Mariusz Ruchniak

ІІІ - rok Wydział Mechaniczny

Automatyka okrętowa - praca kontrolna

Część ІІ - zestaw MECH/ІІ

Omówić układy : alarmowy , bezpieczeństwa i sterowania zespołu prądotwórczego na przykładzie elektrowni podstawowej rozwiązanej w wersji „black out” dla statku posiadającego w symbolu klasy znak Ah . Przedstawić schematy i algorytmy .

Elektrownia podstawowa rozwiązana w wersji „ black out ” jest układem który można uzyskać po stosunkowo niedużych nakładach inwestycyjnych . Jest to rozwiązanie tanie , jednak dalekie od ideału , ponieważ dopuszcza przerwę w dostawie energii elektrycznej . Przerwa może trwać do 30 sekund . W czasie przerwy wyłączają się napędy elektryczne , statek traci możliwość sterowania i gaśnie oświetlenie . Włączane zostaje natomiast oświetlenie awaryjne , które zasilane jest z awaryjnego źródła zasilania , najczęściej z baterii akumulatorów . Jako awaryjne źródło zasilania stosuje się również awaryjny zespół prądotwórczy . Jego uruchomienie nie następuje jednak bezpośrednio po zaniku napięcia , wskutek zatrzymania się agregatu podstawowego . Uruchomienie agregatu awaryjnego następuje po około 15 s. od chwili zaniku napięcia . Jest to więc najdłuższa przerwa jaka może powstać w praktyce . Opóźnienie to spowodowane jest wykluczeniem równoczesnego włączenia się do pracy agregatu awaryjnego i rezerwowego agregatu elektrowni podstawowej utrzymywanego w tzw. „ gorącej rezerwie ” .

Elektrownia podstawowa typu „ black out ” wyposażona jest w dwa lub trzy duże zespoły prądotwórcze . Moc każdego z generatorów musi w pełni pokrywać zapotrzebowanie statku na energię elektryczną i to w każdych warunkach w jakich może się znajdować statek , zarówno podczas manewrów jak i jazdy morskiej . W ciągłej pracy znajduje się tylko jeden agregat który pracuje na sieć . W tego typu elektrowni nie przewiduje się pracy równoległej agregatów . Podczas gdy jeden zespół prądotwórczy pracuje , drugi rezerwowy pozostaje w tzw. „ gorącej rezerwie” (standby) . Określenie to oznacza utrzymanie silnika spalinowego zespołu prądotwórczego w stanie pełnej gotowości do ruchu , czyli jest on podgrzewany do temperatury wymaganej przed rozruchem oraz uruchamiana jest cyklicznie pompa wstępnego smarowania , na przykład : pompa pracuje przez trzy minuty co dwadzieścia minut .

W przypadku zatrzymania agregatu podstawowego i zaniku napięcia na szynach głównej tablicy rozdzielczej , uruchomiony zostaje zespół prądotwórczy utrzymywany w „ gorącej rezerwie ” (standby) .

Układ automatyki dopuszcza dwukrotne ponowienie próby uruchomienia agregatu rezerwowego po pierwszym nieudanym rozruchu . Jeżeli po trzech próbach agregat ten nie zacznie poprawnie pracować i produkować energii elektrycznej , a elektrownia jest wyposażona w trzeci zespół prądotwórczy włączony do systemu jako „ next standby ” , podjęta zostaje przez system automatyki próba uruchomienia trzeciego zespołu prądotwórczego . Przy starcie trzeciego agregatu również dopuszcza się trzy próby uruchomienia , jakie może podjąć system automatyki sterujący zespołami prądotwórczymi . W przypadku niepowodzenia , uruchomiony zostaje agregat awaryjny .

Przepisy towarzystw klasyfikacyjnych wymagają dla elektrowni , dopuszczającej przerwę w dostawie energii elektrycznej , układu selektywnego włączania mechanizmów ważnych , po odbudowie napięcia w sieci okrętowej . Układ ten , ustala z góry zaplanowaną kolejność załączania się mechanizmów okrętowych po ponownym pojawieniu się napięcia .

W pierwszej kolejności załączane są mechanizmy podtrzymujące ruch silnika głównego oraz mechanizmy zapewniające manewrowość statku . Automatycznie , po powrocie napięcia , załączają się urządzenia sterowe oraz oświetlenie . Selektywność , czyli kolejność załączania , jest konieczna ze względu na to , że niektóre odbiory na statku są odbiorami o dużych mocach . Jednoczesne ich załączenie spowodowałoby przeciążenie zespołu prądotwórczego , a w konsekwencji jego wyłączenie lub uszkodzenie .

