Взаимосвясзь двигателя и гребного винта.

Имеется определенная зависимость между частотой вращения гребного винта и потребляемой мощностью для судна с винтом фиксированного шага. Для обычных судов зависимость имеет вид:

Ее график называется винтовой характеристикой.

Если двигатель в хорошем состоянии и хорошо снабжается воздухом (ГТН в хорошем состоянии, система продувочного воздуха и выпускная система имеют минимальное дополнительное сопротивление) и активный ход плунжера ТНВД правильно отрегулирован, среднее эффективное давление в рабочих условиях, соответствующее указателю нагрузки, примерно соответствует среднему эффективному давлению при этом определенном положении, полученному при стендовых испытаниях.

На диаграмме винтовая характеристика, проходящая через точку CMCR (максимально допустимая непрерывная нагрузка), т. е. номинальная мощность при номинальной частоте вращения двигателя (100% мощность при 100% частоте вращения) называется номинальной винтовой характеристикой. Двигатель, предназначенный для установки на судно с ВФШ, при стендовых испытаниях нагружается в соответствии с этой винтовой характеристикой. Однако, на новом судне с чистым корпусом потребляемая мощность должна быть меньше и соответствует зоне D.

При увеличении сопротивления из-за обрастания и старения корпуса судна, повреждений гребного винта, неблагоприятных погодных условий или работе на мелководье для поддержания частоты вращения гребного винта такой же, как при ходовых испытаниях, необходим больший вращающий момент. В этом случае рабочая точка будет расположена левее винтовой характеристики, полученной при ходовых испытаниях.

Хотя очистка и перекрашивание корпуса судна позволяют уменьшить возросшее сопротивление, достичь первоначального состояния не удается.

Хотя тепловая нагрузка двигателя главным образом зависит от среднего эффективного давления, положение рабочей точки также важно; чем левее она смещена от номинальной характеристики, тем хуже воздухоснабжение двигателя и условия его работы.

Для достижения оптимальных условий работы двигателя рабочая точка при длительной эксплуатации должна быть в зоне А, справа от номинальной винтовой характеристики.

Зона А:

Часть зоны справа от номинальной винтовой характеристики - это рабочий диапазон без ограничения времени работы, зависящий от выбранной точки CMCR.

Часть зоны слева от номинальной винтовой характеристики - это рабочий диапазон с ограничением времени работы, соответствующий переходному состоянию двигателя (ускорение).

Зона А:

Максимально допустимая мощность двигателя, равная 40% CMCR, соответствующая частоте вращения 50-67% CMCR.

Зона В:

Рабочий диапазон с ограничением времени работы, соответствующий характеристике . Эта характеристика начинается от точки, соответствующей 95% CMCR мощности и 95% CMCR частоты вращения. При длительной работе в этой зоне возможен перегрев и повреждение двигателя.

Зона С:

Рабочий диапазон, соответствующий частоте вращения 104-108% CMCR, допустимый только при ходовых испытаниях для демонстрации мощности в присутствии представителя двигателестроителя.

Зона D:

Рекомендуемый диапазон для ВФШ при максимальной осадке судна, чистом корпусе, хорошей погоде и спокойном состоянии моря.

Зона Е:

Перегрузка, допускается не более одного часа при ходовых испытаниях в присутствии представителя двигателестроителя.

Топливная система

Уста­новки, работающие на тяжелом топливе, имеют две сис­темы: систему дизельного топлива для маневровых и аварийных целей и систему высоко- или средневязкого топли­ва для ГД. В таких установках для использования тяже­лого топлива за топливоподкачивающими насосами (пе­ред дизелем) устанавливают подогреватель. Вдоль всех трубопроводов тяжелого топлива прокладывают паровой трубопровод-спутник, заключенный в общую изоляцию с основным трубопроводом. Перед фильтрами тяжелое топливо подогревается.

Вместимость расходных цистерн тяжелого топлива должна обеспечивать работу двигателей в течение не менее 12 ч. При использовании дизельного топлива это время может быть уменьшено до 8 ч. В составе установ­ки должно быть по две расходные топливные цистерны на каждый вид топлива.

Топливо от расходных цистерн к ТНВД подводится топливоподкачивающими насосами, подача которых превосходит фактический расход топлива в 2— 3 раза.

В составе системы должен быть резервный топливо-подкачивающий электронасос, который используется также для предпусковой прокачки топлива.

Перед подачей в расходные цистерны топливо очища­ется в сепараторах. Вязкость топлива при сепарировании поддерживают не более 45 мм²/с (6° ВУ), для чего его подогревают. Пропускную способ­ность сепараторов определяют из условий необходимос­ти очистки суточного расхода топлива за 8—12 ч, что соответствует трех- или двукратному часовому расходу топлива (в зависимости от его качества). Основной запас топлива размещают в междудонных и бортовых цистер­нах. Предусматривается размещение суточного запаса топлива вне двойного дна. Тяжелое топливо в запасных цистернах подогревается до 313—323 К паром давлением 0,2—0,3 МПа, проходящим через змеевики. Перекачка топлива между цистернами, подача его в отстойные цис­терны и выдача на палубу производятся топливоперекачивающим насосом.

Отстаивание топлива заключается в осаждении на дне отстойных цистерн содержащихся в топливе механи­ческих примесей и воды. Эффективность отстаивания резко увеличивается при подогреве отстойных цистерн паром. Если топливо подогревают постоянно, то тяже­лое топливо отстаивается за 8—24 ч. Отстой из цистерн периодически спускают в цистерну грязного топлива.

Основной недостаток очистки топлива отстаивани­ем — низкая производительность.

Фильтрациязаключается в удалении из топлива ме­ханических частиц при пропускании его через различные фильтрующие элементы фильтров.

Эксплуатация фильтров предусматривает включение их в действие, контроль за чистотой фильтрующего эле­мента, систематическое удаление улавливаемых фильт­ром частиц и очистку или замену фильтрующих элементов. В топливных системах дизелей применяют фильтры грубой и тонкой очистки.

Работу фильтра контролируют по показаниям мано­метров, установленных перед фильтром и за ним; этот контроль значительно упрощается, если вместо двух манометров установлен один — так называемый диффе­ренциальный, т. е. показывающий перепад давлений в фильтре.

Очистка фильтра необходима, если перепад давлений превысил допустимое значение. При подаче топлива в очищенный фильтр следует держать открытым воздуш­ный кран на крышке корпуса фильтра до тех пор, пока через этот кран не пойдет струя топлива без пузырьков воздуха.

Все фильтры имеют устройство для промывания фильтрующих элементов обратным потоком топлива. Промывку рекомендуется производить: для бумажных элементов через каждые 200—300 ч, для миткалевых элементов через 400—500 ч работы. Срок службы фильт­рующего элемента составляет не менее 1500 ч.

Фильтрующий элемент металлопористого фильтра представляет собой смесь зерен железа, нержавеющей стали и бронзы, сжатых под высоким давлением. Таким образом обеспечивается пористость любого заданного значения. Фильтрующему элементу можно придать лю­бую форму: конуса, цилиндра и др. Тонкость очистки в металлопористых фильтрах до 5 мкм.

В корпусе фильтра может быть размещено несколь­ко фильтрующих элементов, выполненных, например, в виде стаканов. Фильтрующие элементы очищают путем промывания в керосине или дизельном топливе с после­дующим обдуванием сжатым воздухом или паром. Со временем элементы утрачивают свою фильтрующую спо­собность, поэтому их необходимо периодически заменять.

Сепарацияявляется наиболее распространенным спо­собом очистки топлив от различных примесей и воды. Совершенствование средств сепарации вызвано стремле­нием обеспечить работу дизелей на тяжелых топливах.

Центробежные сепараторы служат основным средст­вом очистки топлив и масел.

Сепараторы могут быть настроены на режим работы, при котором происходит удаление из топлива воды и механических примесей (пурификация), либо на такой режим, когда удаляются лишь механические примеси (кларификация).

Отделение от топлива механических примесей и воды происходит в барабане сепаратора. Непрерывно посту­пающий в барабан загрязненный нефтепродукт получает вращательное движение. Под действием центробежной силы, которая в тарельчатых сепараторах превышает в 4000—8000 раз силу тяжести, вода и механические при­меси, имеющие большую плотность, чем топливо, отбра­сываются к стенкам барабана, а очищенный нефтепро­дукт — ближе к оси вращения. Протекая между тарел­ками барабана, он отводится через кольцевое отверстие в верхней части барабана.

По способу очистки барабана от загрязнений разли­чают сепараторы самоочищающиеся и с ручной очисткой. Самоочищающиеся сепараторы подразделяются на сепараторы с периодической очисткой барабана от шлама и с непрерывной очисткой. На судне установ­лены сепараторы с периодической очисткой барабана от шлама.

Качество очистки топлива в сепараторе в значитель­ной мере зависит от режима сепарации. Для настройки сепаратора, зная характеристики топлива, определяют диаметр регулировочной шайбы (при пурификации), тем­пературу сепарации и пропускную способность сепарато­ра, количество и температуру пресной воды для промы­вания топлива и создания водяного затвора (при пури­фикации).

В комплект барабана сепаратора входит несколько регулировочных шайб. Чем меньше разница между плот­ностью воды и сепарируемого топлива, чем меньше дол­жен быть внутренний диаметр шайбы. Необходимую шайбу подбирают по специальной номограмме или по таблице.

Количество промывочной воды, подаваемой в сепара­тор, должно составлять 3—5% количества подаваемого топлива; температура воды должна быть примерно на 5 К выше температуры сепарируемого топлива.

Рекомендации по очистке топлива: чем сильнее за­грязнено или обводнено топливо, тем меньше должна быть пропускная способность сепаратора; температура подогрева топлива должна быть такой, чтобы вязкость топлива, поступающего в сепаратор, не превышала 6° ВУ.

При правильно выбранном режиме сепарации из топ­лива должны полностью удаляться вода и 60—70% меха­нических примесей.

Эффективность сепарации топлив определяется не только режимом работы сепаратора, но и размерами частиц механических примесей неорганического и орга­нического происхождения.

Механические примеси неорганического происхожде­ния вследствие более высокой плотности удаляются из топлива с большей полнотой, чем примеси органического происхождения. Как правило, при сепарации из топлива удаляются все металлические и неметаллические части­цы размером до 2—3 мкм. Сепарация позволяет пони­зить содержание воды в топливе до 0,02%, а также зна­чительно уменьшить его зольность.

