ГЭУ постоянного тока

Классификация ГЭУ

Техническое обслуживание рулевого привода

Структурная схема автоматического управления РЭП

Структурная схема следящего управления рулевым электроприводом

Структурная схема простого управления рулевым электроприводом

Напомним, что при простом управления в качестве органов управления используют кнопки «Лево руля», «право руля» или рычаг управления («джостик»).

Руль перекладывается все то время, пока нажата одна из кнопок или рычаг вы

веден из нейтрального положения. Перекладка пре­кращается, если отпустить кнопку или вернуть рукоятку поста в исходное - нулевое по­ложение.

Об угловом состоянии руля в каждый момент времени судят по рулевому указателю - аксиометру.

Обобщенная разомкнутая схема ручного управления рулем по времени показана на рис. 10.17.

Здесь представлены: РМ - рулевая ма­шина; Н - насос переменной подачи (ГЗ - гидрозолотник в системе управления с насосом нерегулируемой подачи); ГУ – гидроусили

тель; СР - серводвигатель; У - электрический усилитель.

Рис. 10.17. Обобщенная разомкнутая система ручного управления РЭГ-приводом

При простом управлении рулем контур регулирования разомкнут. При подаче управляющего напряжения U последовательно отрабатывают все звенья и начинается перекладка руля.

Шток поршня гидроусилителя ГУ жест­ко связан с манипулятором насоса Н. Перемещение манипулятора ог­раничено. Поэтому пропорциональность между движением золотника гидроусилителя и ходом его поршня характерна только при сравнитель­но малых перемещениях.

При снятии управляющего напряжения U серводвигатель СР останавливается, но подача насоса Н не прекра­щается.

Для остановки руля необходимо, чтобы серводвигатель включением в обратную сторону сместил манипулятор насоса в исходное положе­ние. Таким образом, разовая перекладка руля содержит четыре опера­ции:

1. включение серводвигателя;

2. его остановку;

3. включение серводвигателя в обратном направлении;

4. его остановку.

Поворот руля на заданный угол описанным способом даже опытному оператору (например, рулевому матросу) выполнить практически невоз­можно.

Для нормальной работы требуется, чтобы при снятии входного уп­равляющего сигнала U = 0 серводвигатель занимал исходное по­ложение, что соответствует прекращению подачи масла на рулевую ма­шину.

В некоторых современных отечественных схемах управления (АТР, АИСТ) это делается специальным пружинным нуль-установите­лем, задача которого вернуть серводвигатель или, точнее, золотник гид­роусилителя ГУ в нулевое положение (е = 0) после отключения.

Ино­странные фирмы часто используют сервопривод с электромагнитным управлением. Золотник такого привода всегда имеет пружинный само­возврат.

Таким образом, простое управление рулем по структурной схеме рис.10.17 принципиально возможно.

Для этого требуется только, чтобы элементы сервопривода автоматически возвращались в исходное поло­жение после отключения серводвигателя.

Система следящего управления может быть создана путем замыкания входа и выхода разомкнутой системы (рис. 10.18) через соответству­ющие преобразующие устройства.

Внутри следящего контура оказываются последовательно включенными два интегрирующих звена СР и РМ. Такие системы являются структурно неустойчивыми. Для прида­ния устойчивости одно из интегрирующих звеньев должно быть охва­чено жесткой обратной связью.

Широко распространены схемы (рис. 10.18), где обратной связью ох­вачены два звена: рулевая машина РМ и насос регулируемой подачи.

Рис. 10.18. Структурная схема следящего управления РЭГ-приводом с механической обратной связью

При обратном соотношении в рулевом электроприводе возникают автоколебания, т.е. перо руля даже в отсутствие управляющего сигнала совершает самопроизвольные колебания влево-вправо по отношению к диаметральной плоскости судна.

Для подавления автоколебаний в схему управления рулевым электроприводом вводят отрицательную обратную связь по выходному напряжениию, при помощи которой часть сигнала (напряжения) с выхода оконечного каскада усилителя подают в противофазе на вход усилителя.

В результате коэффициент усиления усилителя по напряжению (а значит, и по мощности) уменьшается, но достигается главное – исчезают автоколебания пера руля.

При подаче сигнала α на вход суммирующего устройства А баллер руля повернется на соответствующий угол α.

