Автоматизация судов

Автоматизация судов — это процесс, при котором функции управления судном и его оборудованием, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и техническим устройствам. Автоматизация судовождения обеспечивает безопасность рейсов судов. При автоматизации судовых энергетических установок повышается надежность и экономичность работы оборудования, увеличивается производительность и улучшаются условия труда плавсостава, сокращается его численность.

Различают частичную и комплексную автоматизацию. В 40—50-х гг. началась автоматизация отдельных механизмов на судах.

Работы в области комплексной автоматизации отечественных судов были начаты в 60-х годах. На судах типа «Новгород» было реализовано шесть различных программ автоматизации, что дало возможность накопить значительный опыт эксплуатации автоматизированных судов. Полученные результаты отражены в Правилах Регистра.

Надзору на судне подлежат системы автоматизации главных двигателей, котельной установки, судовой электростанции, системы компрессоров сжатого воздуха, осушительной системы, вспомогательных механизмов и др.

Межремонтный ресурс автоматизированного оборудования должен быть не менее 25 тыс. ч, ежегодная наработка оборудования без подрегулировок и наладок должна составлять не менее 5 тыс. ч.

Элементы и устройства автоматизации должны безотказно работать при длительном крене судна до 22,5 ° и длительном дифференте до 10°, а также при бортовой качке до 45 ° с периодами 5—17 сек.

Все оборудование автоматизации конструируют, или выбирают по принципу «выход из строя в безопасную сторону».

На современных автоматизированных судах общее число средств так называемой «периферийной автоматики» достигает 500—700 ед. Практика эксплуатации показывает, что именно эта аппаратура наименее надежна. Многочисленные датчики и сигнализаторы имеют ресурсные характеристики в 2—2,5 раза ниже, чем гарантированный ресурс самих комплексных систем автоматизации. Характеристики надежности комплексных систем автоматизации, поставляемых на флот, гарантируются разработчиками без учета входящих в системы датчиков. При гарантированном техническом ресурсе автоматизированного комплекса, равном 25 тыс. ч, и суммарной наработке на отказ не менее 5 тыс. ч до 75 % входящих в него датчиков имеют технический ресурс 5—10 тыс. ч и фактическую наработку не более 2—3 тыс.

Первостепенными задачами на современном этапе развития автоматизации являются: повышение надежности элементной базы; организация технического обслуживания систем автоматизации в судовых условиях и в порту; подготовка кадров, способных технически грамотно эксплуатировать системы автоматизации и выполнять необходимые профилактические мероприятия.

Глава первая

ТРЕБОВАНИЯ РЕГИСТРА К ОБОРУДОВАНИЮ АВТОМАТИЗАЦИИ СУДОВ

1. Основные понятия и определения. Общие требования к автоматизации

Какими основными понятиями характеризуется автоматизация?

В качестве основных понятий приняты следующие:

Регуляторы могут быть: по виду используемой энергии — прямого действия, гидравлическими, пневматическими, электрическими, комбинированными; по типу обратной связи — без обратной связи, с жесткой обратной связью, с изодромной обратной связью, комбинированными. Кроме того, по параметрам регулирования могут быть регуляторы давления, температуры, уровня, частоты вращения и д.р.;

Какие задачи решаются при внедрении современных средств автоматизации?

На судах широкое распространение получают вычислительная техника, микропроцессоры и микроЭВМ. В перспективе с помощью судовой системы обработки данных могут быть решены вопросы:

фиксирования части оперативной информации, связанной с эксплуатацией технических средств (ТС) и используемой до очередного заводского ремонта (отклонение параметров от допустимых пределов, срабатывание средств защиты, переключение механизмов и т. п.);

регистрации отчетно-статистической информации, используемой после завершения эксплуатационного цикла для последующего анализа состояния ТС и уровня их технического обслуживания с целью определения и планирования мероприятий по улучшению эксплуатационных характеристик оборудования и судна в целом;

возможности восстановления последовательности событий при анализе аварийных ситуаций;

сокращения до минимума трудозатрат экипажа на ведение судовой отчетности и переход к автоматическому заполнению машинного журнала;

создания предпосылок к автоматизированной обработке документов судовой отчетности на разных уровнях.

