1171

Система ДАУ фирмы Камева

Доклад

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Электронная система ДАУ фирмы Камева (Швеция). Связанное управление частотой вращения ГД и разворотом лопастей ВРШ из РР. Раздельное управление частотой вращения ГД. Распределение нагрузки между параллельно работающими ГД корректировкой сигнала задания на регуляторы частоты вращения.

Русский

2013-01-06

59.5 KB

77 чел.

Система ДАУ фирмы «Камева»

Электронная система ДАУ фирмы «Камева» (Швеция) предназначена для управления ГД и ВРШ. Она используется на судах типа «Айвазовский», «Академик Шулейкин», «Александр Каверзнев», «Белоруссия», «Борис Полевой», «Мудьюг», «Новомиргород», «Норильск», «Стахановец Котов», «Юлиус Фучик» и др.

Система обеспечивает:

связанное управление частотой вращения ГД и разворотом лопастей ВРШ из РР. В частном случае частота вращения ГД может фиксироваться на номинальном значении для улучшения динамических качеств установки при движении судна во льдах;

раздельное управление частотой вращения ГД и разворотом лопастей ВРШ из ЦПУ;

ограничение нагрузки ГД корректировкой шага гребного винта;

распределение нагрузки между параллельно работающими ГД корректировкой сигнала задания на регуляторы частоты вращения;

сигнализацию об отказе элементов системы ДАУ;

резервное управление разворотом лопастей ВРШ из РР кнопками «вперед» и «назад» при фиксированной на номинальном значении частоте вращения ГД.

В систему ДАУ входят следующие элементы: пульты в РР, на крыльях мостика и в ЦПУ; центральный блок логики ЦБЛ;

блок управления частотой вращения БУЧВ ГД; блок распределения нагрузки БРН между ГД; электрогидравлический клапан управления ЭКУ вспомогательным сервомотором ВС маслораспределительной коробки; соленоидный  клапан управления СК.У разгрузкой винтовых насосов гидравлической системы ВРШ; датчик шага винта ДШВ, датчик частоты вращения ДЧВ гребного вала; датчики нагрузки ДН ГД; подсистема резервного управления. Адаптивность системы обеспечивавается изменением набора плат центрального блока логики.

Рассмотрим работу системы ДАУ на примере модификации, установленной на теплоходе «Юлиус Фучик». На схеме не показаны подсистема резервного управления и плата питания.

Пульты в РР и на крыльях мостика имеют электрическую синхронную связь рукояток управления. Перемещение любой рукоятки приводит к перемещению потенциометра, включенного в мостовую схему. Эта схема выделена в самостоятельную панель управления ПУ. Связь рукоятки управления с потенциометром установлена такая, что в нулевом положении рукоятки напряжение на выводах 13-14 равно нулю. При перемещении рукоятки от нулевого положения напряжение на выводах 13-14 изменяется пропорционально ее ходу. Это напряжение подается на усилитель Q1 платы FS. Коэффициент передачи усилителя устанавливается таким, чтобы его выходной сигнал в контрольной точке 12 был равен -10 В при перемещении рукоятки управления в максимальное положение переднего хода (на десятое деление).

Выходной сигнал усилителя Q1 подается на функциональные преобразователи FG1 и FG2. Функциональный преобразователь FG2 платы FS вырабатывает сигнал задания шага гребного винта, который может быть измерен в контрольной точке 13. Зависимость напряжения  U13  контрольной точке 13 от напряжения U 12 в контрольной точке 12 представлена линией 1. Приведены оси, показывающие соответствие напряжения U13   шаговому отношению винта Н/D и относительному развороту лопастей Н. Также приведена ось, показывающая соответствие напряжения U12  положению рукоятки управления мостика Рм   (в делениях шкалы). Максимальному положению рукоятки управления в режиме переднего хода соответствует шаговое отношение +1,279, в режиме заднего хода оно составляет - 0,9. В связи с тем, что нулевой упор винта достигается при Н/D = 0,06, этому значению шагового отношения поставлено в соответствие напряжение  U13=0.

