройств само диагностирования для проверки устройств ввода или вывода и исправности самой системы;
• переключение на резервные процессовые станции; переключение органов управления оператора на непосредственную связь с регулируемой установкой при выходе из строя всех станций поста управления.

Какие преимущества децентрализованной системы?

В системе «Даматик» контроль, регулирование и управление реализованы в децентрализованной системе. Система обладает высокой защищенностью. При децентрализации выход из строя одного блока имеет весьма ограниченное влияние на остальные блоки.

Унификация аппаратных средств и программного обеспечения является необходимым требованием распределенной системы. Каждый процессор, работающий в рамках системы, использует один и тот же тип математического обеспечения. Процессоры могут быть использованы для выполнения различных функций путем простого изменения программы. Так как изменение программы является простой операцией, функциональные изменения и дополнения могут быть осуществлены легко и быстро до и после пуска системы.

Надежность, диагностика, обслуживание системы  «Даматик»

Важным показателем надежности системы является коэффициент технического использования. Повышение его достигается главным образом путем снижения до минимума времени простоя.

С этой целью в системе «Даматик» предусмотрены следующие меры: индикация различных типов повреждения, таких, как превышение тока датчика, превышение диапазона сигнала, короткое замыкание или перерыв до времени подачи сигнала. Такая проверка осуществляется с помощью аналоговой контрольной платы. Если контрольная программа обнаружит неисправность, в диспетчерскую подается аварийный сигнал.

Какие неисправности выявляются системой диагностирования?

Система само диагностирования контролирует следующие виды неисправностей: неправильную работу процессовых блоков; неисправность цепи подачи напряжения; отключение или отсутствие интерфейсных плат; время, зарезервированное для программ, превышает время выполнения программы; стертую часть содержания оперативной памяти; искажение сообщения последовательной шины; неисправности в платах процессного интерфейса; ошибку в команде, выданной оператором.

Какие технические решения повышают надежность системы «Даматик»?

Поток сообщений по последовательным шинам всегда избыточен. Система само диагностирования автоматически обеспечивает передачу сообщений по резервной шине, если основная шина выйдет из строя. Каждая станция управления процессом может работать независимо даже при потере связи с диспетчерской. При возможных возмущениях и помехах цепь управления, логические операции и регуляторы автоматически переводятся в безопасный рабочий режим. Для гарантии безотказной работы в случае выхода из строя процессора станция управления процессом может быть оборудована процессором «горячего резерва». При выходе из строя основного процессора резервный процессор автоматически включается в цепь. Он имеет две шины так же, как и основной.

В системе «Даматик» количество различных типов печатных плат сведено к минимуму. На всех станциях используются вставные узлы одного и того же типа, которые облегчают обслуживание. Они изготовлены из надежных высококачественных компонентов, которые обеспечивают продолжительный срок службы.

Каким образом упрощено техническое обслуживание системы?

Устройство само диагностирования, встроенное в распределенную систему «Даматик», постоянно проверяет и выдает аварийный сигнал при выходе из строя какого-либо процессора или другого блока. Это является большим преимуществом по сравнению с централизованной микрокомпьютерной системой, которая не может составить акт о своей собственной неисправности. Устройство само диагностирования дает оператору непосредственную информацию о любой неисправности в системе. Поэтому операторам не требуется продолжительного и подробного инструктажа по обслуживанию системы в нормальном рабочем порядке, а это снижает время простоя и ремонта.

Что представляет собой клавиатура системы?

Клавиатура системы представлена на рис.64, где цифрами обозначены: / — клавиатура системы; // — пишущая машина; /// — стойка с аппаратурой; /V — дисплей, а также:

1.      - участок дисплея, соответствующий определенной группе, например дизелю или электродвигателю;

2.      - контуры управления;

3.      - функциональные клавиши пределов, задержки, подсоединения и другие функции;

4.      - клавиша для блокировки функциональных клавиш;

5.      - квитирование аварийных сигналов;

6.      - устройство представления тренда;

7.      - смещение страницы;

8.      - выбор изображения;

9.      - выбор монитора;

10.  - сброс, ввод и очистка цифровых данных;

11.  - управление клапанами;

12.  - управление курсором;

Что представляет собой система дисплеев?

Система графических дисплеев основана на принципе иерархии и состоит из дисплеев трех уровней:

уровень 1   — библиотека; дает обзорный список, указывающий, где найти подробную информацию о различных подсистемах;

уровень 2   — обзорные дисплеи, обеспечивают статический обзор всего подпроцесса;

уровень 3   — групповой дисплей; представляет более подробную информацию по аналоговым и дискретным входам и о положении электродвигателей и клапанов.

Что представляют собой панели, которые устанавливают в ЦПУ на мостике?

Панель, установленная в ЦПУ, показана на рис.65, где цифрами обозначены кнопки, имеющие следующие значения:

1.      - индикация выбора вахтенного механика;

2.      - выбор вахтенного механика;

3.      - индикация выбора вахты, отвечающей за работу (мостик-ЦПУ);

4.      - выбор вахты, отвечающий за работу (мостик-ЦПУ);

5.      - зуммер;

6.      - сигнал вахты, отвечающей за работу;

7.      - проверка лампы или зуммера;

8.      - квитирование;

9.      - индикация отказа;

10.  - индикация аварийных сигналов в различных группах.

Панель на мостике выполнена аналогично панели в ЦПУ.

Что представляют собой панели, установленные в каюте механика и кают-компании?

Панель, установленная в каюте механика, показана на рис:66, где цифрами обозначены:

1.      - кнопка проверки лампы-зуммера;

2.      - индикатор, показывающий, выбрана ли данная панель для вахты;

3.      - индикация срабатывания общей тревоги;

4.      - индикация срабатывания критического сигнала;

5.      - кнопка квитирования;

6.      - кнопка для перевода ответственности за работу на данную каюту-панель;

7.      - зуммер.

Панель в кают-компании выполнена аналогично панели в каюте механика.

Что представляет собой печатающее устройство для регистрации аварийных сигналов?

В системе «Даматик» можно использовать различные типы печатающих устройств. Обычно устанавливают печатающее устройство «Микролайн 80» (см.рис.64, поз. //).

Какие операции необходимо выполнить для обеспечения работы печатающего

устройства аварийных сигналов?

Основными процедурами являются установка бумаги и замена катушки с лентой. При установке бумаги необходимо действовать в следующей последовательности:

отключить подачу питания;

открыть крышку;

вытянуть держатели, удерживающие бумагу на ролике;

установить новую бумагу с тыльной стороны печатающего устройства;

убедиться в том, что штифты в роликах вошли в перфорацию на бумаге;

поставить назад держатели бумаги и закрыть крышку;

включить питание и подтолкнуть бумагу вверх.

Установить точнее верх страницы с помощью ручной подачи бумаги.

Применение микропроцессоров в регистраторе типа «КИМ» параметров судовых  механизмов

Из каких основных частей состоит система?

В состав системы входят: блоки питания, передняя панель, плата .центрального блока обработки данных (ЦБОД), плата программируемого запоминающего устройства считывания (ПЗУС), плата мультиплексора, плата запоминающего устройства с произвольной выборкой (ЗУПВ), плата преобразования сигнала из аналоговой формы в цифровую (АЦ), печатающее устройство типа «Китт 80».

Регистратор параметров судовых механизмов входит в группу изделий, выпускаемых под общим названием «КИМ». «Мозгом» этих изделий является программируемый микропроцессор с производительностью, достаточной для осуществления   многочисленных разновидных функций. Регистратор параметров судовых механизмов разработан по модульному принципу.

Большинство модулей пред­тавляет собой вставные печатные платы.

Что представляют собой блоки питания?

Блок питания включается в сеть переменного тока напряжением 110/220 В, частотой 50-60 Гц (по желанию заказчика может быть предусмотрен и постоянный ток 24В). Из этого блока подается постоянный ток в карту блока питания II напряжением 24В и в схемы процессора +5В.

В блоке питания II постоян­ный ток 24В преобразуется в ток напряжением. В: +12, -5, ±15 и ±12. Блок питания име­ет элемент, благодаря которому при снижении напряжения сети ни­же заданного предела процессор останавливается для избежания ошибок. Схема обеспечивает и пла­вный пуск при включении тока и восстановление его после обесточивания. Элемент включает и реле, контакты которого можно использовать для сигнализации о неисправности внутреннего блока питания.

Как устроена передняя панель?

На передней панели размещена плата, на которую установлены барабанные переключатели времени, а все- органы управления так же расположены.

На задней стороне панели есть кольцо для извлечения платы.

Плата центрального блока обработки данных представляет собой центральный узел микрокомпьютера на основе микропроцессора 8080 с ЗУПВ и ПЗУС. Плата программируемого запоминающего устройства считывания содержит вставные программные модули. Их программы установлены на заводе-изготовителе. Если заказчику необходимо изменить формат распечатки, идентификацию каналов и т.д., то новые платы ПЗУС программируются на заводе и устанавливаются на месте.

Плата мультиплексора принимает сигналы входные, аналоговые или типа «Включено»-«Отключено». В общей сложности имеются 32 дифференциальных входных канала или 64 одно концевых входных канала на каждую плату. Посредством простых изменений входной схемы можно приспособить отдельные каналы к уровням сигналов расширенного диапазона. В шкафу есть возможность размещать 8 плат мультиплексора, что дает 256 каналов при использовании платы с 32 каналами, и 512 каналов при использовании платы с 64 каналами. Возможна любая комбинация двух типов.

Плата запоминающего устройства с произвольной выборкой содержит расширенное постоянное запоминающее устройство считывания и записи, которое используется в качестве буферного устройства данных.

Плата преобразования из аналоговой формы в цифровую выполняет преобразование сигналов из аналоговой формы в цифровую до их обработки микрокомпьютером.

Печатающее устройство «Китт 80» — электронного типа, за исключением механизма подачи бумаги, который использует термическую печатающую головку и печатает на термочувствительной бумаге. Работа печатающего устройства управляется с помощью микрокомпьютера.

Что представляет собой центральный процессор?

Центральный блок обработки данных 8080, установленный на плате ЦБОД, является ядром системы. Команды, данные ЦБОД, содержатся в памяти команд. Последнее представляет собой постоянное запоминающее устройство ПЗУС. Данное запоминающее устройство, выполненное в виде нескольких интегральных схем (ИС), размещается во вставных гнездах. Данные промежуточного уровня содержатся в памяти другого типа — запоминающем устройстве с произвольной выборкой. На панели размещены все органы управления и кварцевые часы с интерфейсом для подключения внешних импульсов.

Каковы основные конструктивные характеристики системы?

Система выполнена в так называемом унифицированном конструктиве. Система имеет следующие габаритные размеры, мм: ширина 442, высота 130, глубина 500. Масса ее около 12кг. Шкаф может устанавливаться на стойке, стене или кронштейне. Может быть предусмотрен механизм скольже­ния. Для удобного доступа передняя и задняя панели навешены на петлях. Схемы микропроцессора обеспечивают надежную работу. Движущимися частями являются только вентилятор и механизм подачи бумаги.