В книге рассмотрены системы судовых энергетических установок (СЭУ), где в качестве главных двигателей используются дизели.

Какие основные понятия, характеризующие средства автоматизации, определены Правилами Регистра?

Правилами Регистра приняты следующие понятия:

автоматизированный механизм —двигатель, котельная установка, судовые системы или другой механизм, оборудованный системами и устройствами автоматического регулирования, управления, контроля и защиты;

дистанционное автоматизированное управление — это управление, с помощью которого можно задавать желаемый режим работы механизма, воздействуя на элемент управления (например, регулирующий рычаг или рукоятку). Система управления в дальнейшем выполняет самостоятельно все промежуточные действия;

система аварийно-предупредительной сигнализации (АПС) — система, подающая сигнализацию о достижении контролируемыми параметрами установленных предельных значений и об изменении нормальных режимов работы механизмов и устройств;

система защиты — система, предназначенная для определенного автоматического воздействия на управляемую установку с целью предупреждения аварии или ограничения ее последствий;

система индикации — система, получающая информацию о значениях определенных физических параметров или об изменении определенных состояний;

устройство автоматизации — часть системы автоматизации, составленная из элементов, соединенных в одно конструктивное и функциональное целое.

Согласно Правилам Регистра надзору при изготовлении на заводе подлежит следующее оборудование автоматизации: устройства систем централизованного контроля, аварийно-предупредительной сигнализации и защиты механической установки.

В каких случаях система АПС должна подавать сигналы?

В зависимости от объема автоматизации установок и порядка наблюдения за их работой система АПС должна подавать сигнал при достижении контролируемыми параметрами предельных значений. При срабатывании систем защиты; при отсутствии энергии для питания отдельных систем автоматизации; при включении аварийных источников энергии; при изменении параметров или состояний, сигнализация о которых предписывается требованиями Правил Регистра.

Сигнализация о неисправности механизмов должна быть предусмотрена на постах управления.

При каких обстоятельствах должна срабатывать система защиты?

Система защиты должна срабатывать автоматически при появлении неисправностей, которые могут вызывать аварийное состояние механизмов или устройств. При этом должны быть восстановлены нормальные условия (посредством пуска резервных агрегатов) или работа механизмов временно приспособлена к возникшим условиям (снижена нагрузка механизма), или механизмы и котлы защищены от аварийного состояния в результате остановки механизма и прекращения подачи топлива.

Какие уровни автоматизации определены Регистром?

Регистр по символу класса самоходных судов добавляет знаки Al, A2 и A3. Знак A3 распространяется на суда с главными двигателями мощностью до 1500 кВт и упрощенной электростанцией вследствие использования электрогенераторов с приводом от главного двигателя.

Суда со знаком A2 в символе класса должны быть оборудованы системами автоматизации в объеме, позволяющем производить дистанционное автоматизированное управление с мостика главными механизмами и движителями, обеспечивающими требуемое маневрирование судном. Предусматриваемое оборудование автоматизации при всех условиях плавания, включая маневрирование, должно обеспечивать такой же уровень безопасности судна, как и на судах с вахтой в машинных помещениях. Должно быть предусмотрено дистанционное управление из центрального поста управления (ЦПУ) главными и вспомогательными механизмами,

Все оборудование, устанавливаемое в машинных помещениях, должно быть приспособленным к работе в условиях без вахтенного обслуживания.

По согласованию с Регистром допускается выполнение отдельных операций (пополнение цистерн, очистка фильтров и т. п.) с местных постов управления, если эти операции будут выполняться с определенной периодичностью (не чаще 1 раза за 12 ч).

Какие требования предъявляются к автоматизации судов со знаком Al в символе класса?