Функциональный преобразователь FG1 платы FV вырабатывает сигнал задания частоты вращения в виде тока в выходной цепи. Зависимость выходного тока преобразователя 1 от напряжения  U12   представлена линией 2. Оси, показывающие соответствие тока пневматическому сигналу p3 задания частоты вращения ГД и относительной частоте вращения гребного винта nВ . Преобразование тока в пневматический сигнал осуществляется преобразователем I/р, который настраивают таким образом, чтобы изменению входного тока от 4,1 до 19,9 мА соответствовало изменение выходного давления от 130 до 630 кПа. Сигнал  p3  подается на регуляторы частоты вращения ГД, причем на ГД1  - через блок БРН.

Линии 1 и 2, устанавливающие связь частоты вращения ГД и шага гребного винта с положением рукоятки управления на мостике,  получили название комбинаторной диаграммы. Представленная комбинаторная диаграмма обеспечивает хорошую экономичность СДУ, так как долевые скорости судна при 8 < Рм < 10 обеспечиваются уменьшением при номинальном Н/D.

Для обеспечения режима работы ГД с постоянной частотой вращения переключатель «Постоянные обороты» на мостике устанавливается в положение «Вкл.». При этом электромагнитный клапан БУЧВ переключает пневматический канал задания частоты вращения от преобразователя I/р   на регулируемый редукционный клапан. Редукционный клапан настраивают на выходное давление 630 кПа, соответствующее номинальной частоте вращения ГД.

При передаче управления установкой в ЦПУ (переключатель на пульте ЦПУ находится в положении «.ЦПУ») электромагнитное реле платы FS размыкает контакты 5 и 6, замыкая контакты 7 и 8. При этом функциональный преобразователь FG2 платы отключается и шаг гребного винта задается рукояткой управления ЦПУ. Эта рукоятка связана с потенциометром, электрическая схема включения которого идентична схеме включения ПУ мостика. Коэффициенты передачи усилителя Q2 (для переднего и заднего хода) выбирают такими, чтобы при перемещении рукоятки управления ЦПУ из крайнего положения «вперед» к крайнему положению «назад» напряжение в контрольной точке 14 изменялось от -10 до +7,88 В.

Сигнал задания шага винта с платы FS подается на вход усилителя Q4 платы RB. На  усилитель также подаются сигналы фактического значения шага (вывод 16) и корректирующий ограничителя  нагрузки (вывод 14). Сигналы фактического значения шага U16   и корректирующий регулятора нагрузки  U14  имеют противоположную полярность по отношению к сигналу задания шага винта U19 Все три сигнала алгебраически суммируются и в контрольной точке 18 результирующий сигнал U18 = - 0,47 (U19+ U16 + 0,455 U14). Сигнал U18 усиливается усилителем мощности платы RВ, который включает усилители Q1, Q2 и транзисторы Т1, Т2. К коллекторным цепям транзисторов подключены встречные обмотки возбуждения соленоида ЭКУ, который совместно с насосом Н подает масло в полости ВС маслораспределительной коробки и тем самым управляет разворотом лопастей ВРШ.

Входным сигналом ЭКУ является результирующий ток  I1. Очевидно, что ЭКУ имеет пропорциональную зависимость расхода масла от сигнала I1. Он полностью открывается при |I1|= 75 мА. Это означает, что в рабочем диапазоне характеристика мощности платы RВ линейная и при |U18| <0,18 В скорость перемещения ВС пропорциональна напряжению U18. Для повышения чувствительности ЭКУ на плате RВ предусмотрен генератор прямоугольных импульсов Q5. Сигналы генератора накладываются на выходные токи усилителя мощности, что вызывает колебания сигнала I1 с амплитудой приблизительно 4мА .

С   ВС жестко связан ДШВ, представляющий собой потенциометр, включенный в мостовую схему. Он подсоединяется к ВС таким образом, чтобы при нулевом упоре винта (Н/D = 0,06) напряжение на выводах 93-94 равнялось нулю. Напряжение с ДШВ подается на усилитель Q1 платы S.Коэффициенты передачи усилителя подбирают такими, чтобы максимальному шагу винта в режиме переднего хода соответствовало напряжение +10 В  в  контрольной точке 15, а максимальному шагу винта в режиме заднего хода      -10 В.