Каковы характеристики печатающего устройства «Китт 80»?

Печатающее устройство служит для регистрации данных и имеет следующие характеристики подходящего для аналогового усилителя (рис.67).

Какие каналы блокировки имеет регистратор?

Регистратор типа «КИМ» может иметь один или несколько каналов блокировки, которые обеспечивают эффективную остановку сканирования входов соответствующего канала. При срабатывании сигнала блокировки сканирование

Формат распечатки . .                       20 печатных знаков на одну строку

Печатные знаки . . .               решетка точек 5Х7

Скорость печати ...                1 строка в секунду

Способ печати ....                  термическая печатная головка (отсутствуют цветная лента и движущиеся части)

Тип и подача бумаги …..                  термочувствительная бумага шириной 57-58 мм.

Наибольший диаметр рулона бумаги 60 мм.

Окончание бумажного рулона индицируется изменением          расцветки или сигналом, извещающим             о неисправности питания (окончания  рулона бумаги).

Как действует регистратор системы

Регистратор параметров судовых механизмов обеспечивает выполнение двух отдельных операций: регистрацию аварийных параметров и данных. Регистрация аварийных параметров происходит при изменении сигналов, поступающих от двигательной установки без вмешательства со стороны оператора. Регистрация данных представляет собой запись величин каналов, заданную оператором либо в регулярные интервалы, либо по команде.

Каждый канал присоединен к делителю напряжения со сравнительно высоким сопротивлением, что обеспечивает наличие сигнала, прекращается не менее чем на 3 мин или на время присутствия сигнала блокировки. В соответствии с техническим заданием заказчика сигнал может не блокировать все каналы. Соответственно можно иметь несколько каналов блокировки, блокирующих группы каналов.

Для чего служат счетные каналы?

Регистратор типа «КИМ» может выполнять подсчет импульсов, поступающих от ограниченного количества каналов, в частности, по суммированной частоте вращения, расходу топлива и масла и т.д. Регистрированный выход такого канала представляет собой накопленное число импульсов, подсчитанное за какое-то время. Число хранится в памяти регистратора. Диапазон подсчета 0-9999999. Подсчет устанавливается на 0 при переполнении счетчика и при включении и отключении регистратора «КИМ» (при обесточивании).

Как производится регистрация аварийных параметров?

Регистрация аварийных параметров приводится, как правило, в действие цифровыми изменениями сигналов. Это относится к сигналам включения или отключения. Для привода в действие для каждого аналогового канала необходимо предусмотреть канал пуска включения или отключения. Регистрация необходима для изменения состояния, например, нормального в аварийное (или наоборот) с указанием на распечатке букв С и Н, обозначающих новое состояние. Регистрация данных с помощью регистратора типа «КИМ» определяется заданием оператора. Она обеспечивает «Регистрацию по команде» или распечатку состояния всех каналов, подключенных к регистратору. Формат распечатки каждого канала тот же, что и для регистрации аварийных параметров, за исключением того, что время не печатается для каждого отдельного канала, а распечатывается в общем порядке следующим образом:

Состояние: 79 ДЕК. 04.08.55:32 Н 397 Н 396

Это сообщение означает, что распечатывается состояние на момент 8 ч 55 мин 32 с 4 декабря 1979 г. Параметры № 396 и 397 имеют нормальное значение.

Как осуществляется периодическая регистрация?

Периодическая регистрация производится в предварительно установленные регулярные интервалы. Распечатываются не все каналы. Для распечатки каналы определяет заказчик. Их предварительно устанавливают на заводе-изготовителе. Это необходимо делать для избежания регулярной распечатки ненужной информации.

Период регистрации предварительно устанавливается на заводе-изготовителе. Как правило, это каждый четвертый час после полуночи. Но в любое время он может быть изменен. Это делается путем ввода времени пуска и периода на барабанных переключателях, установленных с передней стороны регистратора. Изменение периода регистрации (или времени пуска) подтверждается следующей распечаткой:

ПЕРИОД. РЕГИСТРАЦИЯ:

РЕГИСТРАЦИЯ РАЗ В 04 ЧАСА С: 06.00:00  ++++++++++

Этот кадр или сообщение означает: регистрация будет производиться 1 раз через каждые 4 ч. Первая запись — в 06 ч. В целом период регистрации должен быть делителем числа 24.

Для прекращения периодической регистрации следует ввести цифры 00 на период регистрации и время пуска. Отключение регистратора «КИМ» и последующее включение его вручную или после обесточивания вызовут ввод величин периода регистрации или времени пуска, установленных на заводе-изготовителе.

Что представляет собой тренд?

Тренд представляет собой функцию регистрации данных сравнительно короткими периодами регистрации, с помощью которых оператор может определять, какие каналы регистрировать. При этом желательна частая регистрация небольшого количества (до 8) каналов. Данная операция необходима для выявления неисправностей установки. До выдачи распечатки о тренде необходимо настроить нужные каналы на каналы тренда. Это делается путем пуска функции «Пустить тренд». Оператор вводит номер функции, номер канала и период тренда на барабанных переключателях до нажатия кнопки «Пуск». Правильная настройка подтверждается следующим образом:

РАЗ В 01 МИНУТУ ТРЕНД: 09.23:07 Н ВЫПУСК. ГАЗ ЦИЛ. 1

377°С ++++++++++

Это сообщение содержит следующее: начиная с 9 ч 23 мин 07 с с интервалом в 1 мин определяется изменение температуры выпускных газов в цилиндре № 1. В начальный момент она равна 377 °С.

Каким образом регистрируются аварийные значения параметров?

При выполнении операции происходит регистрация всех каналов, находящихся в аварийном состоянии. Типовая распечатка:

ТОЧКИ ИЗМЕРЕНИЯ В АВАРИЙНОМ СОСТОЯНИИ 79 ДЕК 04 09.22:25 А ДАВЛЕНИЕ СМ. МАСЛА  5 БАР А ВЫПУСК. ГАЗ ЦИЛ. 2  380°С А ВЫПУСК. ГАЗ ЦИЛ. 1   377°С А ОХЛАЖД. ВОДА ЦИЛ. 2  НЕТ ВОДЫ  ОХЛАЖД. ВОДА ЦИЛ. 1 НЕТ ВОДЫ +++++++++ 

Распечатка содержит данные о точном времени (9 ч 22 мин 25 с), дне месяца (4 декабря), годе (1979), наименовании параметров (например, давление смазочного масла), начальном значении параметра (5 бар).

Как производится отслеживание времени?

Время и дата образуются внутренними программами часов и календаря. Программы обеспечивают слежение за правильным числом дней каждого месяца даже в високосные годы. При включении регистратора «КИМ» (вручную или после обесточивания) абсолютный адрес потерян и сообщение «Установить время» распечатывается. Оператор может настроить время и дату на барабанных дисках и нажать кнопку «Установить время». В случае принятия установки на барабанных дисках распечатка времени и даты подтвердит проделанную операцию:

79 ДЕК 04 09.59:00

Если какая-то цифра маловероятна, операция будет отклонена и сообщение распечатывается:

ВРЕМЯ УСТАНОВЛЕНО ++ НЕПРАВИЛЬНО ++

Поэтому   рекомендуется   устанавливать выключатель месяцев в положение 12 во избежание сдвига времени в результате случайного нажатия кнопки «Установить время».

Время и дата появляются на большинстве распечаток. Для экономии площади на аварийных распечатках указывается только время. Полные данные о времени и дате распечатываются в регулярные интервалы, предварительно установленные на заводе-изготовителе. Как правило, это каждый четвертый час.

Высокая точность указания времени обеспечивается встроенным генератором с кварцевой стабилизацией.

В каких случаях подается сигнализация о неисправности системы регистрации?

Возникает аварийный сигнал из регистратора «КИМ», извещающий о возникшей неспособности выполнять регистрацию. Аварийный сигнал может появиться в двух ситуациях: отказ внутреннего источника питания 24В постоянного тока регистратора; бумага печатающего устройства израсходована. До окончания рулона предупреждение об этом подается в виде красных полосок на бумаге рулона. Аварийный выход, как правило, это два контакта реле, соединенных последовательно таким образом, что при размыкании одного поднимается сигнал тревоги.

Какие функции выполняются системой регистрации?

Перечислим функции, которые выполняются системой регистрации:

-        распечатка аварийного состояния указанных аналоговых и цифровых входных сигналов процесса — функция, не подчиненная контролю оператора;

-        установка времени и времени печати — функция, подчиненная контролю оператора;

-        испытание системы «КИМ» — функция, подчиненная контролю оператора;

-        состояние всех сигналов (каналов) процесса — функция, подчиненная контролю оператора;

-        периодическая регистрация (регистрация данных), время пуска и период распечатки подчиняются контролю оператора;

-        тренд процесса — оператор выбирает до 8 аналоговых входных сигналов для определения тренда при общем периоде тренда от 1 до 59 мин;

-        пуск и предварительная установка счетчиков импульсов, т.е. расход топлива, суммированные частоты вращения и т.д. — функция, подчиненная контролю оператора;

-        точки измерения в аварийном состоянии — распечатка всех каналов, находящихся в аварийном состоянии.

Как выглядит распечатка о состоянии параметров?

Типовая распечатка аварийного состояния показана на рис.68. Представлен вариант информации о каналах включения или отключения с постоянной их идентификацией.

Аналоговые сигналы даны на рис.69.

Что представляют собой устройства контроля и управления системы?

К устройствам контроля и управления, предназначенным для повседневной работы с регистратором, относятся кнопочные выключатели «Включение», «Отключение», «Подача бумаги», «Регулировка подсветки», «Нажать», «Установить время», десять барабанных переключателей и встроенное печатающее устройство.

Все операции, выполненные с помощью кнопочных выключателей, выдают распечатки. Управляемые функции системы приводятся в действие с помощью одной из двух кнопок «Нажать» и «Установить время» и ввода соответствующих данных на десяти барабанных переключателях.

Как производится установка даты и времени?

Время необходимо устанавливать при включении системы и восстановлении ее после обесточивания. Следует иметь в виду, что система автоматически следит за окончанием месяцев даже в високосные годы. Во избежание случайной установки времени всегда следует устанавливать диски «Месяц» на величину больше 12.

Какие операции выполняются при смене бумаги для печатающего устройства?

Смена израсходованного рулона бумаги на новый производится следующим образом:

-        отдать стопорные штифты 2 передней крышки путем поворота головок обоих штифтов на 90° (рис.70);

-        вытащить верхнюю часть передней крышки; установить новый рулон бумаги в бумагодержатель;

-        держать кнопку 3 подачи бумаги нажатой, пока не протянут достаточно большой отрезок бумаги;

-        установить переднюю крышку на место, закрепив ее путем поворота головок стопорных штифтов 1 и 2 на 90°.