Kontrolę parametrów pracy zespołów prądotwórczych realizuje układ alarmowy oraz układ bezpieczeństwa . Obydwa systemy zabezpieczają zespoły prądotwórcze przed przeciążeniem i uszkodzeniem . Po przekroczeniu ustalonych parametrów pracy zespołów układ alarmowy powoduje włączenie akustycznej oraz optycznej sygnalizacji alarmowej . Jeżeli zostaną przekroczone dopuszczalne parametry chronione przez układ bezpieczeństwa , powoduje on zatrzymanie agregatów .

Układ alarmowy sygnalizuje przekroczenia następujących wartości granicznych parametrów :

• wysoka temperatura wody chłodzącej

• wysoka temperatura oleju smarnego

• niskie ciśnienie oleju smarnego

• brak przepływu wody chłodzącej

• trzykrotny nieudany rozruch

• przeciążenie zespołu - występuje alarm ( alarm pochodzi od układu Mayera - następuje wyłączanie odbiorów mniej ważnych )

• minimalny poziom w zbiorniku rozchodowym paliwa

• przeciek paliwa w rurociągu wysokiego ciśnienia

• minimalna wartość oporności izolacji

• minimalna wartość napięcia

• maksymalna wartość napięcia

• minimalna oraz maksymalna wartość częstotliwości

• maksymalny prąd obciążenia

• minimalny prąd zwarcia

• maksymalna wartość mocy zwrotnej

Układ bezpieczeństwa zatrzymuje zespół prądotwórczy w wypadku :

• niskie ciśnienie oleju smarnego - powoduje natychmiastowe zatrzymanie

• wysoka temperatura wody chłodzącej - powoduje zatrzymanie zespołu z opóźnieniem 30 sek.

• wysoka temperatura oleju smarnego - powoduje zatrzymanie zespołu z opóźnieniem 15 sek.

• brak przepływu wody chłodzącej - powoduje natychmiastowe zatrzymanie zespołu

Dla zapewnienia pracy bezwachtowej zespoły prądotwórcze muszą być wyposażone w następujące układy automatyki :

1. Silnik spalinowy

• regulator obrotów z możliwością zdalnego zadawania prędkości obrotowej i możliwością zdalnego zatrzymania

• ogranicznik dawki paliwa

• prądnica tachometryczna

• czujnik obrotów zapłonowych

• czujnik obrotów około synchronicznych

• czujnik poziomu oleju w karterze

• czujnik temperatury spalin

2. Obiegi pomocnicze silnika

• czujnik niskiego poziomu paliwa w zbiorniku rozchodowym

• czujnik różnicy ciśnień na filtrach (oleju , paliwa)

• czujnik poziomu w zbiorniku przecieków paliwa

• czujnik ciśnienia oleju smarnego dla sterowania

• czujnik temperatury oleju smarnego dla sterowania

• czujnik ciśnienia oleju smarnego dla układu alarmowego

• czujnik temperatury oleju smarnego dla układu alarmowego

• czujnik ciśnienia wody chłodzącej dla sterowania

• czujnik ciśnienia wody chłodzącej dla układu alarmowego

• czujnik temperatury wody chłodzącej dla sterowania

• czujnik temperatury wody chłodzącej dla układu alarmowego

• czujnik temperatury wody chłodzącej za turbosprężarką

• czujnik przepływu wody chłodzącej

• czujnik ciśnienia w butli sprężonego powietrza

• czujnik ciśnienia powietrza przed zaworem rozruchowym

• elektromagnetyczny zawór powietrza rozruchowego

• pompa z napędem elektrycznym wstępnego smarowania

• zawory sterowane obsługi układu grzanie - chłodzenie

3. Prądnica (generator synchroniczny)

• regulator napięcia

• wyłącznik prądnicy ze zdalnym sterowaniem załączeniem i wyłączeniem

• blok przetworników napięcia , częstotliwości i mocy

• czujnik temperatury uzwojeń

• czujnik temperatury łożyska

• zestaw zabezpieczeń generatora ( od przeciążeń , od zwarć , podnapięciowe , nadnapięciowe , od obniżeń częstotliwości , od wzrostu częstotliwości , od mocy zwrotnej )

• wyłącznik Mayera - urządzenie wyłączające odbiory mniej ważne w przypadku przeciążenia generatora

• programator lub program selektywnego załączania odbiorów po black - oucie

• blok rozdziału mocy czynnej na pracujące równoległe zespoły

• układ kontroli izolacji sieci

Algorytm przygotowania zespołu prądotwórczego do pracy - do stanu „ gorąca rezerwa ” :

Algorytm rozruchu zespołu prądotwórczego :

Algorytm zatrzymania zespołu prądotwórczego :

1

---