Таким образом, задача следящего управления рулем превращается в задачу синфазного пово­рота поста управления ПУ и выходного органа сервомеханизма (СР, ГУ) α.

Общая схема следящего управления рулем распадается на два независимых замкнутых контура I и II.

Поворот поста управления ПУ на некоторый угол вызывает перемещение выхода сервомеханизма на тот же угол, что в свою очередь определит угол перекладки руля. Эле­менты К и К являются преобразователями углового поворота в экви­валентные электрические сигналы.

При разомкнутом контуре II возможно простое управление рулем.

Постом управления непосредственно на вход усилителя подается уп­равляющий сигнал. Серводвигатель СР через ГУ или, в случае его от­сутствия, через кинематический механизм перемещает на некоторый угол α задающий элемент, угол поворота которого после отработки определит положение руля.

Контроль перекладки производится по двухстрелочному аксиометру заданного и действительного положения руля. Датчики аксиометра связаны соответственно с заданным α и фактическим α углами поворота пера руля. Отключе­ние серводвигателя производится по достижении α требуемого значения.

Рассмотренные решения по обеспечению устойчивости работы сис­темы управления рулевого электропривода (см. рис. 10.18) не являются единственно возможными. За последнее время появились новые струк­турные схемы управления рулем (АТР, АИСТ), где для обеспечения структурной устойчивости в следящем и автоматическом режимах об­ратной связью охватывается не рулевая машина, а серводвигатель (рис. 10.19).

Рис. 10.19. Структурная схема управления РЭГ-приводом с электрической обратной связью

При работе в следящем режиме общий сигнал, подаваемый на вход усилителя, состоит из трех составляющих:

U = U - U - U,

где U - напряжение, пропорциональное повороту α поста управления;

U - напряжение, пропорциональное перемещению γ золотника гидроусили­теля;

U - напряжение, пропорциональное углу α поворота пера руля.

От качества и надежности работы РЭП в значительной степени зависят безопасность плавания, а также технико-экономические показатели судов. Поддержание РЭП в работоспособном состоянии достигается грамотной технической эксплуатацией.

В состав РЭП входит множество элементов, показатели надеж­ности которых неодинаковы. Ряд элементов (транзисторы, конден­саторы и т. п.), отказы которых носят внезапный характер, не обладают ремонтопригодностью и требуют замены после выхода из строя. Обнаружение неисправности здесь для неработающей системы возможно только путем периодических проверок.

Многие звенья подвержены влиянию физического старения, постепенно изменяют свои свойства во времени (износ, ухудшение сопротивле­ния изоляции). Работоспособность таких элементов может быть восстановлена в процессе обслуживания, которое предусматривает замену и регулировку еще исправных узлов оборудования, достиг­ших определенного возраста или степени изнашивания.

Характеристики распределения времени отказов аппаратуры РЭПявляются предметом изучения теории надежности. Значение таких характеристик позволяет обоснованно регламентировать об­служивания: периодичность и объем. осмотров, замен, периодич­ность проверок с целью контроля исправности оборудования и т. д.

С целью накопления материала все отказы оборудования регистри­руют в специальных журналах с указанием характера отказа, времени наработки и т. п. Информация об отказах направляется с очередным рейсовым донесением судовладельцу, где ведется ее учет и анализ, вырабатываются конк­ретные рекомендации по обслуживанию, составу сменных и за­пасных частей и режиму их хранения.

Рулевой электропривод - система многократного действия. Про­должительность рабочих и нерабочих периодов определяется дли­тельностью рейса и стоянок, являющихся в общем случае непосто­янными.

Периодичность и общий объем об­служивания устанавливаются правилами технической эксплуатации электрооборудования. Наряду с этим следует учитывать также указания заводских инструкций, конкретизирующих нормативы и технологию операций по обслуживанию в зависимости от качества установленных приборов.

Для качественного обслуживания авторулевых электротехничес­кому персоналу необходимо изучить техническую документацию, прилагаемую к каждому авторулевому.

Для рулевых электроприводов предусматривают специальные виды технического обслуживания. Еженедельно необходимо про­водить наружный осмотр и проверять работу системы со всех управляющих постов.