Какие неисправности могут привести к отказу источника питания, и каков порядок их выявления?

Возможны неисправности:

-        отсутствие тока в сети;

-        неплотные соединения на выводном щитке;

-        неплотный штепсельный разъем;

-        перегорел плавкий предохранитель;

-        отказ источника питания регистратора «КИМ».

Порядок выявления неисправности:

1.        убедиться в исправности питания регистратора «КИМ» от сети;

2.        проверить источник блока питания 1 на левой стороне регистратора «КИМ»;

3.        проверить плавкий предохранитель; заменить его, если он перегорел;

4.        измерить напряжение на выходе источника блока питания 1; номинальные показатели: 24d: ±1В; 5±0,1В;

5.        проверить источник блока питания II на правой стороне регистратора «КИМ»;

6.        измерить напряжение между измерительными выводами; номинальные показатели: +12±0,2В; -12±0,2В;  12±0,2В; -5d= ±0,1В;

7.        если показание напряжения ±12В выходит за указанные выше пределы, то следует проверить номер источника блока питания II. Напряжение ±12В используется только для питания внешних обесточенных контактов или других внешних устройств;

8.        при наличии напряжения =±12В и при выходе напряжения за установленные пределы следует снять сигнальный кабель;

9.        если напряжение ±12В в норме, то дефект следует искать вне регистратора типа «КИМ»;

10.    если в результате вышеуказанной проверки будет выявлена неисправность в источнике блока питания I и II, необходимо заменить соответствующий модуль.

Какие неисправности могут быть у печатающего устройства, и какой порядок их выявления?

Печатные знаки сжатые или размазанные. Возможные неисправности:

o       бумага прилипает к печатающей головке;

o       используется не рекомендуемый тип бумаги;

o       интенсивность печати слишком высока.

Порядок выявления неисправности:

-        снять верхнюю крышку, уменьшить интенсивность печати до тех пор, пока строки знаков не будут распечатываться ровно по линии, и бумага не будет прилипать к печатающей головке. Если настроить бумагу невозможно, то в этом случае необходимо заменить тип бумаги на рекомендуемый, так как установлен рулон, бумага которого имеет чувствительность, отличающуюся от чувствительности бумаги рекомендуемых типов. Часть распечатки (знаков) отсутствует.

Возможные неисправности:

o       неплотно прижат штепсель печатающего устройства;

o       грязные печатающие головки;

o       неисправность   в схеме электроники;

Порядок выявления неисправности:

-        убедиться в том, что печатающее устройство находится в правильном положении;

-        очистить печатающие головки;

-        в случае наличия неисправности в схеме электроники следует заменить печатающее устройство.

Бумага подается вперед, но не выходит распечатка при нажатии кнопок «Установить время»  и «Нажать». Возможные неисправности:

o       используется не термочувствительная бумага;

o       бумага обращена нечувствительной стороной вверх.

Порядок выявления неисправности:

-        убедиться в том, что используется правильный тип бумаги. Бумага должна быть вставлена в прибор термочувствительной стороной вверх. Это можно проверить с помощью горячего паяльника, сигареты и т.д.

Бумага не подается вперед при нажатии кнопок «Установить время» и «Нажать». Возможные неисправности:

o       интенсивность печатания слишком низкая, неисправность в системе. Порядок выявления неисправности: снять верхнюю крышку, увеличивать интенсивность до тех пор, пока буквы не будут печататься необходимой четкости.

Какие могут быть неисправности в системе?

Отсутствует аварийная распечатка у одного или больше каналов. Возможные неисправности:

o       неплотные соединения на выводном щитке;

o       печатная плата мультиплексора неисправна;

o       печатная плата преобразования из аналоговой формы в цифровую неисправна.

Порядок выявления неисправности:

-        убедиться в наличии на выходном щитке правильного сигнала. Следует иметь в виду, что каждый аналоговый канал имеет собственный выход. Внутренние пороговые значения пуска для каналов включения или отключения регистратора «КИМ» перечислены в схеме проводки кабелей;

-        убедиться в том, что разъем кабелей, кабель и выводной щиток плотно присоединены;

-        при наличии двух или больше плат мультиплексора нужно попытаться переменить две из этих плат. Таким образом, можно уточнить, передается ли дефект  с платой;

-        если недостающие каналы имеются не только на одной плате мультиплексора,    неисправность, скорее всего можно найти в плате преобразования из аналоговой формы в цифровую. Распечатываются два или больше каналов при регистрации всего лишь одного канала при аварийном состоянии. Возможные неисправности: короткое замыкание двух каналов пуска; неплотные соединения на выводном щитке;

-        внутренняя ошибка адресации.

Порядок выявления неисправности:

-        заменить плату преобразования из аналоговой формы в цифровую. Распечатываются неверные аналоговые величины.

Возможные неисправности:

o       присоединен неправильный канал;

o       короткое замыкание двух каналов;

o       плата преобразования из аналоговой формы в цифровую неисправна;

o       плата мультиплексора неисправна.

Порядок выявления неисправности:

-        если имеется соответствие между измеренным напряжением на выводном щитке и распечатанным значением (использовать функцию «Тренд»), то неисправность следует искать вне узла «КИМ».

Система «мертвая». Возможные неисправности:

-        отказ блока питания, интенсивность печатания слишком низкая, ошибки в программе, неисправность центрального процессора.

Порядок выявления неисправности:

-        проверить наличие отказа блока питания;

-        проверить неисправности печатающего устройства;

-        если система под напряжением, следует отключить, а затем включить систему «КИМ»;

-        убедиться в том, что кодирование блока выключателей на платах ЗУПВ и ПЗУС в положениях плат выполнено правильно.

Какие могут быть неисправности часов и панели и каков порядок их выявления?

Время, записанное на распечатке, одно и то же или меняются только секунды. Возможные неисправности:

o       внутренняя неисправность часов;

o       блок выключателей на панельной плате установлен неправильно;

o       неплотные разъемы соединения на панели;

o       отсутствие синхронизации импульсов.

Порядок выявления неисправности:

-        открыть узел;

-        убедиться в том, что светоизлучающий диод на панельной плате мигает со скоростью 1 импульс/с;

-        установить, что разъемы на панели соединены правильно;

-        убедиться в том, что блок выключателей установлен в положение «Включено» при использовании внутренних часов;

-        блок выключателей должен быть установлен в положение «Отключено» при внешней синхронизации импульсов.

Отсутствие реакции при нажатии кнопки «Установить время» и «Нажать». Возможные неисправности:

-        кнопочный выключатель неисправен;

-        неплотно соединены разъемы на панели.

Порядок выявления неисправности:

-        убедиться в том, что разъемы соединения на панели установлены правильно;

-        проверить соответствующую кнопку. Подсоединить вольтметр между точками на зажимах с проволочной оболочкой на панельной плате. Показание на вольтметре должно быть 5В. При нажатии кнопки показание должно быть 0В.

Установка времени или какая-то функция проводится (работает) неправильно. Возможные неисправности:

-        барабанные диски установлены неправильно;

-        барабанные диски имеют дефекты;

-        разъемы соединены неплотно на панели;

Порядок выявления неисправности:

-        убедиться в том, что барабанные диски установлены в соответствии с нужной функцией;

-        если они установлены неверно, то нужно перемещать барабанный диск по несколько раз вперед и назад;

-        убедиться в том, что разъемы соединения на панели установлены правильно.

Как производится замена печатных плат?

При замене печатных плат необходимо выполнить следующие операции:

-        отключить питание на регистратор «КИМ»;

-        снять крышку печатающего устройства, открыть и сложить переднюю панель;

-        с помощью кольца осторожно вытащить плату;

-        вставить новую плату;

-        убедиться в том, что плата установлена правильно и плотно задвинута в гнездо;

-        при замене плат ЗУПВ и ПЗУС блок выключателей должен быть установлен правильно;

-        установить кольцо на место и произвести сборку.

Как производится замена источника питания?

Для того чтобы заменить источник питания, необходимо выполнить следующее:

-        отключить питание на регистратор «КИМ»;

-        снять все разъемы соединения на задней панели;

-        если регистратор имеет телескопический механизм скольжения, то отвернуть четыре крепежных винта с передней стороны и вытащить регистратор «КИМ» до конца. Затем снять стопорный винт (см.рис.70);

-        снять крышку печатающего устройства, затем сложить переднюю и заднюю панели;

-        снять верхнюю крышку;

-        осторожно снять кабели с соответствующего источника питания;

-        снять шесть крепежных винтов источника питания (см.рис.70) и вертикальный угловой профиль с задней стороны, после чего вытащить источник питания вперед.

Как заменяют платы программируемого запоминающего устройства считывания?

Вся программа размещена в ПЗУС, установленном на платах. Каждое ПЗУС устанавливают в гнездо на плате с маркировкой, указывающей тип программы и номер адреса для опознавания.

Глава седьмая

СИСТЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ГЛАВНЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

Электронные системы ДАУ типа FAHM

Какие модификации системы FAHM установлены на судах?

На судах отечественного флота установлены системы FAHM следующих модификаций: FAHM-1-4 для дизелей «Бурмейстер и Вайн», FAHM-2-3 для дизелей «Зульцер», FAHM-3 для дизелей «Пильстик», FAHM-5 для дизелей MAN, FAHM-10 для управления турбинами фирмы AEG, FANM-11 для управления турбинами фирмы «Сталь-Ловаль». Элементы систем всех модификаций размещают на мостике, в машинном отделении, ЦПУ и непосредственно на двигателе (рис.71).

Для чего предназначена система FAHM-2-2?

Система FAHM-2-2 предназначена для дистанционного автоматизированного управления главным судовым двигателем. Пуск и режимы работы двигателя осуществля­ются автоматически в соответст­вии с заданной программой. Единственная функция, которую должен выполнять оператор,— это установка требуемой частоты вращения и направления вращения двигателя с помощью рукоятки машинного телеграфа, установленного на ходовом мостике и в ЦПУ машинного отделения. При необходимости дистанционное автоматизированное управление может быть отключено. Конструкция системы дает возможность ее монтировать как на строящихся, так и на находящихся в эксплуатации судах.

Какие операции выполняются системой FAHM-2-2?

Система обеспечивает выполнение следующих операций:

-        дистанционный автоматизированный пуск и остановка главного двигателя согласно заданной программе;

-        исполнение команд об изменении частоты вращения и направлении вращении главного двигателя. При этом зону критических частот вращения двигатель проходит по особой программе;

-        автоматическая запись реверсографом подаваемых команд;

-        контроль работы двигателя телеграфом с ходового мостика;

-        контроль работы двигателя телеграфом из ЦПУ. При этом телеграф ходового мостика и репитер команд в ДПУ могут использоваться в качестве обычного машинного телеграфа;

-        управлять работой двигателя вручную с поста управления двигателя при отключенной системе ДАУ. При этом регулятор можно устанавливать нажимной кнопкой, телеграф ходового мостика и репитер команд в машинном отделении использовать в качестве обычного машинного телеграфа.

