Автоматизация сээс. 
Расчёт и проектирование автоматизированных судовых электрических станций

Предварительные замечания

На судах промыслового и транспортного флотов в основном применяется автоматизированное дистанционное управление электростанциями (ЭС). В качестве примера на рисунке 3 представлена схема автоматизированной судовой ЭС содержащей три генераторных агрегата и обеспечивающей выполнение следующих операций:

• а) включение агрегатов на параллельную работу в нормальных и аварийных режимах;
• б) регулирование возбуждения, распределения реактивной нагрузки между синхронными генераторами и восстановление напряжения после отключения короткого замыкания;
• в) регулирование частоты, распределение активной нагрузки между синхронными генераторами и предотвращение опасной перегрузки агрегатов;
• г) защиту генераторов и установок от токов короткого замыкания и перегрузки и восстановление нормального режима работы системы с отключением поврежденного элемента;
• д) обеспечение устойчивости параллельной работы генераторов и системы;
• е) разгрузку генераторных агрегатов и включение резервного оборудования для восстановления питания приемников электроэнергии;
• ж) централизованное дистанционное управление и регулирование с пульта управления режимом работы системы;
• з) контроль и сигнализацию поведения объектов регулирования и управления.

Соответствующий класс автоматизации, удовлетворяющий этим требованиям и примененный на данном судне — А2. Этот класс предполагает периодическое обслуживание машинных отделений и постоянную круглосуточную вахту в ЦПУ. Все оборудование, установленное в машинном отделении, должно иметь локальные системы управления, обеспечивающие его работу без обслуживания в предусмотренных эксплуатационных режимах в течение 12−24 часов.

Рисунок 3 — Схема автоматизации СЭС Пусть сначала судовая электроэнергетическая система работает в режиме, когда включен один генераторный агрегат. Если по тем или иным причинам возросла нагрузка, превысив допустимые значения, то вступает в действие устройство автоматического включения резервного агрегата УВР. При этом производится автоматический запуск первичного двигателя резервного генераторного агрегата. По достижении частоты вращения, равной 90—95% номинального значения, происходит возбуждение генератора. На этом запуск агрегата считается законченным.

По окончании запуска частота вращения резервного агрегата с помощью устройства автоматической синхронизации (типа УСГ-1П) подгоняется к частоте вращения работающего агрегата. Сигнал на включение генераторов на параллельную работу подается устройством синхронизации лишь в том случае, если разность частот и разность напряжений находится в допустимых пределах. Подача сигнала производится с заданным временем опережения, учитывающим время срабатывания автоматического выключателя таким образом, чтобы замыкание его контактов происходило при нулевом значении огибающей напряжения биений, что соответствует совпадению ЭДС генераторов. После введения генераторного агрегата в параллельную работу синхронизатор отключается.

Одновременно с замыканием контактов автоматического выключателя синхронизации включается устройство автоматического распределения активной нагрузки типа УРМ-35, которое производит пропорциональное распределение активной нагрузки между параллельно работающими агрегатами, совмещая статические характеристики подключаемого агрегата с характеристикой работающего (базового) агрегата.

Такое совмещение достигается воздействием на механизм управления частотой вращения первичного двигателя. Это устройство остается постоянно включенным и корректирует распределение нагрузки в режиме параллельной работы агрегатов. Для стабилизации частоты вращения агрегатов на некоторых судах применяется устройство типа ПРЧ, которое через усилитель У воздействует на серводвигатель подачи топлива, поддерживая с высокой точностью частоту во всех режимах независимо от внешних условий. Кроме того, система, воздействуя на механизм управления частотой вращения, производит соответствующее смещение механической характеристики базового агрегата. Использование этого устройства без устройства автоматического распределения активной нагрузки при параллельной работе СГ невозможно, так как, перемещая статическую характеристику базового агрегата, оно тем самым производит перераспределение активных нагрузок. Следовательно, для того чтобы пропорционально распределить нагрузки при новом положении статической характеристики базового агрегата, необходимо совместить с ней характеристики остальных параллельно работающих агрегатов.

При дальнейшем возрастании нагрузки и отсутствии резерва срабатывает устройство автоматической токовой защиты (УТЗ), в комплект которого входят датчик активного тока ДАТ и реле. При этом происходит избирательное (в заранее заданной последовательности) отключение части неответственных потребителей при перегрузке генераторных агрегатов либо по полному, либо по активному току.

При питании электрооборудования судна на стоянке от берегового фидера используется устройство автоматической защиты от обрыва фазы и снижения напряжения ЗОФН, которое подает световой или звуковой сигнал при уменьшении напряжения берегового фидера ниже допустимого значения.

Система стабилизации напряжения ССН обеспечивает поддержание заданного значения напряжения с определенной точностью. К группе контролируемых устройств относится устройство контроля сопротивления изоляции типа «Электрон 1», которое обеспечивает непрерывный контроль сопротивления изоляции сетей переменного тока. При снижении сопротивления изоляции до значения, определяемого уставкой, срабатывают световая и звуковая сигнализации.

Пуск и управление дизель-генераторными агрегатами могут осуществляться дистанционно оператором или автоматически. При этом в управление первичным двигателем агрегата входят следующие операции:

• 1) подготовка к пуску;
• 2) пуск;
• 3) изменение частоты вращения дизеля;
• 4) поддержание нормальной работы двигателя;
• 5) контроль за состоянием дизеля;
• 6) остановка дизеля.

В процессе подготовки к пуску предварительно прокачивается масло, а затем осуществляется автоматический переход к пуску.

В настоящее время применяются электрические, гидравлические, пневматические и смешанные (электропневматические и электрогидравлические) локальные системы дистанционного управления ДАУ. Электрические системы управления могут быть построены как на контактных, так и на бесконтактных элементах. Использование бесконтактных логических элементов в системах ДАУ дизелями повышает надежность и уменьшает габариты системы. Рассмотрим принцип действия и основные характеристики некоторых унифицированных устройств управления примененных на данном судне.