Каждый месяц следует измерять сопротивление изоляции электрических машин, цепей питания, монтажных соединений.

Резиновые уплотнения смазывают специальной смаз­кой из смеси графита и касторового масла. Подтягивают крепеж агрегатов питания, приборов, проверяют состояние амортизаторов.

Один раз в полгода смазывают кинематические узлы в приборах, измеряют и регулируют контактные нажатия, промывают контак­ты. Одновременно проверяют наличие и состояние деталей ЗИП.

В процессе эксплуатации возникает необходимость в регулиро­вании трех основных параметров авторулевого: коэффициента об­ратной связи, коэффициента сигнала тахогенератора и коэффициен­та усиления.

Изменение коэффициента обратной связи существенно отражается на качестве удержания судна на курсе: при полной загрузке судна этот коэффициент рекомендуется уменьшать, а при плавании с балластом увеличивать.

Коэффициент сигнала тахогене­ратора позволяет регулировать сигнал по скорости отклонения судна от курса. При ходе в тихую погоду его следует увеличивать, что повышает точность удержания судна на курсе. Вместе с тем это же способствует увеличению интенсивности работы рулевой маши­ны, поэтому в свежую погоду сигнал тахогенератора необходимо уменьшать.

Коэффициент усиления системы изменяется регулято­ром «Грубо - Точно». Перевод регулятора из положения «Точно» в положение «Грубо» существенно снижает механическую нагрузку рулевой маши­ны, незначительно ухудшая качество удержания на курсе. Поэтому рекомендуется при волнениях свыше 4-5 баллов «загрублять» чувствительность стабилизирующей системы.

Во время хода судна работа рулевого устройства проверяется электромехаником не менее двух раз в сутки.

При эксплуатации рулевого электропривода совместно с авторулевым необходимо руковод­ствоваться следующим:

1. при следовании в узкостях, швартовке и выходе из порта рекомендуется использовать вид управления «Следящий» как наи­более удобный и экономичный;

2. в случае наличия неисправностей в следящих системах перейти на вид управления «Простой», который является резервным и позволяет выполнять все необходимые мероприятия по маневриро­ванию судна;

3. при сложных маневрах судна для обеспечения надежности управ­ления рекомендуется иметь в работе оба насоса, что при видах управления «Следящий» или «Простой» увеличивает скорость перекладки руля;

4. с целью уменьшения изнашивания РЭП переключатель чувстви­тельности авторулевого в необходимых случаях устанавливать в положение «Грубо»;

5. для более равномерной эксплуатации оборудования рекомен­дуется при работе на одном насосе через каждые 12 ч переходить на другой насос (переключение следует проводить в момент времени, согласованный по телефону с вахтенным штурманом и по его приказанию).

При обнаружении неисправностей, требующих оста­новки рулевого электропривода, электромеханик докладывает вахтенному помощнику и вахтенному механику и в дальнейшем действует по их указанию.

Гребные электрические установки (ГЭУ) могут быть класси­фицированы по следую

щим признакам:

1. по роду тока - переменного, постоянного и переменно-посто­янного тока (двой

ного рода тока);

2. по типу первичного двигателя - дизель-электрические, турбо-электрические и газотурбоэлектрические;

3. по системе управления - с ручным управлением и с автома­тическим управлени-

ем;

4. по способу соединения гребного электродвигателя с винтом - с прямым соедине

нием и с зубчатым соединением.

В гребных электрических установках постоянного тока в ка­честве главных генера-

торов применяются генераторы с независимым возбуждением, а в качестве гребных электродвигателей – двигатели с независимым возбуждением.

В гребных электрических установках переменного тока в ка­честве главных генера

торов применяются синхронные машины, а в качестве гребных электродвигателей — синхронные или асин­хронные.

Появление мощных управляемых полупроводниковых выпря­мителей привело к созданию ГЭУ переменно-постоянного тока (двойного рода тока).

Преимуществами ГЭУ переменно-постоянного тока являются:

1. высокая надежность и экономичность синхронных генераторов;

2. плавное и экономичное регулирование частоты вращения греб­ного электродвига

теля, управляемого выпрямителем;

3. возможность питания электроэнергией всех судовых потреби­телей от главных генераторов (единая электростанция перемен­ного тока).

Дата добавления: 2014-01-03