Каковы основные технические характеристики системы?

Система обеспечивает изменение частоты вращения главного двигателя по двум программам: нормальной и максимальной.

Нормальная программа:

Время, сек, в течение которого увеличивается частота вращения, об/мин:

с 25 до 45 ......                        2

» 45 » 80 ......               25

» 80 » 119 . . . . ...        100

Время, с, в течение которого снижается частота вращения с 119 до 25 об/мин .... 9,5

Максимальная программа:

Время, сек, в течение которого увеличивается частота вращения, об/мин:

с 25 до 45 ......            2

» 45 » 119 . . . . . .        70

Время, с, в течение которого снижается частота вращения с 119 до 25 об/мин .... 9,5

Максимальная программа применяется в чрезвычайных (аварийных) случаях. Сброс нагрузки при дистанционном управлении (кроме случаев маневрирования) предпочтительно производить путем постепенного изменения частот вращения. При маневрировании система обеспечивает выполнение последней заданной команды, даже если предыдущая команда не выполнена. Точность дистанционного задания частоты  вращения на валу серводвигателя ±0,5 об/мин. Время реверса двигателя с «Малый вперед» на «Малый назад» 8-11 с.

Система обеспечивает сигнализацию о наличии перегрузки двигателя и надежно работает при длительных кренах до 22,5° и дифферентах до 10°.

Какие основные устройства включены в комплектацию системы FAHM-2-2?

Система FAHM-2-2 состоит из следующих устройств:

1. машинного телеграфа на ходовом мостике;
2. репитера команд ORE-1;
3. регулирующего устройства с серводвигателем;
4. трех маневровых табло МТБ-1-3, МТМ-1-4, МТМ-1-5;
5. сигнального табло STB-1;
6. шкафа управления GRC-2-3;
7. бортового поста управления MEV1-1;
8. бортового телеграфа STE-1;
9. индикатора команд ORI-1 (к MEV1-1);
10. маневрового устройства МД-1, МД-2;
11. сигнального устройства о перегрузке двигателя MLS-1;
12. блокировочного устройства минимума подачи топлива MI S-1;
13. зуммера SU-1;
14. звонков RK-1, RK-2.

На базе, какого регулятора построена система FAHM?

Система ДАУ FAHM построена на основе многофункционального регулятора «Вудвард».

Как производится настройка системы?

Команда о подготовке системы к действию дается по телефону с ходового мостика. Система ДАУ включается в бортовую сеть с помощью ее главного выключателя, причем последний должен быть установлен в положение «Телеграф». В случае отключения реле нулевого напряжения нажать на кнопку «Возврат».

На ходовом мостике следует дать заблаговременно команду «Готовсь». Проверить правильность положения кнопок с левой стороны машинного телеграфа. При установке частоты вращения «Ручной стопор» должен быть освобожден и стопорное устройство отключено. В темное время суток отрегулировать подсветку телеграфа и табло. Кнопки регулировки подсветки телеграфа находятся на правой стороне пульта, одна (кормовая) для общей подсветки и вторая — для ламп табло ответов (при управлении из машинного отделения). Установить машинный телеграф в положение «Стоп» при остановленном двигателе.

В МКО установить в положение «Мост» главный выключатель. Установить в положение «Дистанционное управление» стопорную рукоятку рычага реверсов. Открыть клапан трубопровода питания пневмоцилиндров. Установить рычаг ограничения подачи топлива на деление «10». Вывести стрелку-указатель ответов репитера команд за пределы шкалы репитера.

Как осуществляется маневрирование судна?

Для того чтобы произвести маневрирование, следует перевести рукоятку телеграфа плавным движением на требуемую частоту вращения в нужном направлении. По возможности задерживать рукоятку телеграфа при реверсах в положении «Стоп» до полной остановки  гребного вала. По команде «Внезапный стоп» при скорости, превышающей 10 узлов следует прежде, чем дать «Задний ход», нажать кнопку «Максимум». Однако до снижения скорости судна и прекращения вибрации корпуса давать более 80об/мин не следует. При достижении двигателем установленных частот вращения отключить кнопку «Максимум». При аварийном маневрировании на скорости, меньшей, чем 10 уз, для получения более 80об/мин кнопку «Максимум» следует нажать после пуска двигателя.

Программой «Максимум» следует пользоваться лишь в аварийных случаях, так как при этом двигатель подвергается большим перегрузкам. При появлении светового сигнала перегрузки немедленно снизить частоту вращения двигателя настолько, чтобы сигнальная лампа погасла. Во время маневрирования следить за тахометром и в случае помехи пуска нажать кнопку «Ручное». При неудавшемся пуске процесс пуска прерывается, дается звуковой сигнал и загорается табло «Помеха пуска». Подача сигналов прекращается при нажатии на кнопку, расположенную рядом с табло, после чего должен быть произведен пуск двигателя вручную. При дистанционном управлении главный двигатель может быть остановлен нажатием на кнопку, находящуюся против табло «Стоп», причем лампа последнего включается. При нажатии на указанную кнопку при светящемся табло последнее гаснет, двигатель запускается и набирает частоту вращения до значения, установленного телеграфом ходового мостика.

При обесточивании всей системы главный двигатель останавливается вследствие того, что рычаг реверсов автоматически переводится в положение «Стоп». Для пуска двигателя вновь следует нажать кнопку «Возврат дистанционного управления», расположенную около главного выключателя. Зона критических частот вращения двигателя замаркирована на шкале тахометра, находящегося на мостике. Задавать частоты вращения в пределах маркированной зоны запрещается. Замаркированная зона может быть скомбинирована со световым или звуковым сигналом, предупреждающим о поданной команде запретных частот вращения.

При сигнале о запрещенных частотах вращения их следует немедленно повысить или понизить.

Как осуществляется управление двигателем?

Команда о принятии управления двигателем дается персоналу машинного отделения путем нажатия на пульте мостика кнопки табло «ЦПУ». Рукоятка телеграфа при этом должна быть установлена точно посередине какого-нибудь сектора, например «Полный», «Средний» и т.д. В противном случае стрелки телеграфа и репитера команд не будут совпадать, и непрерывно будет подаваться звуковой сигнал. Одновременно включается блокировка телеграфа на мостике. При подаче с мостика команды «ЦПУ» в МКО раздается звуковой сигнал, и в отделении так же, как и в ЦПУ, включается подсветка кнопок «Машинное отделение». Сигнал прекращается или нажатием на одну из этих кнопок, или немедленным исполнением поданной команды.

Из машинного отделения можно осуществлять управление двигателем или дистанционно (из ЦПУ), или вручную (с поста управления). При управлении из ЦПУ следует лишь перевести главный выключатель в то же положение, т.е. «ЦПУ». При этом освещенные бирки на маневровом табло меняются с «Управления с мостика» на «ЦПУ». При таком переключении начинает действовать телеграф ЦПУ, и управление двигателя осуществляется с его помощью. В этом случае телеграф на мостике работает как обычный машинный телеграф, и подаваемые им команды квитируются в ЦПУ путем установки стрелки ответов репитера команд в положение, соответствующее положению стрелки, указывающей поданную команду. Поданная команда затем выполняется с помощью телеграфа ЦПУ.

Можно управлять двигателем с поста его управления вручную. При этом блокировочную рукоятку рычага реверсов устанавливают в положение «Ручное». На мостике подсвечивается табло «Управление из МКО», а в машинном отделении — текст «Ручное». Команды с мостика принимаются и квитируются с помощью репитера команд машинного отделения. При управлении вручную главный выключатель может находиться в любом из своих положений, за исключением положения «Выключено». При положении его «Вручную» часть системы, обеспечивающая   дистанционное управление, обесточивается. Если рычаг реверсов невозможно передвинуть или из-за того, что во время обесточивания системы из пневмоцилиндров не был спущен воздух, или рычаг пускового воздуха под действием его соленоидного клапана стоит в положении «Пуск», то давление в обоих цилиндрах можно снизить до атмосферного поворотом трехходового клапана. При обесточивании системы положение регулятора может быть изменено вращением маховичка серводвигателя.

Как выключить систему из действия?

Для выключения системы необходимо осуществить блокировку телеграфа на мостике с помощью блокировочного устройства. После подачи команды «Машина не нужна» переключить систему на управление «Вручную». Всю систему можно также обесточить, повернув главный выключатель на пульте управления в положение «0».

Какие операции необходимо вы­полнять при техническом обслуживании системы?

Необходимо 2 раза в год смазывать поставляемым в комплекте с системой маслом следующие детали оборудования:

1.      в серводвигателе — шестерни редукторов;

2.      в механизме телеграфа на мостике — шестерни;

3.      в репитере команд — шестерни и стопорную шайбу;

4.      в соленоидные клапаны — доливать трансформаторное масло.

При неудовлетворительных отпечатках применяют бумажную ленту в самописце. Проверяют 1 раз в год все резьбовые соединения для избежания нарушения контакта из-за вибраций или окисления поверхностей.

Периодически регулировать фрикционный тормоз машинного телеграфа. Для этого необходимо снять шкалу телеграфа с левого борта, отвернуть стопорный винт и освободить тормозной винт. Ввертывая или вывертывая последние, можно увеличить или уменьшить тормозной эффект. Затем стопорный винт затянуть. При необходимости менять лампы на пульте управления в рулевой рубке. Для смены снять боковые панели  машинного телеграфа.

Какова последовательность работ при определении неисправностей в системе?

Перед началом работ по определению неисправности при неработающем главном двигателе (например, когда судно стоит у причала) следует перекрыть пусковой воздух, чтобы исключить пуск двигателя. Для имитации подачи топлива в двигатель следует закоротить выводы в шкафу управления. При работающем главном двигателе следует: удалить тягу, соединяющую серводвигатель с регулятором, установоч­ный вал регулятора привести в положение «Максимум», отсечь по­дачу сжатого воздуха к пневма­тическим сервоцилиндрам.

Как проверить реле системы?

Реле со штыревыми контакта­ми опробовать устройством REP-1, включаемым в сеть 220В, 50Гц. Испытываемое реле вставить в гне­здо. При этом загораются четыре зеленых лампы состояния покоя. При нажиме на кнопку «Испыта­ние» реле притягивается и вклю­чает четыре, красных лампы. Нажи­мом на кнопку «Испытание ламп» испытывается состояние ламп. Это лучше производить при вытянутом реле.

Для проверки реле тахогенератора предназначен стимулятор STM-1. При проверке его присое­диняют к выводам GRC-2-3 и он начинает работать, как тахогенератор.

Предусмотрено специальное за­пасное реле для проверки всех реле, кроме реле времени. Сиг­нальная лампа запасного реле заменяет магнитную катушку обыч­ного реле. Она загорается, если цепь не прервана.

Какие неисправности могут быть в системе подачи топлива и как их устранить?