При подготовке сепаратора к пуску следует прове­рить уровень масла в картере редуктора сепаратора. Освободив барабан сепаратора от тормоза, стопоры барабана отвертывают, а клапаны устанавливают на рециркуляцию топлива. Заполнив напорный бак водой, его разобщают от разгрузочного устройства. Затвор самоочищающегося сепаратора должен быть открыт. Включив электродвигатель, дают возможность барабану достичь полной частоты вращения, после чего в самоочи­щающемся сепараторе закрывают затвор путем подачи воды из напорного бака.

В режиме пурификации в барабан подают горячую воду для образования водяного затвора, о возникновении которого можно сделать вывод, наблюдая выход воды через водоотливной трубопровод. В режиме кларифика-ции водяной затвор не нужен.

Установив расходомер на требуемую пропускную спо­собность, открывают кран подачи сепарируемого топли­ва. Во время работы контролируют нагрузку на электро­двигатель, частоту вращения барабана, подачу топлива в сепаратор, температуру топлива при входе в барабан и давление на выходе из него.

За работой сепаратора можно наблюдать по конт­рольным стеклам. Если пурификация протекает нор­мально, в стекле на водоотливной трубке наблюдается выход воды, если воды нет, то это может служить преду­преждением о значительном отложении грязи в бараба­не. По той же причине может появиться топливо в каме­ре переполнения, где при нормальной работе его быть не должно; поэтому в обоих случаях необходима очистка барабана. Перед остановкой сепаратора прекращают подачу сепарируемого топлива, а после вытекания из сепаратора его остатков разгружают барабан. Электро­двигатель отключают в последнюю очередь.

При работе сепаратора в режиме пурификации эф­фективность сепарации зависит от положения «погранич­ного слоя», представляющего собой границу раздела между топливом и водой и обеспечивающего создание водяного затвора. Нормально «пограничный слой» дол­жен располагаться за внешней кромкой распределитель­ных отверстий дисков сепаратора и не проходить по отверстиям или правее их. В первом случае будет наблю­даться торможение потока топлива на входе в диски, что приведет к резкому ухудшению сепарации, во втором случае в зону очищенного топлива будет поступать вода.

Эффективность сепарации повышается, если поверх­ность раздела отодвигается влево от отверстий дисков, так как в этом случае увеличивается эффективная по­верхность последних. Однако при этом растет риск исчез­новения (разрыва) водяного затвора и, как следствие, может произойти утечка топлива через водоотводный канал в грязевую цистерну. Положение «пограничного слоя» регулируют с помощью гравитационной шайбы, устанавливаемой в верхней части корпуса барабана и оказывающей сопротивление выходу из него воды. Если установить шайбу с меньшим диаметром отверстия, дав­ление воды на топливо в корпусе барабана сепаратора увеличится, и «пограничный слой» переместится ближе к оси вращения. Для обеспечения необходимого равнове­сия между топливом и водой при подборе диаметра гра­витационной шайбы необходимо руководствоваться плот­ностью сепарируемого топлива; для этой цели служат номограммы или таблицы, помещаемые в инструкции к сепараторам.

Автоматические средства управления и контроля за работой топливных систем ГД обеспечивают: автоматическое управление системой подогрева и прокачки тяжёлого топлива; автоматический пуск резервных насосов; местный пуск и остановку сепараторов и автоматическую разгрузку их от шлама по сигналу программного устройства; автоматическое регулирование вязкости топлива; автоматическую циркуляцию топлива через подогреватели после их отключения в течение определённого времени, достаточного для предупреждения перегрева топлива; дистанционное и автоматическое переключение двигателей с дизельного на тяжёлое топливо и наоборот; предупредительную сигнализацию: о минимальном уровне топлива и максимальной температуре в расходных цистернах, максимальной и минимальной температуре тяжёлого топлива на входе в дизель, максимальных уровнях в сточных цистернах, максимальной температуре топлива на входе в сепаратор и минимальном давлении потока топлива на выходе из сепаратора.

Одной из основных задач подготовки топлива является отделение от него механических примесей и воды. В системах тяжёлого топлива, кроме того, должна поддерживаться вязкость топлива. Топливо очищают путём отстаивания, сепарации и фильтрования.

Отстаивание топлива производится в специально предназначенных для этого отстойных цистернах. Скорость осаждения вредных составляющих зависит от плотности и вязкости топлива. Для повышения эффективности отстоя тяжёлого топлива, его подогревают. Из отстойных цистерн топливо поступает на сепарирование.

Сепарация осуществляется автоматическими саморазгружающимися сепараторами (рис.53), принцип работы которых основан на отделении механических примесей и воды центробежными силами, возникающими при вращении барабана. Для обеспечения наилучших условий сепарации кинематическая вязкость топлива перед поступлением в барабан сепаратора должна быть не выше 30-45 мм²/c. В этих целях топливо предварительно подогревают в паровых подогревателях, оборудованных регуляторами вязкости.

