Автоматизация систем очистки топлив

К двухтопливным системам предъявляют повышенные требования.

Они должны быть оборудованы средствами автоматического регулирования и поддержания на опре­деленном уровне параметров топлива по давлению, темпе­ратуре и вязкости; средствами автоматизированного ди­станционного управления для перевода двигателей с ди­зельного топлива на моторное и обратно; автоматической защитой системы по важнейшим параметрам (температуре и давлению) и средствами контроля за работой системы топливоподготовки. Другими словами объем автоматиза­ции систем топливоподготовки должен соответствовать знаку автоматизации всей энергетической установки, а в си­стемах управления и контроля ее должны быть предусмот­рены исполнительная и аварийно-предупредительная сиг­нализация, выведенная в центральный пост управления. Кроме того, в системе должны быть предусмотрены орга­ны ручного управления и контроля.

В системах топливоподготовки обычно автоматизирова­ны некоторые узлы и агрегаты. Сделать полностью автома­тической очистку топлив в центробежных сепараторах по­ка не удалось. Выпускаемые английской фирмой «Шарплес- Гравитрол» сепараторы соплового типа с непрерывной раз­грузкой шлама на отечественных судах не применяют. Наи­более перспективно совместное использование автоматизи­рованных фильтрационных установок и самоочищающихся центробежных сепараторов. В сепарационных и фильтра­ционных установках операции запуска и остановки после нажатия кнопок «Пуск» и «Стоп» либо на посту управления сепарационной установкой, либо в ЦПУ — для фильтраци­онной установки должны выполняться автоматически. Шлам из фильтрационной установки и сепаратора должен удаляться автоматически при поступлении сигнала с про­граммного устройства. Должна быть предусмотрена преду­предительная сигнализация в ЦПУ о максимальной и минимальной температуре топлива на входе в установку и минимально допустимом давлении топлива после уста­новки. Рекомендуется также предусматривать предупреди­тельную сигнализацию на щите ЦПУ о превышении доп­устимого уровня вибрации сепаратора.

Отстойные и расходные цистерны на судах обычно снаб­жены датчиками для автоматического пополнения их топли­вом и оборудованы предупредительной сигнализацией, сра­батывающей на максимальную температуру топлива 55 °С.

Наиболее важно автоматическое управление самоочи­щающимися сепараторами. Большинство систем топливо - подготовки судов зарубежной постройки укомплектованы сепараторами фирмы «Лаваль», часто снабженными систе­мой автоматического управления сепаратором, обеспе­чивающей регулирование последовательностью операций по выгрузке шлама и закрытие барабана во время запуска сепаратора и его открытие в момент остановки, а также сигнализирующей о неисправностях узлов. Однако запуск и остановку сепаратора, настройку на требуемую произво­дительность механик осуществляет вручную, а период раз­грузки барабана задает с учетом загрязненности очищаемо­го топлива. Для этого программное устройство устанавли­вают на заданное время между разгрузками (от 0,5 до 12ч).

Порядок операций при запуске следующий: закрытие барабана; подача в барабан воды для гидрозатвора; подача топлива в барабан. Программа операций при разгрузке барабана; прекращение подачи топлива; подача в барабан промывной воды и вытеснение ею находящегося в барабане топлива; открытие барабана, разгрузка, закрытие, подача в барабан воды для создания гидравлического затвора; подача сепарируемого топлива в барабан. Система сигнали­зации срабатывает при падении давления очищенного топ­лива на выходе из сепаратора; при этом подача на очистку прекращается и топливо через подогреватель поступает на рециркуляцию.

В системе топливоподготовки судов отечественного про­изводства также предусмотрена автоматизация операций очистки, переключение подачи топлива одного вида на дру­гое и т. д.

При безвахтенном обслуживании двигателей в машинном отделении система сигнализации должна информировать вахту в рубке о нормальном и аварийном состоянии установ­ки, выводе из работы и отключении сепараторов, температу­ре моторного топлива и т. д. При смене вахты проводят пе­риодический осмотр и контролируют работу системы.

В соответствии с этим рассмотрено автоматическое обес­печение операций в рекомендуемых ЛИВТ схемах систем топливоподачи для судов отечественной постройки (рис. 79).

Для пуска дизелей из холодного состояния, а также перед их длительной остановкой (более 4 ч) необходимо ис­пользовать дизельное топливо. При нажатии кнопки «Ди­зельное топливо» открывается электромагнитный клапан 7 и включается основной топливоподкачивающий насос 6. Дизельное топливо из расходной цистерны 5 подается через автоматизированный фильтр 14 и поступает к главным дви­гателям. При этом топливоподогреватель 11 и насос 10 отключены, а отсечное дизельное топливо возвращается через открытый клапан 2 в расходную цистерну 6. Трубо­провод подачи дизельного топлива к дизель-генераторам должен быть отдельным с самостоятельными фильтрами и арматурой.

Для перевода двигателей с дизельного на тяжелое топ­ливо необходимо нажать кнопку «Тяжелое топливо». При этом автоматически происходят ряд операций:

включаются основной топливоподкачивающий насос 10 и подогреватель 11, открывается клапан 13 подачи теплоно­сителя. Одновременно через клапан 9 циркулирует тяжелое топливо в подогреватель 11 и расходную цистерну 4. При этом загорается лампа «Подготовка топлива». В автомати­ке системы топливоподачи должно быть предусмотрено от­крытие клапана 8 при одновременном закрытии клапанов 7 и 9 только при наличии двух разрешающих сигналов: с датчика температуры среды системы охлаждения форсу­нок (температуру указывает завод—изготовитель дизелей) и с датчика температуры тяжелого топлива РТ₁ (при про­гревании тяжелого топлива до 75 °С). При поступлении разрешающих сигналов открывается клапан 8, одновремен­но закрываются клапаны 7 и 9 и останавливается насос 6, и тяжелое топливо через фильтр 14 поступает к главным двигателям. Дизельное топливо, оставшееся в системе, по­ступает в расходную цистерну 4, для чего клапан 2 должен закрыться одновременно с открыванием клапана 3 после закрытия клапана 7. После закрытия клапана 2 отсечное тяжелое топливо поступает через клапан 3 в расходную цистерну 4. Этой операцией заканчиваются подготовитель­ные операции для перевода двигателей с дизельного топ­лива на тяжелое. При этом гаснет лампа «Подготовка топ­лива» и включается лампа «Тяжелое топливо».

При работе двигателей на тяжелом топливе для перево­да их па дизельное необходимо нажать кнопку «Дизельное топливо». При этом автоматически осуществляются одно­временно следующие операции: выключается топливоподкачивающий насос 10 и подогреватель 11, закрывается кла­пан 8 и открывается клапан 7, включается насос подачи дизельного топлива 6. Клапан 3 на трубопроводе отсечно­го тяжелого топлива должен закрыться с запаздыванием на 10—15 с после открытия клапана 7 и закрытия клапана 8, что позволяет остаток тяжелого топлива из системы пере­пустить в цистерну 4 и промыть участок трубопровода ди­зельным топливом. После этого открывается клапан 2 и тем самым заканчивается перевод двигателя на дизельное топливо. Лампа «Тяжелое топливо» гаснет, включается лам­па «Дизельное топливо».

На тяжелое топливо двигатели переводятся после 25— 30 мин их работы на дизельном при номинальной нагрузке (или с учетом рекомендаций завода—изготовителя дизелей). При этом температура тяжелого топлива 82 ± 2 °С поддер­живается автоматически с помощью датчика температуры РТ₂, сигнал с которого поступает на электромагнитный клапан 13, управляющий подачей теплоносителя в подогре­ватель 11. Подогретое топливо насос 10 подает через фильтр 14 к насосам высокого давления двигателей. Расход топли­ва в двигателях определяют по разности показаний расходо­меров 15 и 1. Избыток тяжелого топлива через открытый кла­пан 3 возвращается в расходную цистерну 4. При работе включена лампа «Тяжелое топливо».

При автоматизации системы топливоподачи должно быть предусмотрено выполнение следующих операций:

дистанционное переключение двигателей с дизельного на тяжелое топливо и с тяжелого на дизельное топливо с одновременным автоматическим переключением отвода от­сечного топлива в соответствующую цистерну;

автоматическое поддержание заданной температуры тя­желого топлива (85 ± 2) °С;

автоматическое переключение двигателей на дизельное топливо при падении температуры тяжелого топлива ниже 70 °С;

при падении давления в системе при включенном основ­ном насосе до 0,05 МПа должен быть предусмотрен автома­тический пуск резервного насоса и исполнительная сигна­лизация «Пуск насоса» на посту управления судном или в ЦПУ.