В системе подачи топлива могут возникнуть следующие неис­правности:

му пуску. При этом производится задание пусковой подачи топлива. Предполагается, что при пуске дви­гателя подача топлива будет опре­деляться положением входного ва­лика регулятора.

Однако такое предположение не учитывает одного обстоятель­ства. Если машинный телеграф устанавливается на «Стоп» в мо­мент, когда двигатель вращается с достаточно большой частотой вращения, то перемещение вход­

Колебания частоты вращения отрегулировать топливные насосы двигателя, что может быть вызвано различием средних индика­торных давлении в цилиндрах

Неправильная регулировка компенсирующего устройства. Установить компенсирующее регулятора  устройство между средней точкой шкалы и «Максимумом» (для пробы). Отрегулировать игольчатый компенсирующий клапан. Клапан должен быть нормально открыт при повороте на 3/4 оборота

Частота вращения главного двигателя не соответствует данной команде. Проверить, находится ли рычажок регулятора на нуле. Проверить сельсины обратной связи.

Какие отклонения могут прои­зойти в подаче топлива при пуске двигателя?

В системе ДАУ имеется контур ограничения подачи топли­ва при пусках. Действие этого контура состоит в следующем. При установке машинного теле­графа на «Стоп» серводвигатель регулятора «Вудвард» перемеща­ет его входной валик в положе­ние, соответствующее определен­ной пусковой подаче топлива. Это положение входного валика регулятора определяется установ­кой настроечных сельсинов в щите системы ДАУ: одного сельсина — для нормального пуска, второго сельсина — для пуска по макси­мальной программе. В результате после остановки двигателя проис­ходит подготовка его и следующего валика регулятора в поло­жение пусковой подачи топлива заканчивается, а вал двигателя еще не остановился. В масляной системе регулятора еще сохраня­ется рабочее давление, а меха­низм регулятора перемещает вы­ходной валик в направлении уве­личения подачи топлива (так как регулятор реагирует на уменьше­ние действительной частоты враще­ния останавливающегося двигате­ля). Движение выходного валика ограничено упором. Поэтому вы­ходной валик не может дойти до положения максимальной подачи топлива. Однако он может пере­меститься в положение, значи­тельно большее, чем соответство­вало бы заданной пусковой пода­че топлива. Это положение выход­ного валика регулятора сохраняется до следующего пуска дви­гателя.

При пуске двигателя, когда его вал только начинает вращаться, в масляной системе регулятора не успевает создаваться рабочее дав­ление. Выходной валик сохраняет то положение, в которое он был приведен в процессе предыдущей остановки двигателя. Рейка топ­ливных насосов, освобожденная ор­ганами штатной системы управле­ния двигателя, мгновенно переме­щается в положение, соответству­ющее положению выходного вали­ка регулятора. Наблюдается рез­кий скачок («бросок») топлива. Как только в масляной системе регулятора образуется рабочее да­вление, выходной валик регулятора приходит в положение, предопре­деленное положением его входного валика. Дальнейший процесс уп­равления подачей топлива проте­кает нормально, как предусмотре­но алгоритмом системы ДАУ.

Переход к нормальной работе происходит очень быстро (доли секунды). Тем не менее, иногда система ДАУ и регулятор не могут воспрепятствовать «броску» топлива  в  начальный момент пуска. Чтобы избежать это явле­ние, обслуживающему персоналу приходится вмешиваться в работу системы ДАУ, вручную ограничи­вать подачу топлива при пуске, а после пуска снимать это ограничение. Необходимость такого вмешательства существенно сни­жает преимущества системы ДАУ.

Каким образом можно устра­нить дефекты пусковой подачи топлива?

Для ограничения пусковой по­дачи топлива необходимо устано­вить на двигателе пневмоцилиндр. Для этого можно использовать цилиндр, который для этих целей установлен на двигателях типа РД68 или пневмоцилиндр двойно­го действия фирмы «Вестингауз».

Управлять пневмоцилиндром можно с помощью электромагнит­ного клапана фирмы «Мекман», который применяется в других кон­турах системы ДАУ. Клапан дол­жен быть расположен ближе к пневмоцилиндру. К входному кана­лу электромагнитного клапана под­вести воздух из системы управля­ющего воздуха, на стравливающем отверстии рекомендуется устано­вить дроссельный клапан, с помо­щью которого можно было бы осуществить плавный переход от пусковой подачи к подаче топлива, заданной машинным телеграфом. Однако дроссельный клапан уста­навливать не обязательно.

Разработаны схемы подклю­чения катушки электромагнитного клапана для судов типов «Нов­город» (рис.72,а) и «Нововолынск» (рис.72,б).

Элементы этой схемы: выклю­чатель, вспомогательное реле (24В постоянного тока) и предохрани­тель с плавкой вставкой, рассчи­танной на 2А, располагают на свободных местах внутри щита системы или в отдельной коробке. Первая схема более совершенна, но ее особенность в том, что необ­ходимо вмешательство во внутрен­ний монтаж релейных блоков системы ДАУ (использование свободных контактов реле). Во второй схеме предусматривается исполь­зование только выводов щита сис­темы ДАУ.

В обоих вариантах подача топ­лива пневмоцилиндром ограничи­вается в тот момент, когда под­ключается катушка электромагнит­ного клапана: клапан подает воз­дух в рабочую полость пневмоцилиндра. При обесточивании ка­тушки воздух из пневмоцилиндра стравливается, и нет препятствия движению рейки топливных насо­сов.

Система ДАУ фирмы СТЛ

Какие виды управления обеспе­чивает система фирмы СТЛ?

Назначением системы ДАУ фирмы СТЛ («Серен Т. Люнге») является непосредственное управ­ление с мостика частотой враще­нии гребного винта и его направ­лением без участия команды ма­шинного отделения, не создавая при этом дополнительной работы для команды на мостике. Система состоит из цепи управления дви­гателя и защитной цепи, предо­храняющей двигатель от пере­грузки.

Виды управления: с мостика через устройство управления в ЦПУ из ЦПУ, ручное из машин­ного отделения или ЦПУ.

Переключение на разные виды управления может осуществляться из МКО или ЦПУ. Телеграфная система имеет связь с переключателем или с набором кнопок, которые монтируются на мостике. С помощью этого переклю­чателя или кнопок с мостика можно осуществлять «Управление с мостика» или  «Управление с машинного отделения»

Как осуществляется ручное уп­равление?

Ручное управление устанавли­вают поворотом пневматического переключателя   маневрирования, который расположен слева от топ­ливной рукоятки, в положение «Машинное отделение».

Для того чтобы избежать не­согласования команд между мости­ком и машиной, последователь­ность должна быть следующей: с мостика подается команда ручно­го управления, а затем уже произ­водится поворот переключателя. После этого двигателем управляют с помощью рукояток. При этом за­щита по предельной частоте вра­щения остается включенной. Если же ошибочно отключено нормаль­ное или аварийное питание систе­мы ДАУ, то ток не подается и в цепи защиты.

Как осуществляется автомати­ческое управление?

Автоматическое управление осуществляется с мостика и из ЦПУ. Команду о включении управ­ления с мостика подают с помощью соответствующих переключателей или кнопок. Пневматический пере­ключатель управления переводят из положения «Машинное отделе­ние» в положение «Управление с мостика». Топливную рукоятку руч­ного управления устанавливают в положение не менее отметки 45. Тем самым устройство уста­новки скорости получает давление управляющего воздуха, достаточ­ное для работы. Запорный кла­пан пускового воздуха устанав­ливают в положение «Открыто» (рис.73).

Система ДАУ готова для не­посредственного управления с мос­тика. Это значит, что положение телеграфа на мостике через устройство установки скорости опре­деляет давление управляющего воздуха, поступающего на регуля­тор, вплоть до значения, ограни­ченного положением топливной ру­коятки управления. Рекомендуется топливную рукоятку всегда уста­навливать в ее крайнее положе­ние или в такое положение, при котором достигается максимально допустимая частота вращения.

При этом виде управления цепи защиты не отключены. При сраба­тывании любого из контуров защи­ты на сигнальную панель в ЦПУ подается предупредительный сиг­нал. Сигналы рассогласования те­леграфа и неправильного направле­ния вращения при управлении с мо­стика отключены.

Автоматическое управление из ЦПУ может быть предусмотрено, если на судне установлен кнопоч­ный телеграф СТЛ. Этот вид управ­ления имеет те же преимущества, что и управление с мостика. Последовательность действий та­кая же, как и при ручном управ­лении: штурман на мостике подает команду телеграфом, рассогласо­вание телеграфов вызывает аку­стический и световой сигнал, кото­рый исчезает при репетовании команды телеграфом в ЦПУ. В тот же момент в систему ДАУ подается командный импульс. Дальнейшее действие системы ДАУ протекает так же, как и при управлении с мостика.

Какие приборы установлены на мостике?

На мостике судна установлен машинный телеграф, который име­ет необходимое оборудование для автоматического управления. Мо­жет быть применен стандартный те­леграф с механическим датчиком приказов или кнопочный телеграф СТЛ. Стандартный телеграф может быть любой системы. На нем мон­тируют датчик команд и панель управления.

Датчик команд механически со­единен с рукояткой телеграфа. Тем самым при автоматическом уп­равлении каждому положению те­леграфа соответствуют определен­ные частота вращения и направ­ление вращения.

Если применяют кнопочный те­леграф СТЛ, то каждой команде при нажатии кнопки соответствуют определенная частота вращения и направление вращения. Промежу­точные значения частоты вращения задаются специальной кнопкой точной регулировки. Независимо от того, оборудовано судно стан­дартным телеграфом или кнопоч­ным телеграфом СТЛ, телеграф до­полнительно оборудуется панелью управления для осуществления функций, необходимых при управ­лении с мостика.

Какие устройства установлены на панели системы?

На панели управления имеют­ся следующие устройства: переключатель или кнопки для видов управления «Управление с мостика», «Управление из машин­ного отделения»; три аварийные кнопки: «Пол­ный», «Стоп» и «Отключение за­щиты».

Если возникает аварийная си­туация, можно пользоваться одной или несколькими кнопками. Кноп­ки расположены под крышкой, которую можно закрыть, если они находятся в своих нейтральных позициях. Если необходимо ввести в действие одну из указанных фун­кций, для этого надо вытянуть соответствующую кнопку. Одно­временно вырабатывается сигнал для системы сигнализации. Эти три кнопки обозначают следующее:

«Полный»                   — программа нагрузки отключена;

«Стоп»                      — производит­ся остановка двигателя независимо от состояния цепей систе­мы ДАУ;

«Отключение защиты»       — отключение защиты II и защиты I.

Сигнальные лампы имеют следующее назначение:

«Управление из ма­шинного отделения»,

«Управление с мостика»,

«Управление из ЦПУ»,

«Защита II»,

«Защита I»,

«Блоки­ровка пуска»,

«Повторный пуск»,

«Неисправность питания»,

«Про­грамма нагрузки»,

«Сигнал на мос­тик».