Посты управления сепараторами оборудованы электронными программно-временными блоками фирмы SOLO типа JRV-8, реле времени, приборами защиты, сигнализации и другой коммутационной аппаратурой. Программно-временной блок обеспечивает замыкание и размыкание соответствующих контактов, управляющих подачей питания на электромагнитные клапаны1, 2, 7, 9 (рис. 54). При отсутствии питания клапаны перекрывают соответствующие магистрали. С включением агрегата в работу открывается электромагнитный клапан 7 и топливо из основной цистерны 15 по трубопроводу 11 через обратный клапан 8 нагнетается в расходный бак 12. Отделённая вода по трубопроводу 13 непрерывно удаляется из сепаратора в цистерну (на рисунке не показано), оборудованную сигнализатором предельного уровня. Подача топлива на рециркуляцию (помимо сепаратора) через подогреватель 6 осуществляется при открытом электромагнитном клапане 9 и закрытых клапанах 1, 2, 7.

Из расходной цистерны топливо поступает на станции топливоподготовки главного и вспомогательных дизелей (рис. 55, 56). Дальнейшее описание будет происходить только для станции топливоподготовки вспомогательных дизелей.

Топливо под давлением поступает на всасывающий фильтр (1) фирмы АКО тип UG 54-4, имеющим фильтрующую сетку 300 микрон и реле разности давлений перед и фильтром и на выходе, которое имеет уставку 0.2 бар. После фильтра топливо поступает на питательные насосы (2) фирмы MPD типа PASOK-25-4NM, которые приводятся во вращение приводным асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором фирмы KONCAR типа V1/90 S4 (440В, 60ГЦ, 1640 об/мин., 1,2 кВт, класс изоляции F, исполнение IP 54). Производительность насосов 1400 литров в час (каждого) при давлении на выходе 4 бар. На насосной магистрали установлены всасывающие запорные клапана, невозвратные запорные клапана и реле давления для включения автоматического резерва.

Параллельно насосам установлен регулирующий клапан давления (3) фирмы KRACHT типа DN 26, который может иметь уставку в пределах 2-5 бар.

После насосов топливо подаётся на автоматический фильтр (4) фирмы AKO типа UR 01/COM, который автоматически очищается при снижении давления на выходе фильтра на 0.5 бар. При разнице давлений 0,8 бар срабатывает реле и подаёт сигнал на сигнализацию. Параллельно автоматическому фильтру установлен фильтр ручной очистки с сеткой 25 микрон.

Расход топлива измеряется измерительным устройством (5) фирмы VAF. INSTR. типа J5023 имеющего диапазон рабочего давления 20 бар и погрешность  2%.

Микс-танк (6) предназначен для компенсации давления и деаэрации топливной системы. Танк имеет автоматический контроль уровня (с помощью поплавкового реле), соленоидные клапана для деаэрации воздуха, соленоидные клапана для впуска воздуха, клапана безопасности, термометр, датчик давления и осушительный клапан.

После микс-танка топливо поступает на бустерный насос (7) фирмы MPD типа PASVK-32-4NM, производительностью 2800 литров в час, создающим давление на выходе 8-9 бар (разница давлений составляет 4-5 бар). Насос приводится асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором фирмы KONCAR типа V1/90 S4 (440В, 60Гц, 1640 об/мин., 1.2 кВт, класс изоляции F, исполнение IP54). На насосной магистрали установлены всасывающие запорные клапана, невозвратные запорные клапана и реле давления для включения автоматического резерва.

Бустерные насосы нагнетают топливо на подогрев в подогреватели топлива (8) типа SHELL&TUBE, которые подогревают топливо до 150  С, при производительности 2800 литров в час (тяжелое топливо). Рабочее давление подогревателей составляет 7/8 бар. Расход пара на подогрев – 65 кг в час.

Вязкость топлива измеряется системой замера вязкости (9) фирмы VAF Viscotherm, которая состоит из следующих элементов:

- датчик вязкости (9А) типа V52, который имеет перепускную линию с тремя запорными клапанами, максимальная рабочая температура датчика 180 С;

- дифференциальный датчик давления (9В) (соединён с датчиком вязкости стальными трубками и байпасным клапаном). Выходной сигнал датчика 0,2-1бар;

- воздушный фильтр для регулирования управляющего воздуха (9С), входное давление воздуха 6-10 бар, выходное – 0-2 бар;

- пневматический контроллер вязкости (9D) с индикаторной панелью, входной сигнал равен выходному (0,2-1 бар);

- датчик давления для сигнализации о недопустимых параметрах вязкости (9Е);

- преобразователь давление/ток (9F) для дистанционной индикации, входной сигнал 0,2 бар, выходной сигнал 4-20 mA, напряжение питания 13-20 вольт постоянного тока (только для станции топливоподготовки главного двигателя);

- пневматически управляемый клапан контроля давления пара (9G), давление управления 0,2-1 бар, имеет маховик для аварийного управления.

Если насосы работают в автоматическом режиме, то автоматическое включение резерва произойдёт при:

­ сигнализации о низком давлении на выходе питательного насоса;

­ сигнализации о низком давлении на выходе бустерного насоса;

­ сигнализации о низком или высоком уровне вязкости топлива;

­ сигнализации о низком давлении в микс-танке;

­ сигнализации о большой разности давлений всасывающего фильтра;

­ сигнализации о неисправности автоматического фильтра.