Гидравлическая система ВРШ содержит 2 винтовых насоса, которые подают масло из бака в маслораспределительную коробку. В штатном режиме должны работать оба насоса, причем один из них без нагрузки. Работа насоса без нагрузки заключается в том, что разгрузочный клапан перепускает масло из нагнетательной магистрали насоса обратно в бак. Когда' гидравлическая система должна развернуть лопасти ВРШ на значительный угол, разгрузочный  клапан  закрывается и оба насоса подают масло в маслораспределительную коробку. Переключается разгрузочный клапан с помощью СКУ. Для возбуждения последнего плата RB содержит  компаратор Q3, который открывает транзистор Т1 на плате Е2 при условии \U18\ > 1,5 В. Это значение соответствует разбалансу сигналов заданного и фактического шага винта, составляющему 30 % номинального значения сигналов. Элемент  Q6 платы S предназначен для выделения модуля сигнала от компаратора Q3 платы RВ. В системе предусмотрена возможность отключения СКУ, чем обеспечивается блокировка высокой скорости перекладки лопастей ВРШ.

Ограничитель нагрузки ГД включает ДЧВ, ДН, платы М, В и V, а также органы управления на пультах мостика и ЦПУ.

Датчики ДН представляют собой потенциометры, включенные в мостовые схемы и жестко связанные с рейками ТНВД. Их подсоединяют к рейкам таким образом, чтобы при остановленных двигателях напряжение на выводах 3-4 датчиков равнялось нулю. Напряжения с ДН подаются на усилители Q1 и Q2 платы В. Коэффициенты передачи усилителей подбирают такими, чтобы номинальной нагрузке соответствовал сигнал +10 В. Для измерения выходных напряжений усилителей на пульте ЦПУ имеются индикаторы ИН.

Датчик ДЧВ гребного вала представляет собой индукционный преобразователь, расположенный на расстоянии 2-3 мм от поверхности зубчатой ленты, которая насажена на гребном валу. При вращении гребного вала каждый зуб ленты вызывает импульс тока в цепи преобразователя и частота тока оказывается пропорциональной частоте вращения вала. Частота тока преобразуется преобразователем f/U на плате V в пропорциональное напряжение. Преобразователь настраивают таким образом, чтобы напряжение в контрольной точке 5 составляло +10 В при номинальной частоте вращения гребного вала.

Плата V содержит функциональный преобразователь FG3, который для каждого значения частоты вращения вала вырабатывает  сигнал допускаемой нагрузки дизеля. Этот сигнал подается на вывод 20 платы М через потенциометр ограничения нагрузки ПОН, имеющий шкалу 0-110% и представляющий собой делитель напряжения.

4 линия 1 показывает зависимость напряжения в контрольной точке 6 U6 от входного напряжения преобразователя в контрольной точке U5  при положении подвижного контакта ПОН на делении 100%. Оси, показывающие соответствие напряжения U6 относительному ходу рейки топливных насосов hp и напряжения U5  частоте вращения nB . При перемещении подвижного контакта ПОН происходит пропорциональное смещение кривой программной зависимости вверх или вниз. Для пояснения такого смещения приведена линия 2, которая соответствует установке подвижного контакта ПОН на деление 80%. Потенциометр ПОН позволяет оператору изменить уровень тепловой напряженности ГД. Следует отметить, что используемая в системе программная зависимость ограничения нагрузки хорошо согласуется с ограничительными характеристиками судовых дизелей. Однако необходимо учитывать, что эта зависимость обеспечивает сохранение тепловой напряженности дизелей при работе на частичных режимах по сравнению с номинальным. Если номинальный режим ГД установлен с запасом по параметрам тепловой напряженности, то и на частичных режимах запас будет сохраняться.

На вывод 7 платы М подается сигнал о фактической нагрузке наиболее нагруженного ГД, выделяемый диодами D1 и D2 платы В. Использование информации о нагрузке наиболее нагруженного ГД гарантирует предотвращение перегрузки каждого двигателя. Напряжение U7 в контрольной точке 7 имеет противоположную полярность по отношению к напряжению U6 . Усилитель Q1 алгебраически суммирует эти напряжения. Если разбаланс напряжений превосходит 0,15-0,30  В (эти значения определяют зону нечувствительности ограничителя нагрузки), срабатывает компаратор Q3 и разбаланс напряжений преобразуется в частоту импульсов. Частота импульсов определяет быстродействие ограничителя нагрузки и может быть изменена настроечным потенциометром Pcк. Зависимость длительности импульсов от разбаланса напряжений U6 и U7 при среднем положении потенциометра подвижного контакта Рск (сопротивление 5 кОм). Экспоненциальный характер зависимости повышает устойчивость и обеспечивает необходимое быстродействие контура ограничения нагрузки.

Импульсы подаются на вход реверсивного счетчика СЧ, цифровой код которого преобразуется цифроаналоговым преобразователем Dв эквивалентное аналоговое напряжение. Число состояний счетчика равно 61. Это означает, что выходной сигнал преобразователя Dможет дискретно принимать значения в диапазоне 0 - 10 В с шагом 0,167В. Для изменения выходного сигнала на 0,167В компаратор должен подать на счетчик четыре импульса.

Плата М выдает корректирующий сигнал только в направлении уменьшения шага винта  (цифровой код счетчика не может быть отрицательным). Уменьшение корректирующего сигнала, также как и нарастание, происходит дискретно (по 0,167 В). Поскольку корректирующий сигнал на выходе преобразователя D/А всегда отрицательный, а при движении судна в режимах переднего и заднего ходов направления корректирования шага винта должны быть противоположными, на плате М установлен инвертор Q6, который инвертирует сигнал только в режиме переднего хода судна. Управляющий сигнал на инвертор поступает с компаратора Q2 платы S. Он является отрицательным (уровня логической единицы) в режиме переднего хода судна и равным нулю в режиме заднего хода.

На преобразователь D платы М поступает сигнал от элемента Q3 платы S. Относительное значение этого сигнала умножается на значение выходного сигнала счетчика. Сигнал от элемента (Q3 равен нулю при нулевом шаге винта и увеличивается линейно по мере увеличения шага до 20% максимального значения шага (как на переднем, так и заднем ходу). При дальнейшем увеличении шага сигнал остается постоянным, его относительное значение равно единице. Благодаря этому при малых значениях шага уменьшается влияние ограничителя нагрузки.

Плата М снабжена системой отключения выдержки времени формирования корректирующего сигнала. Эта система мгновенно устанавливает на выходе счетчика логические нули (на преобразователь Dподается инвертируемый сигнал) при одновременном выполнении двух условий: если \U18\ >1,5 В (большой разбаланс заданного и фактического шага винта) и U7 >-U6 (нагрузка ГД превысила допускаемое значение). О выполнении первого условия сигнализирует элемент Q6 платы S, второго - компаратор  Q3. Система отключения выдержки времени срабатывает при резких перемещениях рукоятки управления.

На пульте РР для экстремальных навигационных ситуаций предусмотрен выключатель ограничителя нагрузки. Он с помощью электромагнитного реле на плате М размыкает контакты 5 и 6. В этом случае потенциометр подстройки шага подключается к функциональному преобразователю FG2 платы FS, и с его помощью можно изменить шаг винта, заданный комбинаторной диаграммой.

Распределение нагрузки между ГД, работающими параллельно, осуществляется платой F и БРН. Плата F получает информацию о нагрузке ГД с платы В, причем сигнал о нагрузке ГД2 подается через потенциометр распределения нагрузки ПРН. Усилитель Q1  платы F  сравнивает сигналы о нагрузке двигателей. Разбаланс сигналов преобразуется в частоту импульсов преобразователем U/f. Длительность импульсов аналогично плате М имеет экспоненциальную зависимость от значения разбаланса. Импульсы подаются на триггеры L1, состояние которых определяет положение ротора шагового электродвигателя М. Переключаются фазы электродвигателя блоком транзисторов Б Т. Очередность (направление) переключения фаз зависит от знака разности сигналов на входе усилителя Q1. Шаговый электродвигатель через редуктор воздействует на пневматический клапан, который изменяет коэффициент передачи сигнала задания частоты вращения на ГД1 . Если подвижной контакт ПРН установлен на деление 50%, то нагрузка между ГД распределяется поровну. Если подвижный контакт ПРН переместить в сторону уменьшения сопротивления (на меньшие деления), то коэффициент передачи усилителя Q1 по сигналу о нагрузке ГД2 увеличится. Это приведет к уменьшению нагрузки ГД2  и к увеличению нагрузки ГД1. В ЦПУ предусмотрен выключатель шагового электродвигателя. При его установке в положение «ручное» распределение нагрузки между ГД осуществляется маховиком, жестко связанным с валом шагового электродвигателя.