В случае установки стандарт­ного телеграфа на панели управ­ления монтируют еще и кнопку «Готовсь» с подсветкой. При нажа­тии кнопки загорается желтая лампочка подсветки на мостике и в машинном отделении. Полученные команды подтверждаются нажа­тием кнопки в МКО. При этом одновремен­но гаснут лампы подсветки кнопок на мостике и в МКО и прекращается акустичес­кий сигнал.

Если применяется кнопочный телеграф, то кнопка «Готовсь» действует по-другому. Команда «Готовсь» дает мигание и аку­стический сигнал. После подтверж­дения мигание переходит в посто­янный свет, акустический сигнал прекращается. Таким образом, де­журный в любой момент может видеть, включена ли команда. Снятие команды производится таким же образом, как и ее по­дача.

Какие устройства установлены на двигателе?

В машинном отделении на дви­гателе установлены:

тахогенератор постоянного то­ка, вырабатывающий ±25В при частоте вращения 1000 об/мин, что соответствует примерно 100%-ной нагрузке двигателя. На двигатели иногда устанавливают электрон­ный тахогенератор фирмы СТЛ. Частота вращения двигателя из­меряется с помощью двух датчиков, которые находятся на расстоя­нии w5 мм от зубьев маховика;

контакт одного оборота (уста­новлен вблизи тахогенератора), на­значением которого является пода­ча импульса каждый раз, когда двигатель делает один оборот. Контакт работает только при мед­ленном вращении. Он является безъякорным реле. Магнит с державкой для активизации безъякор­ного контакта установлен на по­движной части коробки передач скользящий воздушный клапан, назначением которого является ог­раничение подачи пускового воз­духа. Он установлен около запор­ного клапана пускового воздуха (главного стопорного клапана). Когда цепи системы ДАУ получают два импульса от контакта одного оборота, запорный клапан открыва­ется полностью и пусковой воздух поступает к двигателю без ог­раничений;

контакты (два) запорного кла­пана. Один контакт замыкается, если клапан находится в положе­нии «Открыт», другой — если кла­пан находится в положении «За­крыт». Контакт для положения клапана «Открыт» работает так, чтобы не произошло переключения на автоматическое управление при закрытом запорном клапане. Если же случается, что клапан нахо­дится в положении «Закрыт» (его забыли, переключить), то телеграф­ный звонок постоянно звонит в машинном отделении. Контакт для положения «Закрыт» срабатывает при подаче команды «Машина не нужна». Контакт замыкает цепь сигнала телеграфа до тех пор, пока запорный клапан не будет полно­стью закрыт;

датчик распределительного ва­ла, который дает сигнал к ука­зывающему прибору и сигналы «Включен» и «Отключен» к цепям системы ДАУ;

указывающий контакт, который срабатывает при подаче топлива более 50 %. Контакт предназначен для обеспечения достаточно низкой нагрузки на двигатель до начала процесса изменения частоты вра­щения. Контакт работает только при пуске и реверсе;

магнитный клапан ESV (см.рис.73) в цепном ящике пнев­матического шкафа. Он является аварийным запорным клапаном. Этот клапан — самое важное зве­но в системе, т.к. он управ­ляет подачей воздуха к цилиндру, т.е. устанавливает ТНВД на нулевую подачу при одном или нескольких моментах: обычная остановка, аварийная остановка, автоматическая остановка при сра­батывании защиты. Для обеспече­ния постоянной исправности маг­нитного клапана его цепь всегда находится под контролем. Если сопротивление в цепи отклонено от нормального значения, появля­ется соответствующий аварийный сигнал на панели системы.

Для чего предназначены дат­чики давления (прессостаты)?

К баллонам пускового воздуха подключен прессостат PSA, задача которого при автоматическом уп­равлении контролировать расход пускового воздуха. Для безопас­ности при подаче команды «Ма­шина не нужна» из пневматичес­кой системы управления выпускают воздух. Система ДАУ выполнена таким образом, что при подаче этой команды звонки телеграфа подают сигнал до тех пор, пока запорный клапан пускового возду­ха не будет закрыт, а из пнев­матической системы управления не будет удален воздух.

Какие устройства установлены на пульте управления в ЦПУ?

На пульте управления в ЦПУ установлены:

ü      блок задания скорости, который состоит из сервопередачи с пере­менным редукционным клапаном;

ü      магнитные клапаны для хода «Вперед» и «Назад» (VAH, VAS), которые применяются для пере­кладки воздухораспределителя гла­вного двигателя, а также для подачи пускового воздуха;

ü      магнитный клапан LIC;

ü      прессостат RHG, который пред­назначен для переключения с руч­ного управления на автоматичес­кое, и наоборот;

ü      прессостат RRG. При автомати­ческом управлении он дает сиг­нал, если давление управляющего воздуха, задаваемое топливной ру­кояткой, слишком низкое;

ü      контакт RHO, который установ­лен рядом с топливной рукоят­кой и срабатывает при ее поло­жении «Стоп». Контакт предот­вращает ложные срабатывания контуров защиты и, кроме того, используется для срабатывания за­щиты по предельной частоте вра­щения;

ü      ручные магнитные клапаны для хода «Вперед» и «Назад». Их при­меняют, если установлен кнопоч­ный телеграф СТЛ. В сочетании со стандартным телеграфом маг­нитные клапаны заменяют двумя механическими клапанами, кото­рые подключают к рукоятке теле­графа.

Какое оборудование установ­лено для принудительного ре­версирования при ручном управ­лении?

Если судно оборудовано кно­почным телеграфом и двумя кла­панами для ручного переключе­ния, монтируют набор красных кнопок или поворотный контакт для принудительного реверсирования.

Для указания некоторых нор­мальных состояний служит сиг­нальная панель. На панели могут быть указаны следующие состоя­ния: «Батарея», «Автоматическое управление», «Ручное управление», «Медленное проворачивание», «Программа нагрузки» и «Сигнал к мостику».

Кроме того, панель имеет две кнопки: «Сигнал на мостик» и «Отключение медлен­ного поворачивания». Лампу и кнопку для сигнала на мостик устанавливают только в случае, если судно оборудовано стандарт­ным телеграфом.

Кнопка «Медленное проворачивание» служит для отключения предназначенной функции. Если стоянка двигателя продолжается более получаса, двигатель перед пуском автоматически медленно проворачивается на один оборот. Если это нежелательно, нажимают на кнопку и тем самым отклю­чают функцию.

Для указания некоторых ава­рийных состояний пользуются па­нелью аварийных сигналов, на ко­торой могут быть показаны:

o       ава­рийная полная нагрузка (отключе­ние программы нагрузки);

o       сраба­тывание защиты I (автоматическое снижение частоты вращения);

o       сра­батывание защиты II (автомати­ческая остановка двигателей);

o       сра­батывание защиты по предельной частоте вращения (остановка дви­гателя);

o       отключение защиты I и II;

o       отключение защиты по предельной частоте вращения.

Панель имеет также кнопки для квитирования действия защи­ты I и II после определения причины неисправности. Панель выполнена таким образом, что в случае исчезновения неисправности сигнал сохраняется. Для его кви­тирования необходимо нажать кнопку на панели.

Для каких функций предназна­чена панель автоматической защи­ты?

Большинство систем оборудо­вано такой панелью для того, что­бы выработать обобщенный ко­мандный импульс, который затем подается на другие контуры систе­мы ДАУ. Панель имеет три канала для подключения датчиков защиты II и семь каналов для подклю­чения. датчиков защиты I. Каж­дый канал имеет собственную лам­почку с колпачком.

Как осуществляется индикация положения распределительного ва­ла?

На пульте управления в ЦПУ обычно устанавливают прибор, по­казывающий положение распреде­лительного вала. Прибор снабжа­ется блоком в щите системы ДАУ и датчиком положения в машинном отделении. Так как щит системы в большинстве случаев подсоединен к запасной батарее, то для изме­рения ее напряжения подключен отдельный вольтметр, который име­ет зеленый сектор на шкале. В пределах этой шкалы должны да­ваться показания.

Для чего формируется сигнал неправильного направления вра­щения вала двигателя?

При автоматическом управле­нии исключена возможность пуска главного двигателя, не соответст­вующего команде телеграфа, так как во многих местах система за­щищена от таких случаев. Одна­ко при ручном управлении такой случай может произойти. Поэтому в системе ДАУ СТЛ имеется сигнал неправильного направления вра­щения, состоящий из звонка с встроенной сигнальной лампой. Аварийный сигнал поступает с щита ДАУ (блок неправильного направления вращения), если при­каз телеграфа и сигнал тахогенератора противоположны.

Какие профилактические меро­приятия следует осуществлять в системе СТЛ?

Определение неисправностей должно осуществляться еженедельно, ежемесячно и периоди­чески.

Какие работы выполняют ежед­невно?

Ежедневно выполняют следую­щие работы для устройств:

аварийные панели — нажима­ют обе кнопки «Проверка защиты I» и «Проверка защиты II», за­тем каждую отдельно. Проверяют, зажигаются ли немедленно соот­ветствующие белые лампочки силь­ным светом. Кнопку проверки на­жимают до тех пор (1мин 20с), пока соответствующие функции не начнут действовать;

аварийные кнопки на мости­ке — крышку, которая защищает три аварийные кнопки, открывают. Кнопку «Стоп» вытягивают. Прове­ряют, получает ли питание сто­порный клапан ESV. При этом должна быть нулевая подача топ­лива. После проверки кнопку «Стоп» нажатием ставят на свое место;

аварийная кнопка «FULD» — проверяют при положении телег­рафа «Полный». Как только лам­почка программы нагрузки заго­рится (это значит, что дальней­шее увеличение частоты вращения на короткий период блокировано), кнопку «Полный ход» вытягивают. При этом наблюдают, гаснет ли лампочка программы нагрузки и моментально ли начинает увеличи­ваться частота вращения. После того как проверку закончили и удостоверились в том, что все действует, кнопку возвращают на место. Следует заметить, что не обязательно частоту вращения до­водить до максимального значения. Нужно следить лишь за реакцией (мгновенным их увеличением);

третья аварийная кнопка «От­ключение  защиты» — проверяют, имитируя срабатывание защиты на пульте управления в ЦПУ. Как только главный двигатель начнет снижать частоту вращения, за­щиту отключают. Для этого вытя­гивают кнопку отключения защиты на мостике. Затем при увеличе­нии частоты вращения кнопку от­ключения защиты нажатием воз­вращают на место, крышку над тремя кнопками закрывают. Та­ким образом функции проверены.

Кроме того, проверяют наличие питания. Для этого на блоке вольт­метра смонтирована кнопка, ко­торой можно измерять напряжение в сети контрольной панели. Кнопку вращают по всем 13 точкам из­мерения и проверяют, находятся ли показатели вольтметра в преде­ле одного из двух зеленых секто­ров шкалы.

Какие работы выполняют еже­месячно?