Срабатывание каждой сигнализации сопровождается миганием сигнальной лампы на щите управления и также срабатывает основная сигнализация. После квитирования сигнала основная сигнализация отключается, а сигнальная лампа горит непрерывно. После устранения причины сигнализации сигнальная лампа гаснет.

Для управления процессом топливоподготовки используются следующее оборудование:

­ датчики разности давлений для сигнализации о высокой разности давлений на двойном всасывающем и автоматическом фильтрах;

­ датчики давления для запуска автоматического резерва и сигнализации о низком давлении;

­ датчики уровня для сигнализации о низком уровне;

­ манометры перед и после насосов, а также на выходе топлива;

­ термометры после питательных насосов, после бустерных насосов, на микс-танке, после каждого подогревателя и на выходе топлива;

­ клапана безопасности на микс-танке и на каждом подогревателе;

­ датчики давления для сигнализации о низком и высоком уровне вязкости.

Вспомогательные и главный дизели работают на тяжёлом топливе. В случае выхода из строя любого из элементов питания тяжёлым топливом, срабатывает защита и производится автоматический переход на дизельное топливо.

Станции топливоподготовки вспомогательных дизелей и главного дизеля имеют некоторые конструктивные отличия. Дизельное топливо станции топливоподготовки вспомогательных дизелей из расходной цистерны поступает на фильтр дизельного топлива (11) типа Y-type с сеткой 300 микрон (рис.55) и поступает на насос дизельного топлива фирмы MPD типа PASOK-32-4NM, производительностью 2800 литров в час и создающем давление на выходе 5 бар. Насос приводится асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором фирмы KONCAR типа V1/90 S4 (440В, 60Гц, 1640 об/мин., 1.2 кВт, класс изоляции F, исполнение IP54). На насосной магистрали установлены всасывающие запорные клапана, невозвратные запорные клапана и реле давления для включения автоматического резерва. И через систему клапанов поступает на дизеля.

На главный дизель дизельное топливо поступает по тому же пути, что и тяжёлое топливо. Схема станции топливоподготовки главного дизеля приведена на рисунке

Самописец для регистрации уровней вязкости установлен на главной панели управления в ЦПУ.

Блок управления питательными и бустерными насосами типа ITPS-FB используется для управления пуском и остановкой двух пар насосов. Панель блока показана на рис. 57. Каждая пара контролируется независимо. Система блокирует одновременный пуск двух насосов.

Система использует входные сигналы:

- датчиков давления от питательных и бустерных насосов (при нормальном давлении сигнал логической единицы);

- нормально открытый контакт для сигнализации об обестачивании (при обестачивании закрывается);

- нормально открытые контакты кнопок дистанционного Пуска/Остановки насосов.

Система генерирует выходные сигналы:

­ четыре нормально открытых контакта для запуска насосов;

­ два выхода для сигнализации о готовности;

­ два нормально открытых контакта для основной сигнализации, которые замыкаются при подаче питания на блок управления; при отсутствии питания контакты размыкаются и срабатывает сигнализация.

Комбинация контактов реле и переключателей «ON» и «MAIN» обеспечивает активацию насосов. Пуск насосов вручную возможен при отсутствии питания блока управления или другой неисправности. Если блок управления не имеет питания, а переключатель «ON» замкнут, то запустится тот насос, чей приоритет выше, но автоматического резерва не осуществляется.

Кнопка включения питания блока «POWER»

Кнопка включения подкачивающего насоса «ON»

Кнопка установки приоритета подкачивающих насосов «MAIN»

Кнопка включения питательного насоса «ON»

Кнопка установки приоритета питательных насосов «MAIN»

Рис.57 Панель блока управления питательными и бустерными насосами типа ITPS-FB

Насосы не запустятся, если любой из двух переключателей «ON» будет замкнут в тот момент, когда осуществляется подача питания. В этом случае активируется звуковая сигнализация и аварийном дисплее появится индикация «SYSTEM FAULT», которая будет гореть с малой интенсивностью, говоря о ненормальных условиях. Во время нормальной работы этот индикатор горит с полным накалом. В вышеупомянутом случае необходимо выключить переключатель. Индикация «PRESS. NORMAL» показывает состояние давления в питательной и бустерной системах. Продолжительное горение индикатора свидетельствует о наличии давления в системе. Мигание – об отсутствии.

Переключатели «MAIN» позволяют определить главную и резервную пару насосов. При нажатии переключателя «ON» насосы запустятся (появится индикация). При одновременной подаче команд запуска на питательный и бустерный насосы запустится только один насос, а второй через 7 секунд. При нормальной работе система не разрешает одновременный запуск насосов.

Резервный насос всегда запускается первым при отсутствии давления в системе (индикатор «PRESS. NORMAL» начнёт мигать, а индикатор «STAND-BY» загорится). Работа резервного насоса тестируется. Когда давление в системе восстановлено, главный насос запускается, а резервный останавливается. Индикатор «PRESS. NORMAL» будет гореть непрерывно, а «MAIN» загорится.

Если давление не будет в течение 20 секунд восстановлено резервным насосом, то запускается главный насос. При этом срабатывает звуковая сигнализация, основная сигнализация, сигнализация резерва и индикатор «STAND-BY ALARM» начинает мигать, сигнализируя о неправильной работе резервного насоса. Если давление в системе нормальное, то сразу запускается главный насос.

В случае работы главного насоса и создании им низкого давления в системе в течении времени более 6 секунд, то он отключается и запускается резервный насос. При этом активируется звуковая, основная сигнализации и сигнализация резерва. Индикаторы «STAND-BY ALARM» начнёт мигать, а индикатор «STAND-BY» загорится. Индикатор «MAIN» начнёт мигать, свидетельствуя о неисправности главного насоса. Главный насос будет блокирован, и его нельзя будет запустить. Для сброса сигнализации нужно нажать кнопку «RESET».

В случае обестачивания насосы останавливаются и блокируются. Мигает индикатор «BLACK OUT». При подаче питания запустятся те же насосы. Первый будет запущен через 7 секунд после восстановления питания, а второй через 7 секунд после первого.

Если исчезает питание во время работы блока управления (нет питания 24 В) активируется звуковая основная сигнализация, загорается индикатор «POWER FAILURE». Эта сигнализация питается от внешней батареи и её сбросить нельзя. При восстановлении питания блока необходимо нажать переключатель «ON», установив его в положение «Выключено» и если нужно вновь запустить насосы, то включить его.

Подогреватели топлива служат для поддержания требуемой вязкости топлива. Расход пара в подогреватели контролируется вязкозиметром, который в зависимости от вязкости топлива открывает или закрывает клапан подачи пара.

Контроль вязкости топлива контролируется системой Visco-Pack. Сигнал от пневматического дифференциального датчика давления (входной сигнал датчика 0-0,5 бар, выходной 1,4 бар) после бустерных насосов и перед входом в ГД, сравнивается с уставкой регулятора вязкости, который регулирует расход пара в подогреватель с помощью управляющего клапана (при отсутствии питающего воздуха клапан открыт полностью). Датчик вязкости состоит из корпуса с измерительным элементом: капиллярных трубок и насоса, который приводится во вращение электродвигателем с редуктором, и которые создают постоянный поток топлива. Поток создаёт разность давлений в капиллярных трубках, которая пропорциональна динамической вязкости топлива.

Выходной сигнал от дифференциального датчика давления (0,2-1 бар), который пропорционален вязкости топлива, приводит в действие металлический элемент диафрагмы давления, перемещение которого указывается чёрной стрелкой на приборе, и заслонку с помощью механического соединения (рис.59). Черная стрелка показывает действующее значение вязкости топлива на шкале, отградуированной в единицах вязкости. Требуемое значение вязкости устанавливается с помощью красной стрелки на приборе (10 mPAs).

Стандартное управляющее воздействие системы – увеличение вязкости топлива. Давление воздуха на выходе регулятора уменьшается, и клапан расхода пара открывается сильнее. Это называется режимом управления обратного действия.

При уменьшении вязкости произойдёт следующее:

1) Уменьшится выходной сигнал дифференциального датчика давления и в результате измерительная мембрана регулятора ослабевает.

2) Стрелка, показывающая действующее значение вязкости повернётся по часовой стрелке.

3) Заслонка прикроет сопло P1, в результате воздействия на неё системы рычагов, и увеличится давление в сопле.

4) Давление питающего воздуха (1,4 бар) растянет мембрану сопла.

5) Входной канал пневматического реле откроется, а выходной закроется.

6) Выходное давление увеличится (что будет показано выходным датчиком давления).

7) Воздушные мехи обратной связи растянутся и передвинут рычаг LJ вправо.

8) Пропорциональное звено FG повернётся вокруг опорной точки F и звено GD поднимется вверх.

9) Рычаг Е также поднимется, приоткрыв сопло.

10) Определяемое уставкой клапан сброса, давление внутри мехов сброса медленно увеличится, передвигая рычаг LJ влево. В результате будет медленно увеличиваться выходное давление (действие восстановления). Действие восстановления будет продолжаться, пока измеряемая величина не вернётся к значению уставки, а меха, соответственно, не придут к равновесному состоянию.

11) Увеличенное давление P2 на выходе регулятора прикроет паровой клапан. В результате расход пара через подогреватель уменьшится, что будет способствовать повышению вязкости топлива.

Регулятор прямого действия (direct acting), использует пропорциональный закон регулирования. Пропорциональный канал 2-200% (заводская настройка 35%), время восстановления 0,03-5 мин. (заводская настройка 5 мин.). Исполнение регулятора IP65.

Система автоматики фильтра АСО - UR01/СОМ заключается в периодическом включении электродвигателя, который приводит во вращение актуатор. Автоматизация фильтра реализована схемой, приведённой на рисунке 58.

Рис.59 Схема регулятора вязкости топлива

Приводной двигатель актуатора запускается при перепаде давления на входе и выходе фильтра или каждые15 минут.