Суда со знаком автоматизации Al должны быть оборудованы сис-

Таблица 1

Контролируемый параметр	Место отбора	Пределы отклонения параров АПС	Защита (остановка или изменение режима)	Индикация параметров (см. примеч. 2)	Пояснение
		Смазочная система
Давление масла в циркуляцион­ной смазочной системе	На входе в дви­гатель	Минимальные	Остановка двигателя	Постоянная	При наличии отдельных смазочных систем требуются отдельные сигналы и соответствующая индикация по каждой системе
Уровень масла в циркуляцион­ной смазочной системе	В циркуляци­онной цистерне	Минимальные, максимальные		По вызову Р	Максимальные только при отсутствии индика­ции (см. также пояснение выше)
Подача масла для смазки ци­линдров Давление масла в смазочной системе турбонагнетателя	На выходе из лубрикатора На входе	Отсутствуют Минимальные	—	—	Не менее одного датчика на каждый лубрикатор При наличии автономного смазочного насоса
Температура масла в смазочной системе турбонагнетателя	На входе или на выходе из каж­дого подшип­ника	Максимальные.
Уровень масла в смазочной си­стеме турбонагнетателя	В гравитацион­ной цистерн*	Минимальные
		Система охлаждения
Давление воды в системе охлаждения цилиндров	На входе	Минимальные	Снижение на­грузки двига-	Постоянная	Контроль по давлению может быть заменен конт­
			теля		ролем по потоку ^д^^^^^^^^^*
Температура воды в системе ох­лаждения цилиндров	На выходе из каждого ци­линдра	Максимальные	То же	По вызову	—
Давление охлаждающей среды у поршней	На входе	Минимальные	»	Постоянная	Контроль по давлению может быть заменен контролем по потоку
Температура охлаждающей сре­ды у поршней	На выходе из каждого порш­ня	Максимальные	»	По вызову	—
Давление охлаждающей среды у форсунок	На входе	Минимальные	—	Постоянная	Контроль по давлению может быть заменен конт­ролем по потоку
Температура охлаждающей сре­ды у форсунок	На выходе	Максимальные	—	По вызову	—
Уровень охлаждающей среды: цилиндров поршней форсунок	В расшири­тельных цистер­нах	Минимальные » »	—	—	—
Давление забортной воды	За насосом ох­лаждения	»	—	Постоянная	—
		Топливная система
Давление топлива	Перед топлив­ными насосами высокого дав­ления	Минимальные		По вызову

Вязкость (температура) тяже­лого топлива	После подогре­вателя топлива	Максимальные, минимальные	—	—	—
Уровень топлива	В расходной цистерне	Минимальные		По вызову (Р)	При автоматической подкачке АПС требуется и по максимальному уровню
Температура топлива	В расходной и отстойной цис­терне	Максимальные	—	То же
Утечка топлива из трубопрово­дов высокого давления	—	Наличие	—	—	—
	Система газо	выпуска, наддуе	а и пускового в	оздуха
Температура отходящих газов	На выходе из каждого цилин­дра. Отклоне­ние от среднего значения	Максимальные
Температура продувочного воз­духа (Р)	После охлади­теля	Максимальные, минимальные	—	По вызову	—
Давление продувочного возду­ха	В ресивере	—	—	Постоянная	—
Температура	В подпоршне-вых и продувоч­ных простран­ствах	Максимальные
Давление пускового воздуха	Перед главным пусковым кла­паном	Минимальные	Автопуск под­качивающего компрессора (Р)	Постоянная

Прочие параметры
Концентрация масляного тумана или температура подшипников	В картере в районе каждо­го подшипника	Максимальные	Снижение на­грузки или ос­тановка двигателя	—	Для главных двигателей мощностью 2250 кВт и более или с диаметром цилиндра более 300 мм
Нагрузка двигателя (при работе на ВРШ)		Максимальные	Автоматическое изменение ша­га винта (Р)
Частота вращения двигателя (с указанием направления вра­щения)				Постоянная	При прямой передаче от двигателя
Перепад давления масла	На фильтре	Максимальные		По вызову

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.

Примечания. I. 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.

темами и устройствами автоматизации таким образом и в таком объеме, чтобы при потере знака А1 эти суда могли нормально эксплуатироваться со знаком автоматизации А2.

Машинные помещения должны быть оборудованы механизмами и системами, способными нормально работать без местного обслуживания и без дистанционного контроля за их работой из ЦПУ, рулевой рубки или других мест с применением контроля по обобщенной сигнализации.

Таким образом, знак автоматизации А1 присваивается судну в том случае, если энергетическую установку можно нормально эксплуатировать без постоянной вахты как в машинном отделении, так и в ЦПУ. При эксплуатации судна со знаком А1 изменение режима работы энергетической установки задается с мостика общей командой.

2. Объем контролируемых параметров механизмов и систем судовой энергетической установки