Необходимо 1 раз в месяц про­верять все зажимы (нет ли ос­лабленных соединений): шесть ря­дов зажимов в днище контроль­ной панели, ряды зажимов в пуль­те управления, в блоке установки скорости, в датчике позиции вала управления (кулачковый вал) и ряды зажимов в телеграфе.

Таким же образом проверить штепсели с вводами. Уточнить, нет ли повреждений кабелей, ко­торые присоединены к ним. Штеп­селями и вводами оборудованы сиг­нальные панели и аварийные пане­ли в пульте управления, а также телеграфная система управления кнопочных телеграфов СТЛ.

Какие работы необходимо вы­полнять периодически?

Периодически следует прове­рять показания тахометра. Делают это следующим образом. Когда главный двигатель работает на полных частотах вращения при хо­де вперед (режим не меняется), то считают обороты в минуту и полученные результаты сравнивают с эталонным значением. Если отмечают отклонения более чем в два оборота, производят регулиров­ку.

Кроме того, необходимо про­верять систему управления в це­лом. Для подтверждения того, что установка функционирует нормаль­но, необходимо при удобном случае произвести испытание управления. Например, при пуске «Вперед» или «Назад» проверяют, правильно ли действуют клапан обратного хода и соответствующие пневматические устройства.

При неработающем главном двигателе выполняют проверку, ко­торая дает достаточную гарантию, что электронное оборудование сис­темы ДАУ работает исправно. При этом действуют следующим обра­зом: запорный клапан распредели­теля пускового воздуха перекры­вают для того, чтобы блокиро­вать поступление пускового воздуха к двигателю. Если распреде­лительный вал находится в пози­ции «Вперед», испытание можно проводить только в этом направ­лении, и наоборот.

В каких случаях команда может определить неисправность?

При поиске неисправностей в системе ДАУ с мостика команда судна во многих случаях может их устранять, пользуясь таблицей неисправностей (см.табл.14). Это выполнимо в том случае, ес­ли главный двигатель работает удовлетворительно при ручном уп­равлении. Если неисправность не обнаружена или есть такие отка­зы элементов системы, что невоз­можно применять ее для автома­тического управления, то необ­ходимо переключиться на ручное управление. Запрещается, кроме крайних случаев, отключать пита­ние щита системы, так как это при­водит к отключению действий за­щиты и защиты по предельной частоте вращения.

Таблица 14

Состояние системы	Повреждение	Проверки	Примечание
При неработающем двига­теле ДАУ переключена на «Управление с мостика». Те­леграф поставлен в поло­жение «Стоп»	Команда «Управление с мос­тика» не устанавливается	Уточнить, затребована ли коман­да «Управление с мостика». Селектор управления устано­вить в положение «Управление с мостика»	Если сигнал отсутствует, про­веряют переключатель на теле­графе мостика, а также со­ответствующие проводки
Тахометр в блоке «Испы­тание скорости двигателя» должен показывать 0 об/мин Телеграф на мостике уста­новлен на «Самый малый вперед» или «Самый малый назад»	Система ДАУ переключается на ручное управление не­своевременно Двигатель не реагирует	Проверить прессостат. Может быть снизилось давление в пневмомагистрали Переключить на ручное уп­равление и проверить, можно ли осуществить пуск двигателя. Проверить, поступила ли коман­да «Вперед» или «Назад» с мостика в систему табло	Проверить прессостат на ко­лонке маневрирования Если не поступила, то прове­рить передатчик телеграфа на мостике
Двигатель не работал более 30 мин	Двигатель начинает прово­рачиваться Коленчатый вал проворачи­вается медленно более чем на два оборота. Проворачи-вание прекращается лишь после нажатия кнопки «От­ключение медленного про-ворачивания» на сигнальной панели	Лампочки «Медленное проворачивание» светятся, прове­рить магнитный клапан Проверить сигнал команды «Контакт одного оборота» — должен поступать один им­пульс за один оборот вала. После двух импульсов (два «I») лампочки гаснут и сигнал пре­кращается Импульсы от команды «Кон­такт одного оборота» поступа­ют, но медленное проворачивание продолжается	Если не светятся, то в блоке медленного проворачивания не­исправность В случае, если с контакта не поступают импульсы, его не­обходимо отрегулировать. Если это не помогает, контакт заме­нить Неисправность в блоке мед­ленного проворачивания
В период пуска двигатель переключают с пускового воз­духа на топливо	После переключения двига­тель продолжает работать на пусковом воздухе	Частота вращения выше уров­ня частоты вращения пуска Проверить, действует ли тахо-генератор, поступает ли с него сигнал Проверить правильность по­зиции кулачкового вала Уточнить, поступает ли сигнал от передатчика кулачкового ва­ла Удалить блок «Малая частота вращения»	Отрегулировать компаратор. Если компаратор имеет де­фекты, его заменяют На блоке «Проверка скорости двигателя» проверяют тахомет­ры. Если .с тахогенератора не поступает напряжение, то его проверяют Осмотреть двигатель Если не поступает, то передат­чик регулируют Если это помогает, то блок неисправен
	Двигатель раскручивается нормально, но пусковой воз­дух отключается и двига­тель не запускается. Через 8 с повторяют пуск. Эту операцию производят 3 раза Двигатель нормально рас­кручивается до пусковых частот вращения, и топливо подается, но пусковой воз­дух не отключается	Исчезает напряжение в цепи клапана в момент, когда по­дачу пускового воздуха от­ключают Уточнить, светит ли табло «Соленоидный клапан вперед» (или назад) постоянно	Если напряжение не исчезает, вероятна неисправность в блоке Если пуск не состоялся, прове­ряют клапан пневматического устройства, пружинную тягу и подачу топлива Неисправность в блоке «Старт»— «Стоп» или ее нужно искать в пневматических или механи­ческих узлах
Двигатель работает прибли­зительно 4 с на уровне пуска «Малый ход» после пере­ключения	Двигатель продолжает ра­ботать на уровне пуска «Ма­лый ход»	Проверить контакт указателя «Средний» Блок «Остановка двигателя» вынимают, затем регулируют частоту вращения Сработала защита 1	Если есть контакт указателя, нужно отрегулировать зазоры Если контакта нет, неисправ­ность в блоке «Остановка дви­гателя» Проверить аварийную панель защиты
	Двигатель продолжает ра­ботать на пуске «Малый ход». Табло «Двигатель за­пущен» загорается после 4 с, но не происходит переклю­чения сервомеханизма	Проверить соединения от щита системы ДАУ к блоку «Уста­новка скорости» на пульте уп­равления. Проверить щетки в сервопередаче
		Проверить, можно ли увели­чить частоту вращения, если на телеграфе мостика задано «Средний вперед»	Если нет возможности увели­чить частоту вращения, заме­нить «Сервоусилитель», если можно, значит нарушена на­стройка приемного блока те­леграфа
После 4 с работы на самой малой частоте вращения за­дают по телеграфу «Самый малый вперед»	Двигатель вращается слиш­ком быстро, или слишком медленно	Проверить настройку команды «Баланс» на приемном блоке телеграфа
Телеграф установлен на <Полный ход»	Двигатель выходит непо­средственно на максималь­ную или минимальную час­тоту вращения без про­граммы нагрузки	Проверить, установлен ли блок «Программа нагрузки» на свое место. Уточнить, отжата ли на мостике аварийная кнопка «Полный вперед»	Кнопку поставить в нейтраль­ное положение
	Частоту вращения выводят на значение, соответствую­щее началу программы на­грузки	Проверить, горит ли лампа на компараторе для программы нагрузки	Если лампа не горит, компара­тор неправильно настроен или он имеет дефект
		Выключатель «Программы на­грузки» на мнемосхеме ставят в положение «Отключено»	Если частота вращения увели­чивается, то неисправность мо­жет быть в блоке «Программа нагрузки»
		Блок «Критическая скорость» удаляют. Проверить, начинает ли увеличиваться частота вра­щения	Если частота вращения увели­ чивается, то в блоке неисправ­ность
	Двигатель не срабатывает на команду, поданную теле­графом с мостика	Если установка оборудована блоком «Надзор за кабелем», проверяют, имеется ли сигнал «Утечка кабеля»	Переключатель на мнемосхеме телеграфа проверки ставят в положение «Тест» и начинают новый повторный пуск. Если есть сигнал, то неисправен ка­бель, зажимы или потенцио­метр в передатчике телеграфа мостика
		Меняется давление топливного клапана (показания манометра)	Если меняется, неисправна пнев­матическая линия около регу­лятора
Двигатель достигает устой­чивой частоты вращения (на­зад или вперед)	Двигатель начинает рабо­тать, но затем останавли­вается. Новый пуск и табло «Повторный пуск» загора­ется	Проверить настройку компара­тора	Если компаратор исправен, зна­чит неисправность в механи­ческой части
Двигатель начинает рабо­тать и работает на уровне малого хода	До начала увеличения часто­ты вращения проходит много времени	Проверить настройку задатчика частоты вращения, начиная с контактов	Возможно слишком большая подача топлива

Электронная система «Зенит 23-21»

Каково назначение системы?

Для дистанционного автомати­зированного управления из руле­вой рубки главным двигателем К870/120Е судов типа «Иловайск» используется система «Зенит 23-21 ». Система предназначена для судов с установленным в рулевой рубке машинным телеграфом.

Каков состав системы «Зенит 23-21»?

В систему «Зенит 23-21 » вхо­дят: пульт управления, датчик команд ДК-5, шкаф управления ШУ-1, табло контроля ТК-3, та­хометр электрический К16, элек­тросирена судовая ЭСС-1-1 на 24 В, механизм исполнительный, датчик положения ДПД-1, датчик положе­ния ДПА-2, механизм выключения, цилиндр остановки, ограничитель отсечного вала, блок клапанов пус­ка; блок клапанов реверса, блок реле, блок подготовки воздуха, блок клапанов остановки, транс­форматор.

Как производится включение системы?

Включение системы произво­дится при подводе сжатого возду­ха к двигателю и системе. При этом распределительный вал дол­жен находиться в положении «Впе­ред», а запорные клапаны баллона пускового воздуха, подвода сжато­го воздуха к блокировочному кла­пану валоповоротной машины, под­вода сжатого воздуха к системе, главный стопорный клапан двига­теля, должны быть открыты.

Рукоятку ответчика машинного телеграфа устанавливают в положение «Полный вперед», штурвал поста управления — в крайнее по­ложение «Вперед», рукоятку ме­ханизма включения — в положение «Включено».

Переключатель рода работы на табло контроля устанавливается в положение «ДАУ». При этом вклю­чаются световые табло на пульте в рулевой рубке и на табло контроля в машинном отделении.

Как производится пуск двига­теля?