При перепаде давления 0,5 бар срабатывает дифференциальный датчик давления FP1 и через, уже замкнутый контакт KL2.2 промежуточного реле KL2, подаёт питание на промежуточное реле KL3. Реле KL3 срабатывает и подаёт напряжение на реле KL1 через контакты KL4.1, KL6.1, KL2.1. Получает питание реле KL1 и становится на самоблокировку (KL3.1), подаёт питание на реле времени КТ1 (контакт KL1.2), а также питание на соленоиды Y1 и Y2 клапана промывки и выходного клапана. Реле КТ1 имеет выдержку времени 1 секунду, необходимую для полного открытия/закрытия клапанов, после которой замыкает свой контакт КТ1.1 и подаёт питание на электромагнитную катушку линейного контактора КМ1. Контактор срабатывает и замыкает свои главные контакты в силовой цепи электродвигателя М1. ЭД получает питание и поворачивает актуатор фильтра, который очищает сетку фильтра и через клапан промывки вместе с топливом мусор стекает в шламную цистерну. При достижении актуатором конечного положения кулачёк вала воздействует на конечный выключатель SQ1 и размыкает его. Теряет питание промежуточное реле KL2 и размыкает свой контакт KL2.1 под действием возвратной пружины. В результате теряет питание реле KL1 и отключает ЭД от сети, снимает питание с соленоидов клапанов. Выходной клапан открывается, а клапан промывки закрывается. Под действием напора потока топлива актуатор фильтра возвращается в исходное положение.

При срабатывании контактора КМ1 обесточивается реле времени КТ3 (через контакт КМ1.2), которое предназначено для промывки фильтра по времени. При обесточивании реле сбрасывается, а при получении питания начинает отсчёт времени (15 минут) заново. Если в течение 15 минут не сработал дифференциальный датчик давления, то срабатывает реле КТ3 и замыкает свой контакт КМ3.1 в цепи реле KL1. Далее схема работает также как и при перепаде давления.

При перепаде давления 0,5 бар и выше, когда срабатывает промежуточное реле KL3 , срабатывает и реле KL5 (через контакт KL3.2) и становится на самоблокировку (KL5.1) и замыкает свой контакт KL5.2 в цепи жёлтой сигнальной лампы HL3, которая сигнализирует о процессе промывки фильтра.

При перепаде давления свыше 1 бар срабатывает датчик давления и FP1 и отключает реле KL4 , которое в свою очередь размыкает свой контакт KL4.2 в цепи реле KL6. Реле KL6 также теряет питание и размыкает свой контакт KL6.1 в цепи зелёной сигнальной лампы HL1, сигнализирующей о нормальной работе схемы, а контакт KL6.2 в цепи красной сигнальной лампы HL2 замыкает, сигнализируя о засорении фильтра.

При перегрузке ЭД срабатывает выключатель Q1 и размыкает свои контакты в силовой цепи ЭД, отключая его, и вспомогательный контакт в цепи красной сигнальной лампы HL4, которая информирует о срабатывании защиты ЭД по перегрузке.

Схемой также предусмотрена возможность ручного пуска ЭД, нажатием кнопки SB1.

Остановка фильтра происходит автоматически, при контакте кулачка вала с роликом конечного выключателя.

Система охлаждения

Система охлаждения предназначена для охлаждения механизмов, масляных и воздушных систем. Структурная схема системы охлаждения показана на рисунке

Система охлаждения состоит из охлаждающего контура забортной воды, низкотемпературного контура пресной воды и высокотемпературного контура пресной воды.

Насосы забортной воды забирают воду из кингстона и прокачивают её через холодильник низкотемпературного контура и сливают за борт. Циркуляция пресной воды низкотемпературного контура по замкнутому циклу происходит с помощью насосов пресной воды низкотемпературного контура. Вода этого контура охлаждает вспомогательное оборудование (компрессоры пускового воздуха, вспомогательные двигатели, испарители холодильной установки и системы кондиционирования воздуха, кондиционеры), холодильник масла гидравлики, атмосферный конденсатор котла, промежуточный подшипник валопровода, масляный холодильник ГД, воздушный холодильник ГД и холодильник высокотемпературного контура. Также контур имеет расходной бак с пресной водой и регулятор температуры.

Насосы высокотемпературного контура по замкнутому контуру пропускают охлаждаемую воду через холодильник, трёхходовой клапан, зарубашечное пространство цилиндров ГД и деаэрационный танк, т.е. вода высокотемпературного контура предназначена только для охлаждения главного дизеля. При работе ГД на полном ходу с помощью системы клапанов в контур включается опреснительная установка, которая обеспечивает хороший теплоотвод. Пополнение воды контура осуществляется с помощью расходной цистерны.

Регулирование температуры воды (поддержание её в требуемых пределах) осуществляется с помощью трёхходовых пневматических клапанов типа SERIES L-30 с электропневматическими регуляторами типа SIRIES SEX 21A, предназначенных для управления клапанами.

Аналоговый сигнал от термопары (в виде уровня напряжения) поступает на Outstation №4, где он обрабатывается по определённой программе. После обработки этого сигнала Outstation №4 подаёт сигнал на регулятор в виде уровня тока через соединительный терминал, и он течёт через катушку, которая расположена в магнитном поле постоянного магнита. Выходной воздух течёт через камеру обратной связи. Сила катушки пропорциональна току через траверзу и уравновешивается противодействующей силой давления сопла.

При увеличении тока увеличивается сила катушки и заслонка прикрывает сопло. В результате давление в камере обратной связи увеличивается и возрастает давление на мембрану, которая передвигает стержень и выходное давление воздуха устанавливается пропорционально току катушки.