Плата D  предназначена для сигнализации об отказе канала отработки сигнала задания шага винта. В качестве информации о нарушении функционирования канала используется сигнал U18  платы RВ. Усилитель Q1  выделяет абсолютное значение этого сигнала. Если сигнал превышает 1,02 В, то срабатывает компаратор Q3 и на выходе интегратора Q4 напряжение начинает уменьшаться по линейному закону. Примерно через 20 с (если \U18\ не уменьшится) напряжение станет отрицательным, откроется транзистор Т1 , сработает реле и сигнал о неисправности канала поступит в СЦК энергетической установки.

Список используемой литературы

1.     Кутьин Л.И.

     «Автоматизация судовых дизельных  и ГТУ.»

            Л.Судостроение,1973.

2.     Ланчуковский В.И.,Кузьминых А.В.

      “Автоматизирование систем управления СДВС иГТУ”.

        М :Транспорт,1990.

3.      Сыромятников В.Ф.

«Эксплуатация систем автоматического регулирования судовых                        силовых установок».

       М.Транспорт,1975.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

468. Инженерные решения постройки много квартирных домов старого образца 197.5 KB
  Ознакомление с постройками много квартирных домов старого образца, инженерными системами этих домов, системами энергосбережения этих домов (до реконструкции, после реконструкции).
469. Концепція суспільства К. Поппера 130 KB
  Комплексний аналіз сутності й складових концепції суспільства К.Поппера, її ролі у системі філософських знань людства про суспільство, а також сучасної практичної цінності вказаної концепції. Критичний раціоналізм як методологічна основа соціальної теорії К.Поппера.
470. Расчёт себестоимости и формирование плановой сметы затрат для выполнения работы по теме: Восстановление данных с мобильного телефона 474.84 KB
  Теоретическая составляющая. Критерии и показатели, определяющие смету затрат на выполнение работы по оптимизации работы ПК. Расчёт затрат на основные и вспомогательные материалы. Расчёт затрат на ремонт, содержание и эксплуатацию оборудования и оснастки.
471. Теория системно-информационного подхода 1.46 MB
  Информационный принцип максимальной энтропии. Определения количества возможных схем разделения исходной смеси. Задача выбора оптимальной схемы разделения. Оптимальная декомпозиция ректификационной системы. Распределение концентраций компонентов в выходных потоках.
472. Создание реалистического изображения трехмерной сцены методом трассировки лучей 254.5 KB
  Базовые возможности и входной язык программы синтеза реалистических изображений на основе метода трассировки лучей, разработать трехмерный композитный объект с применением операций конструктивной твердотельной геометрии (CSG).
473. Карбюратор Солекс Ваз 2108 176.5 KB
  Устройство карбюратора ВАЗ Солекс. Экономайзер мощностных режимов состоит. Следует отметить, что экономайзер мощностных режимов карбюратора 2108 Солекс вступает в работу при практически полностью нажатой педали газа.
474. Исследование электрических цепей при переходных процессах первого и второго родов 407 KB
  Расчёт и исследование электрических цепей при переходных процессах. При решении задач использовались законы коммутации: iL(0-)=iL(0+), UC(0-) = UC(0+). Также использовался метод наложения при определении некоторых токов и напряжений в промежуточных стадиях решения задач.
475. Методические указания по разработке экономической части выпускной квалификационной работы Технология машиностроения 356 KB
  Рекомендации по выполнению экономической части дипломного проекта. Обоснование необходимости предлагаемых разработок. Расчет показателей эффективности капитальных вложений. Обоснование необходимости предлагаемых конструкторских разработок.
476. Патриарх Никон и его наследие в контексте русской истории, культуры и мысли: опыт демифологизации 290 KB
  Восстановление Московским государством религиозно-, культурно- и политико-экономических связей в масштабах православной Эйкумены. Личность и деятельность Патриарха Никона в археографических источниках и генезис образа Патриарха в авторских интерпретациях как артефактах культуры XVIII - начала XXI в.