При установке рукоятки любого из постов машинного телеграфа в рулевой рубке в положение, например, «Средний ход вперед» работа системы осуществляется следующим образом:

-        датчик команд выдает сигнал в шкаф управления;

-        открывается электромагнитный клапан «Стоп», и цилиндр оста­новки удерживает отсечной вал топливных насосов в положении «нулевой» подачи;

-        рейка топливных насосов идет в положение «Пусковая подача топ­лива», определяемое исполни­тельным механизмом;

-        после того, как двигатель на­берет на воздухе заданную пус­ковую частоту вращения в задан­ном направлении, электромагнит­ный клапан «Пуск» и пневмоуправляемый клапан закрываются, а воз­дух из управляющего клапана стравливается в атмосферу через клапан «ИЛИ» и пневмоуправляемый клапан «Пуск»;

-        главный пусковой клапан за­крывается, пуск двигателя на воз­духе заканчивается, и двигатель начинает работать на топливе;

-        после достижения двигателем на топливе заданной частоты вра­щения пуска (большей по значе­нию, чем частота вращения отсечки пускового воздуха), процесс пуска заканчивается, исполнительный ме­ханизм переключается на работу в режиме регулирования заданной частоты вращения и по включенной программе управления выводит двигатель на заданный режим ра­боты.

Если в течение заданного вре­мени после окончания пуска частота вращения упадет ниже мини­мально устойчивой, производится повторная попытка пуска при той же последовательности операций.

Если в течение заданного вре­мени частота вращения двигателя не достигнет отсечки, пуск прек­ращается, а на пульте управления в рулевой рубке загорается табло «Отказ» и включается звуковая сигнализация. То же происходит и в случае отказа повторных по­пыток пуска.

Как осуществляется реверсиро­вание двигателя?

При реверсировании исполни­тельный механизм идет в положе­ние «Пусковая подача». При этом в случае команды «Назад» откры­вается электромагнитный клапан «Назад» (после снижения частоты вращения до заданного значения), и процесс реверса протекает в той же последовательности.

Установлен только один изме­ритель тахометра в рулевой рубке.

В связи с отсутствием на дви­гателе всережимного регулятора частоты вращения после оконча­ния процесса пуска следящая сис­тема работает в режиме регули­рования частоты вращения двига­теля.

Необходимые переключения, связанные с указанными особен­ностями включения электромагнит­ных клапанов, конечных выключа­телей и следящей системы, выпол­нены на выводах шкафа управле­ния.

Для чего предназначены основ­ные узлы системы?

Система «Зенит 23-21» имеет следующие основные узлы:

-        датчик команд предназначен для выдачи в систему командных сигналов в зависимости от положе­ния рукоятки машинного телегра­фа в рулевой рубке;

-        механизм выключения служит для отсечки подвода сжатого воз­духа к системе при ее выклю­чении и для фиксации штурвала штатного поста управления двига­телем в положении «Дистанцион­ное управление» при включении системы;

-        блок клапанов остановки ис­пользуется для управления цилинд­рами нормальной и аварийной ос­тановки двигателя. При включении электромагнитного клапана уп­равляющий воздух подводится к со­ответствующему цилиндру оста­новки;

-        блок клапанов реверса требу­ется для управления перекладкой распределительного вала двига­теля. При включении электромаг­нитного клапана управляющий воздух подводится под мембра­ну соответствующего пневмоуправляемого клапана и послед­ний открывается. Сжатый воздух, подведенный к нему, проходит че­рез соответствующий клапан «ИЛИ» к масляному баллону реверса дви­гателя;

-        блок клапанов пуска предназ­начен для управления главным пус­ковым клапаном двигателя при ав­томатизированном управлении. Блок клапанов пуска состоит из панели, электромагнитного клапана, пневмоуправляемого клапана и клапана «ИЛИ». При включении электро­магнитного клапана управляющий воздух подводится под мембрану пневмоуправляемого клапана, который открывается и пропускает пусковой воздух через клапан «ИЛИ» к штатному управляющему клапану. Тем самым открывается главный пусковой клапан.

-        ограничитель отсечного вала служит для установки предела поворота отсечного вала топлив­ных насосов, т.е. предельной топливоподачи, определяемой тех­ническим состоянием двигателя. Ограничитель отсечного вала сос­тоит из кронштейна, болта-указа­теля, шкалы и контргайки;

-        блок реле обеспечивает выдачу сигналов о выходе за заданные пре­делы давления управляющего и пускового воздуха, а также для защиты двигателя при падении давления смазочного масла ниже допустимого значения. Блок реле состоит из панели, двух реле и реле РД-13.

Реле РД-13 включает предуп­реждающую сигнализацию при по­нижении давления пускового воз­духа ниже 1,5 МПа.

Одно из реле РД-12 предназ­начено для включения сигнализа­ции о неполном включении сис­темы при давлении управляющего воздуха ниже 0,4 МПа, а другое — для выдачи сигнала о понижении давления смазочного масла ниже 0,15 МПа.

Какие условия необходимо соб­людать при эксплуатации системы?

Непременным условием надеж­ной работы системы является пра­вильное техническое обслужива­ние: содержание всех механизмов, приборов и элементов в чистоте, обеспечение плотности соединений для того, чтобы исключить мини­мальные утечки рабочей среды че­рез зазоры между подвижными час­тями механизмов, высокое сопро­тивление изоляции электрообору­дования.

При дистанционном управлении клапан одного из воздухохрани-телей главного двигателя должен быть постоянно открыт.

Управление двигателем можно производить с любого из постов машинного телеграфа в рулевой рубке, а переключение программ управления и корректировка часто­ты вращения должны выполняться с пульта управления.

Перед началом и после окон­чания маневров необходимо спус­кать конденсат из воздушного фильтра системы.

Как производится подготов­ка системы к работе?

Система может быть включена при остановленном двигателе, ес­ли распределительный вал на­ходится в положении «Вперед».

При подготовке к работе не­обходимо открыть запорный кла­пан подвода сжатого воздуха к блокировочному клапану валоповоротной машины. Запорный кла­пан на баллоне пускового воз­духа и главный стопорный кла­пан двигателя должны быть откры­ты. Открыть клапан на возду­шном фильтре системы и спус­тить из фильтра конденсат.

Открыть запорный клапан под­вода сжатого воздуха к систе­ме. Закрыть клапан на воздуш­ном фильтре. Открыть запорный клапан подвода сжатого возду­ха к пневмомасленке. Включить питание машинного телеграфа и системы.

При включении системы на стоянке необходимо установить ру­коятку машинного телеграфа в машинном отделении в положе­ние «Полный вперед». Отжать защелку механизма выключения и поставить штурвал управле­ния в крайнее положение «Впе­ред», быстро проходя сектор «Пуск».

Ввести рукоятку механизма выклю­чения системы в положение «Вклю­чено». Установить переключатель рода работы на табло контроля в машинном отделении в положение «ДАУ». При этом на пульте уп­равления в рулевой рубке на табло контроля должны включиться све­товые сигналы табло включенной программы управления.

При включении системы на ра­ботающем двигателе надо устано­вить переключатель рода работы на табло контроля в положение «ДАУ». Выполнить все операции по вклю­чению системы.

Какие программы управления обеспечивает система?

Двигатель управляется по од­ной из трех программ: маневро­вой, нормальной или экстренной.

По маневровой программе уп­равление должно выполняться при подходе и отходе из порта, при маневрировании в узкостях. По нормальной программе управление должно осуществляться при выво­де двигателя на режим полного хода после выхода из порта, при снижении нагрузки при подходе к порту, а также при нормальных условиях плавания. По экстренной программе управление должно про­изводиться только в аварийных ситуациях.

Переход с маневровой и экст­ренной программы на нормальную программу должен осуществляться на режимах «Средний ход», «Ма­лый ход» и «Самый малый ход»;

ü      переход же «Полный ход» — только в том случае, если до этого двигатель работал в режиме «Пол­ный ход» не менее 30 мин.

Для пуска двигателя и изме­нения режима работы установить рукоятку машинного телеграфа в положение требуемого режима. При этом включается кратковременная звуковая сигнализация ма­шинного телеграфа. Для коррекции частоты вращения главного дви­гателя в пределах заданного режи­ма установить в соответствующее положение рукоятку коррекции на пульте управления.

Для изменения программ уп­равления нажать на соответствую­щую клавишу переключателя прог­рамм на пульте управления в ру­левой рубке. При этом включаются соответствующие световые табло и кратковременная звуковая сигна­лизация в рулевой рубке и машин­ном отделении.

Для срочного выполнения ко­манды полного хода необходимо ус­тановить рукоятку машинного те­леграфа в положение «Полный ход» и включить экстренную прог­рамму.

Для экстренного реверсирова­ния главного двигателя на зад­ний ход рукоятку машинного те­леграфа поставить в положение «Средний» или «Полный ход на­зад». При включении табло «От­каз» в сложной навигационной обс­тановке перейти на ручное управ­ление двигателем. Для этого уста­новить рукоятку машинного телег­рафа в рулевой рубке в положение требуемого хода и нажать на кнопку «Взять управление в МКО». При включении табло «Отказ» в спокойной обстановке повторить команду рукояткой машинного те­леграфа, пройдя через команду «Стоп».

При длительном звуковом сиг­нале машинного телеграфа и вклю­чении светового табло «УПРАВЛЯТЬ ИЗ МКО» вахтенный механик должен перейти на ручное управление дви­гателем. При этом установить ру­коятку механизма выключения в положение «Выключено», штурвал штатного поста управления двигателем — в положение требуемого режима работы (при необходимос­ти реверса и пуска двигателя сна­чала установить штурвал в по­ложение «Стоп»), а переключатель рода работы на табло контроля в положение «ТЕЛЕГРАФ».

Какие операции необходимы для настройки электрической схемы управления?

Схему управления можно наст­раивать как на стоянке, так и на ходу. Перед настройкой колодка переключателя на блоке контроля в шкафу управления устанавливает­ся в положение «Контроль».

Для настройки схемы на стоян­ке необходимо выполнить все опе­рации включения системы (перек­лючатель «ДАУ-телеграф» на таб­ло контроля может оставаться в положении «Телеграф»), а соот­ветствующий тумблер-переключа­тель блока контроля поставить в положение «Стоянка». Главный стопорный клапан должен быть закрыт.

Для наладки схемы на ходу необходимо дополнительно выпол­нить следующие операции: пере­крыть поступление воздуха в систе­му, отсоединить исполнительный механизм от привода отсечного ва­ла топливных насосов, на блоке контроля тумблер-переключатель поставить в положение «На ходу».

Перед обследованием схемы уп­равления необходимо проверить напряжения блоков питания, кото­рые контролируются вольтметрами блока контроля при нажиме соот­ветствующих кнопок переключате­ля. Наладку и контроль правиль­ности работы следящей системы производят в следующей последо­вательности: дают нулевые положе­ния сельсинов-датчиков, нала­живают усилитель следящей си­стемы.

Какие операции выполняют при настройке схемы защиты двигате­ля от перегрузок?

Настройку производят при не­работающем двигателе. Парамет­ры настройки показаны на рис.74, где цифрами обозначено: