Автоматизация судовых дизельных энергетических установок, страница 7

Паспортная диаграмма представляет собой совокупность взаимосогласованных между собой характеристик корпуса, двигателя и движителя судна в зависимости от его скорости. Обычно паспортную диаграмму представляют в виде двух графиков, расположенных один под другим, рис. 9.9. По осям абсцисс обоих графиков откладывают скорость судна, по оси ординат верхнего графика – силу тяги (упор) гребного винта, нижнего – мощность двигателя. Паспортную диаграмму часто дополняют универсальной характеристикой дизеля – сеткой кривых постоянных значений, как правило, удельных расходов топлива в координатах мощность – частота вращения (глава 2). Паспортная диаграмма вместе с универсальной характеристикой позволяют для заданной скорости судна оперативно находить наиболее экономичный режим главного двигателя с учетом ограничений, исключающих его перегрузку. Показателями экономичности принято считать: удельный эффективный расход топлива  (кг/(кВт∙ч)), часовой расход топлива  (кг/ч) и расход топлива, отнесенный к скорости судна,  (кг/милю). Между ними существуют известные зависимости

;    ,

где  – эффективная мощность двигателя, кВт;  – скорость судна, мили/ч.

Для оценки эксплуатационной рентабельности рейса более удобен последний показатель. Именно путевой расход топлива , отнесенный к количеству перевозимого груза, служит оптимизационной функцией для расчета прибыли. Графики на рис. 9.10 иллюстрируют сказанное.

По сути выше изложенное есть не что иное, как словесный алгоритм функционирования ДАУ судового движительного комплекса. Примером его практического внедрения является электронная система дистанционного управления ALPHATRONIC фирмы MAN B&W Diesel. С помощью ее возможно управление с независимых друг от друга пультов, установленных на ходовом мостике, крыльях ходового мостика и в ЦПУ МО.

Система дистанционного управления ALPHATRONIC может функционировать по трем программам. Первая программа выполняет автоматическую оптимизацию скоростного режима, задаваемого одной рукояткой. Минимизация расхода топлива достигается одновременным воздействием на шаг гребного винта и частоту вращения дизеля. Вторая программа используется при работе главного двигателя с валогенератором. В этом случае обороты и шаг винта задаются индивидуальными рукоятками. При переходе на эту программу частота вращения ГД блокируется заданным значением и в дальнейшем поддерживается неизменной независимо от нагрузки. Скорость судна в соответствии с оптимизационной функцией обеспечивается варьированием шага винта. Третья программа осуществляет раздельное управление частотой вращения и шагом вручную. Ею пользуются только на режимах маневрирования и швартовых. Несмотря на функциональные различия программ им свойственна общая процедура – автоматическая защита двигателя от перегрузки, в том числе и в таких условиях, как быстрое изменение шага винта с полного хода вперед на полный ход назад.

Рис. 9.9. Паспортная диаграмма судна: 1 и 1’ – кривые  и  при  = const; 2 – предельная тяговая характеристика;                              2’ – внешняя характеристика двигателя; 3 – кривая сопротивления судна; 3’ – кривая потребной мощности двигателя

Рис. 9.10. Зависимости путевого расхода топлива

Принцип действия системы ALPHATRONIC во многом поясняет схема, приведенная на рис. 9.11. Электрические сигналы от потенциометров рукояток управления передаются в электронный блок, там они по алгоритмам встроенных программ преобразуются в командные сигналы пневматического сервомотора всережимного регулятора частоты вращения дизеля и электрического сервомотора механизма изменения шага гребного винта. Сигналы от датчиков частоты вращения и положения лопастей гребного винта следящей системы поступают также в электронный блок. При рассогласовании действительных и программных значений корректируется разворот лопастей так, чтобы сохранить заданное значение частоты вращения. Следовательно, при всех внешних возмущениях стабилизация установившегося скоростного режима двигателя в пределах регуляторной характеристики осуществляется путем изменения шага винта. Для защиты двигателя от перегрузки предусмотрен контрольный датчик перемещения рейки органа топливоподачи. При достижении рейкой предельного значения электронный блок подает команду на уменьшения шага винта.