При установке на судне неавтоматизированных филь­тров необходимо предусматривать предупредительную сиг­нализацию — извещатели в случае повышения перепада давления на фильтре сверх допустимого, установленные в ЦПУ. На пульте управления судном и в ЦПУ следует пре­дусмотреть:

исполнительную сигнализацию о ходе процесса прогре­вания тяжелого топлива (лампа «Подготовка топлива»);

предупредительную сигнализацию о минимальной тем­пературе (70 °С) тяжелого топлива на входе в двигатель и максимальной температуре (100 °С) топлива после подогре­вателя.

Для визуального контроля за температурными режима­ми на запасных, отстойной и расходной цистернах тяжело­го топлива, а также после подогревателя топлива должны быть установлены термометры.

Расходная цистерна дизельного топлива должна попол­няться автоматически. Следует предусмотреть отключение автоматически действующего топливоперекачивающего на­соса с поста управления судном и из ЦПУ. Каждая рас­ходная цистерна должна быть оборудована извещателями на посту управления судном и в ЦПУ, сигнализирующими о минимальном уровне топлива, т. е. уровне топлива, при котором возможна работа всех потребителей в течение од­ного часа, а расходная и отстойная цистерны тяжелого топ­лива — извещателями, сигнализирующими о максималь­ной температуре топлива (не более 55 °С).

При автоматизации сепараторов необходимо предусмо­треть:

автоматическое выполнение операции пуска и останов­ки его после нажатия кнопок «Пуск» и «Стоп» на посту уп­равления сепаратором и удаления шлама при поступлении сигнала с программного устройства;

предупредительную сигнализацию в ЦПУ, информи­рующую о максимальной и минимальной температуре топли­ва на входе топлива в сепаратор. Рекомендуется принимать за минимальную температуру топлива перед сепаратором 45 °С, минимальное давление 0,12 МПа;

предупредительную сигнализацию на щите ЦПУ, из­вещающую о повышенной вибрации корпуса сепаратора и о предельном уровне в шламовой цистерне.

На рис. 80 изображена рекомендуемая ЛИВТ схема си­стемы топливоподачи дизелей для судов Минречфлота, строящихся за рубежом (в странах СЭВ).

Для пуска дизелей из холодного состояния, а также пе­ред длительной остановкой необходимо использовать ди­зельное топливо.

При нажатии кнопки «Дизельное топливо» открывается электромагнитный клапан 3 и включается основной топли­воподкачивающий насос 6. Дизельное топливо из расходной цистерны 2 поступает через смесительную колонку 5 и ав­томатизированный сдвоенный фильтр 9 к главным двига­телям 10. При этом подогреватель топлива 7 и вискозиметр 8 отключены. Отсечное (избыточное) топливо поступает в смесительную колонку 5. Для длительной работы на ди­зельном топливе предусмотрен отвод отсечного топлива в расходную цистерну 2. Расход топлива каждым двигателем определяют по разнице показаний расходомеров 11 и 12.

Для перевода двигателей с дизельного топлива на тя­желое необходимо нажать кнопку «Тяжелое топливо». При этом включаются в работу вискозиметр 8 и подогре­ватель 7, а затем открывается клапан подачи тяжелого топ­лива 3. В автоматике системы топливоподачи должно быть предусмотрено открытие клапана 4 только при наличии им­пульса с датчика температуры среды охлаждения форсунок (температуру указывает завод—изготовитель двигателя). Тяжелое топливо, постоянно подогреваемое в расходной ци­стерне 1, вначале поступает в смесительную колонку 5, где его вязкость снижается в результате смешения с отсеч­ным дизельным топливом. В этот период двигатели работа­ют на смеси топлива с постепенно возрастающей долей тя­желого топлива и при одновременном увеличении ее тем­пературы благодаря подогреву. Вязкость топлива автомати­чески поддерживается с помощью вискозиметра 7. Перед двигателями рекомендуется поддерживать вязкость тяжело­го топлива не более 10 и не менее 5,0 мм²/с (конкретное зна­чение указывает завод—изготовитель двигателя).

Данная система топливоподачи позволяет обеспечить плавное изменение температуры деталей топливной аппара­туры. При этом вместимость смесительной колонки при об­щей мощности главных двигателей 800—2500 кВт рекомен­дуется соответственно принимать 50—120 л.

Для перевода дизелей с тяжелого топлива на дизельное необходимо нажать кнопку «Дизельное топливо». При этом автоматически осуществляются следующие операции: закрывается клапан 4 и открывается клапан 3, выключается вискозиметр 8 и прекращается подача пара в подогреватель 7. Поступающее в смесительную колонку 5 дизельное топ­ливо разбавляет горячее отсечное тяжелое топливо. Дви­гатели в переходный период работают на смеси с постепен­но возрастающей долей дизельного топлива при одновре­менном плавном снижении температуры смеси до температу­ры дизельного топлива. После открытия клапана 3 загора­ется лампа «Дизельное топливо».