Для настройки регулятора необходимо подать давление питающего воздуха 140 кПа (0,14 бар) и установить выходной ток 4 mА и проверить выходное давление, которое должно быть 20 кПа (0,02 бар). Если выходное давление слишком высокое или низкое, то необходимо повернуть винт регулировки в соответствующую сторону.

Повседневное обслуживание регулятора не производится. Необходимо, только, чтобы поступающий на регулятор воздух был сухим и чистым.

Технические характеристики регулятора:

Диапазон рабочих температур : - 40  70 С;

Исполнение: : IP 55 – IEC 144

Управляющие воздействия и коэффициенты регулирования:

П : BP 2/220% (Kp 50/0,5);

Давление воздуха : 1,4  0,1 бар.

Равновесное состояние системы достигается и поддерживается с помощью системы подвижных рычагов. Система определяет разницу положений стрелки уставки и стрелки измерительного устройства. Разница положений стрелок с помощью рычага преобразуется в усилие и передаётся в управляющее устройство, которое посылает управляющий сигнал на пневматический управляющий клапан и обеспечивает тем самым регулирование степени открытия трёхходового клапана.

Настройка регулятора состоит

- Освободить стрелку уставки, открутив фиксирующий болт;

- открыть питательный воздух 1,4 бар;

- открыть клапана на магистралях регулятора;

- устанавливать стрелку уставки постепенно, пока она не займёт нужное положение.

Рис.64 Трёхходовой клапан высокотемпературного контура охлаждения

Регулятор типа SG6100 использует элементы для непосредственного измерения давления и температуры и посылает корректирующий сигнал на исполнительный пневматический механизм, т.е. трёхходовой клапан.

8. Система пускового воздуха

Сжатый воздух – 30 кг/см²

Система пускового воздуха состоит из элементов системы управления и системы пускового воздуха.

Система управления электрического-пневматического типа. Она спроектирована для управления с поста двигателя и дистанционного управления с ЦПУ и мостика. Система состоит из трёх подсистем:

- Системы регулирования;

- Системы реверсирования;

- Системы защиты.

Посредством системы регулирования можно запускать и останавливать двигатель и управлять им. Функции Пуска и Остановки производятся пневматически.

Во время дистанционного управления регулирование частоты вращения осуществляется рукояткой с пульта управления, которая посылает электрический/пневматический сигнал регулятору. Частота вращения ГД зависит от величины сигнала. Регулятор будет поддерживать эту частоту вращения независимо от нагрузки ГД.

При управлении с местного поста управления двигателя регулятор отсоединён от топливных насосов, и регулирование частоты вращения осуществляется рукояткой регулирования.

В системе реверсирования имеются два пневматических клапана (Вперёд и Назад). Эти клапаны управляют цилиндром реверса воздухораспределителя и пневмоцилиндрами для реверсирования роликов толкателей топливных насосов.

Система защиты снабжается воздухом отдельно и управляется системой контроля двигателя. В случае остановки система защиты подаёт пневмосигнал к перепускному клапану на каждом топливном насосе, таким образом, прекращая подачу топлива высокого давления, после чего ГД останавливается.

Система защиты включена во время всех режимов управления ГД.

Система пускового воздуха состоит из главного пускового клапана, воздухораспределителя и пускового клапана.

Главный пусковой клапан встроен в магистраль пускового воздуха и состоит из большого шарового клапана и меньшего шарового клапана, который служит в качестве байпасного для большого клапана. Оба клапана управляются исполнительными пневматическими механизмами.

Воздухораспределитель установлен в кормовой части двигателя и приводится непосредственно от кормового конца распредвала. Он управляет пусковыми клапанами.

Пусковой клапан (подпружиненный) установлен на крышке цилиндра. Он управляется управляющим воздухом от воздухораспределителя.

Система пускового сжатого воздуха дизельных установок укомплектована двумя главными автоматизированными электроприводными двухступенчатыми компрессорами вертикального типа с двумя цилиндрами в однорядном исполнении, одним подкачивающим компрессором V- образного типа с дифференциальными поршнями, двумя баллонами пускового воздуха ГД, одним баллоном пускового воздуха вспомогательных дизелей и водомаслоотделителем.

Один из главных компрессоров является ведущим, а другой ведомым. Подача компрессоров составляет115 кубометров в час при давлении 30 бар.

Все компрессоры автоматизированы по процессам пуска, остановки и аварийной защиты. Они могут быть запущены автоматически, дистанционно из ЦПУ или вручную с местных пультов управления на РЩСтруктурная схема воздушной системы показана на рис

Автоматическая защита судовых компрессоров осуществляется по следующим параметрам:

- предельно допустимому давлению рабочей среды на всех ступенях сжатия (свыше 28 кг);

- предельно допустимой температуре воздуха (60 С);

- температуре охлаждающей воды (50 ºС);

- давлению и температуре смазочного масла (2 бар и 55º С).

Автоматическое включение главного ведущего компрессора происходит при падении давления воздуха в баллонах до 24 бар, остановка – при достижении давления воздуха –28 бар. А пуск ведомого происходит при давлении 22 бар, остановка при 27,5 бар.

Также осуществляется автоматическая продувка баллонов пускового воздуха с помощью электромагнитных клапанов.