В упрощенной схеме судовой пароэнергетической установки (СПУ) (рис. 1) топливный насос подает топливо в топку котла, где химическая энергия топлива преобразуется в тепловую, а тепловая энергия передается пароводяной смеси. Носитель энергии (пар) поступает из котла в главные турбины, в турбины электрических генераторов и вспомогательных механизмов, где его энергия с помощью лопаточных аппаратов преобразуется в механическую энергию вращения роторов.
Рис. 1. Упрощенная функциональная схема СПУ:
1—топливный насос; 2 — котел; 3, 8 — питательный и конденсатный турбонасосы; 4 — турбогенератор; 5 — главная турбина; 6 — главный редуктор и винт; 7, 9 —
главные конденсатор и эжектор
Кинетическая энергия главных турбин через редуктор передается на винт. Энергия роторов турбин электрогенераторов преобразуется в электрическую, а энергия роторов турбин вспомогательных механизмов установки передается соответствующим насосам, где преобразуется в энергию давления, нагнетаемых жидкостей. Пар из турбин поступает в конденсатор, где его энергия передается забортной воде.
Автоматизация судовой пароэнергетической установки должна обеспечить выполнение следующих требований: экономичности работы на всех стационарных режимах, возможности быстрого выполнения маневра, надежности работы, удобства обслуживания при минимальном количестве обслуживающего персонала.
На современном этапе, как правило, осуществляется комплексная автоматизация пароэнергетической установки, при которой автоматизируются ее основные рабочие процессы.
При автоматизации паросиловых установок обычно предусматривается управление главными турбинами или ВРШ непосредственно из ходовой рубки, управление всеми остальными механизмами установки и контроль за ее работой — из ЦПУ.
Автоматизированные системы управления судовыми пароэнертетическими установками имеют иерархическую структуру (рис. 2). На нижней ступени иерархии находятся местные системы автоматического управления отдельными агрегатами А и механизмами (автоматические регуляторы Р давлений, уровней, температур и расходов топлива, масла, воды, воздуха). Следующей ступенью является пост дистанционного управления, еще выше расположен пост управления в ходовой рубке.
Рис. 2. Иерархическая структура АСУ пароэнергетической установкой
При автоматизации судовых пароэнергетических установок применяют следующие виды автоматики: системы автоматического регулирования и управления основными параметрами установки, устройства автоматического контроля и сигнализации, системы дистанционного управления, системы аварийной защиты, устройства автоматического пуска и остановки механизмов, вычислительные машины.
На судах широко применяют вспомогательные котельные установки, предназначенные для обеспечения бытовых нужд и вспомогательных механизмов паром.
Система автоматического регулирования котлоагрегатами типа КВА 0,5/5 (рис. 3) обеспечивает: автоматическое регулирование процесса горения в топке котла и уровня воды в котле; защиту и сигнализацию по максимальному давлению пара, минимальному и максимальному уровням воды в котле и по обрыву факела в топке котла.
В систему автоматического регулирования входят два реле давления, регуляторы питания и аварийного уровня, фотореле, электромагнитный клапан, сигнализация. Управление работой котла осуществляется со щита автоматического управления.
Регулирование процесса горения в топке осуществляется одним из реле давления, которое поддерживает давление в барабане котла в диапазоне 3,2—5 кгс/см2. При давлении 5 кгс/см2 реле подает сигнал на закрытие электромагнитного клапана и на включение реле времени. При этом прекращается подача топлива, но электродвигатель вентилятора и топливного насоса продолжает работать. Происходит продувание топки. Через 15 с после прекращения горения реле времени отключает двигатель. При понижении давления в котле до 3,2 кгс/см2 реле давления включает магнитный пускатель электродвигателя и реле времени. Происходит продувание топки. Через 15 с реле времени включает трансформатор зажигания и электромагнитный клапан.
Под действием искры между зажигающими электродами происходит зажигание топливовоздушной смеси. При зажигании факела фотореле отключает трансформатор зажигания и реле времени, в результате чего процесс горения в топке котла возобновляется.
Рис. 3. Принципиальная схема системы автоматического
регулирования котлоагрегата КВА 0,5/5:
1 — вентилятор; 2 — трансформатор зажигания; 3, 18—магнитные пускатели; 4, 6 — микровыключатели; 5,7 — регуляторы питания и аварийного уровня; 8 — конденсационный сосуд; 9, 10 — питательный насос и его электродвигатель; 11 — фотореле; 12 — реле давления; 13 — сигнализация; 14 — щит автоматического управления; 15 — электромагнитный клапан; 16 — топливный насос; 17 — двигатель
Регулирование уровня в котле осуществляется регулятором питания. Изменение уровня воды в котле изменяет высоту столба воды между постоянным уровнем в конденсационном сосуде и переменным уровнем в котле. При изменении уровня мембрана регулятора питания через механическую передачу воздействует на микровыключатели, которые через промежуточное реле и пускатель управляют работой электродвигателя питательного насоса.
Защита по максимальному давлению в котле осуществляется вторым реле давления. При давлении в котле 5,5 кгс/см2 реле отключает электродвигатель и процесс горения в топке котла прекращается. Одновременно включается сигнализация.
Защита по минимальному и максимальному уровням в котле обеспечивается регулятором аварийного уровня. При понижении уровня до аварийного регулятор через микровыключатель отключает электродвигатель вентилятора и топливного насоса и включает сигнализацию. При повышении уровня свыше предельного регулятор дополнительно отключает и электродвигатель питательного насоса.
Защита по обрыву факела в топке котла осуществляется фотореле. При погасании факела фотореле отключает электромагничный клапан и включает световую сигнализацию, а через 15 с реле времени подает сигнал на отключение электродвигателя вентилятора и топливного насоса.