На тяжелое топливо двигатели переводят после 25— 30 мин их работы на дизельном топливе при номинальной нагрузке (или с учетом рекомендаций завода—изготовителя дизелей). В работающем тяжелом топливе с помощью вис­козиметра 8 поддерживается оптимальная вязкость. Сиг­нал о фактическом уровне вязкости поступает с датчика вискозиметра 8 на регулятор вискозиметра, который управ­ляет подачей теплоносителя в подогреватель 7. Подогре­тое тяжелое топливо насос 6 подает через автоматизирован­ный фильтр 9 к насосам высокого давления двигателей. Из­быток тяжелого топлива поступает в смесительную колон­ку 5. При работе на тяжелом топливе горит лампа «Тяже­лое топливо», которая включается одновременно с откры­тием клапана 4.

Требования к автоматизации систем топливоподготовки на судах зарубежной и отечественной постройки анало­гичны.

При автоматизации фильтрационной установки необ­ходимо предусмотреть:

автоматическое выполнение операций пуска и останов­ки после нажатия кнопки «Пуск» и «Стоп» на посту управ­ления судном и.в ЦПУ;

автоматическое удаление шлама;

предупредительную сигнализацию в ЦПУ, извещающую о максимальной и минимальной температуре топлива на входе в установку, минимальном давлении топлива после установки.

Для автоматизации систем топливоподготовки необхо­димо большое число чувствительных элементов (датчиков), исполнительных органов, средств сигнализации и т. д.

Реле уровня топлива следует устанавливать в цистер­нах для автоматической сигнализации о достижении им заданного уровня. Точность прибора ±1 мм. На рис. 81 изображена схема реле уровня поплавкового типа. Реле состоит из поплавка 1, стержня 2, сильфонного шарнира 3 и корпуса реле 4. Наиболее распространены па судах реч­ного флота поплавковые реле РУС-3 и РП-52. Их применяют для автоматического управления работой топливных насо­сов и сигнализации о превышении или снижении допусти­мого уровня топлива в цистернах. Чувствительным элемен­том реле является поплавок, связанный через стержень и сильфон с контактным устройством типа ВК-2-140. Реле замыкает или размыкает электрическую цепь, когда топ­ливо достигает контролируемого уровня.

Комбинированные реле КР предназначены для аварийно- предупредительной сигнализации, их используют, в част­ности, в системе топливоподготовки судов пр. 507Б. Реле состоит из металлического корпуса, в который встроены чувствительные элементы температуры и давления. Число элементов может быть от одного до четы­рех. Поэтому различают реле четырех ти­пов: КР-1, КР-2, КР-3, КР-4. В системе топливоподготовки судов пр. 507Б установ­лены реле КР-3 и КР-4. По температуре реле срабатывают от 30 до 150 °С, по дав­лению — от 40 кПа до 400 кПа. Макси­мально допустимая температура для чувствительного элемента не должна превы­шать 110°С, а максимальное давление 0,8 МПа. Допустимая погрешность сраба­тывания по температуре ±2 °С, по давле­нию ±20 кПа. Контактным устройством в реле служат микровыключатели с одним переключающим контактом, от которого на колодку выведены три провода. Контак­ты микровыключателей разрывают элек­трическую цепь постоянного тока при напряжении 24 В и силе тока 2,5 А.

Чувствительный элемент темпе­ратуры комбинированного реле изображен на рис. 82. Сильфон 4, термобаллон 6, соединенные трубкой 5, заполнены этиловым эфиром или другой легкокипящей жидкостью. При повышении дав­ления жидкость превращается в пар, который увеличивает объем сильфона, и он растягивается. При этом толкатель 2 нажимает на штифт микровыключателя 1, и кон­такты переключаются. Сильфон уравновешивает пружина 3.

При измерении давления ис­пользуют этот же чувствительный элемент, но без термобаллона. При этом к сильфону подводится непо­средственно топливо из топливной системы по трубке с наружным диаметром 6 мм.

Термосигнализатор ТС-100 применяют для сигнализа­ции о предельно допустимой температуре топлива. Он со­стоит из парового манометрического дистанционного тер­мометра с электроконтактным устройством. Принцип из­мерения основан на взаимосвязи между давлением насы­щенных паров хлорметила, заключенного в замкнутой си­стеме, и температурой (чем больше температура, тем выше давление паров).