что такое апс на судне
Система аварийно-предупредительной сигнализации на судне-рефрижераторе
Система аварийно-предупредительной сигнализации (АПС) является неотъемлемой частью любого транспортного судна. В ходе длительной эксплуатации системы корабля изнашиваются и требуют ремонта или модернизации. В статье рассмотрен пример такой модернизации на базе оборудования ОВЕН.
Frio Seven – судно-рефрижератор вместимостью 3960 тонн, которое служит для транспортировки мороженой рыбной продукции. Судно было спущено на воду в 1983 году.
Штатная система АПС на корабле Frio Seven была установлена голландской компанией Eekels. Более чем 30-летний срок эксплуатации привел к серьезному износу автоматики, большая часть принципиальных схем была утрачена, поэтому было принято решение модернизировать систему, используя современную элементную базу. Разработку и наладку системы провели специалисты компании Элмор (г. Калининград), которая уже более пятидесяти лет занимается монтажом и ремонтом судовой автоматики.
Система аварийно-предупредительной сигнализации
В новой системе используются средства автоматизации ОВЕН:
Автоматика ОВЕН выбрана по причине обширной номенклатуры приборов, бюджетной цены и круглосуточной техподдержки. Помимо средств ОВЕН, на полевом уровне используются устройства сторонних производителей: датчики давления; датчики уровня; реле давления, температуры, уровня и т. д.
Система предназначена для решения следующих задач:
В связи с большим количеством каналов измерения и контроля система разделена на сегменты. Структурная схема приведена на рис. 1. Центром каждого сегмента является сенсорная панель оператора СП310, которая служит для измерения и индикации:
Одна панель СП307 установлена на капитанском мостике для дублирования информации о температуре трюмов.
Панель СП307 служит не только для визуализации состояния оборудования, но и для управления. Панель располагает относительно простым алгоритмом с поддержкой скриптов (макросов). Алгоритм управления звуковой сигнализацией реализован АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 27 с помощью макросов на языке «С» (рис. 2). Одним из возможных управляющих устройств рассматривался сенсорный панельный контроллер СПК110, но ввиду отсутствия опыта работы в среде программирования CODESYS V3.5 предпочтение было отдано панели оператора.
Рис. 1. Структурная схема системы АПС
Алгоритм работы системы
Сигналы полевого уровня через модули ввода МВ110 поступают на панели СП310. Панель анализирует полученные данные, и при выпадении из установленного диапазона уставок включает оптическую сигнализацию (мигающая красная лампа), замыкает выходы модулей вывода МУ110, включая акустический сигнал.
Вахтенный механик квитирует сигналы, после чего сигнал переходит в подтвержденное состояние (красная лампа непрерывного свечения), и звуковая сигнализация отключается. После возвращения сигнала в зону допустимых значений сигнал переходит в состояние НОРМА (зеленая лампа). Кроме этого, оптическая и акустическая сигнализация транслируется в кают-компанию и каюту вахтенного механика, где она может быть отключена с выносных постов.
Проверку каналов управления всех устройств оптической и акустической сигнализации можно проводить в режиме тестирования.
Результаты модернизации
Новая система обеспечивает оперативное оповещение о нештатных ситуациях на судне. Обслуживающий персонал отмечает простоту и эргономичность операторского интерфейса. Панель оператора СП310 отображает в пределах одного экрана целые группы параметров в удобном представлении.
По вопросам, связанным с проектом, можно обращаться по адресу: katovich1954@mail.ru По вопросам работы с макросами в панелях оператора СП3xx: e.kislov@owen.ru
© Автоматизация и Производство, 2021. Все права защищены. Любое использование материалов допускается только с согласия редакции. За достоверность сведений, представленных в журнале, ответственность несут авторы статей.
Издание зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций. Свидетельство о регистрации средств массовой информации ПИ № ФС77-68720.
БЛОГ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА
Блог судового электромеханика. Электроника, электромеханика и автоматика на судне. Обучение и практика. В помощь студентам и специалистам
14.01.2012
Судовая сигнализация. Виды сигнализации на судне
Судовая сигнализация подразделяется на пожарную, авральную и обиходную. На теплоходах применяется автоматическая пожарная сигнализация, предназначенная для подачи сигнала тревоги в ходовую рубку в случае возникновения пожара или недопустимого превышения температуры воздуха в помещениях судна. Необходимость пожарной сигнализации на грузовых и буксирных судах объясняется отсутствием постоянной вахты в машинном отделении. Сигнал тревоги «Пожар» включается с помощью пожарных извещателей, которые могут быть ручного действия (кнопочные выключатели) и автоматические (тепловые, дымовые и комбинированные).
Тепловые пожарные извещатели срабатывают при повышении температуры воздуха в районе их расположения до 70 °С. Принцип действия максимально-дифференциального пожарного извещателя (рис. 1) основан на свойстве термобиметалла деформироваться при изменении температуры. Чувствительный механизм извещателя находится в пластмассовом корпусе 2. Два биметаллических чувствительных элемента 3 и 4 неподвижными концами прикреплены к стойкам, а подвижными — к осям контактных шайб. Элемент 3 расположен в закрытой камере 7, а элемент 4 — в открытой камере 6. При медленном нарастании температуры оба элемента, одинаково нагреваясь, поворачивают контактные шайбы 9 и 10 с одинаковой угловой скоростью. Поэтому электрические контакты остаются замкнутыми. При достижении заданной температуры движение контактной шайбы 9 закрытого элемента ограничивается упором 1, вследствие чего контакты размыкаются, и происходит срабатывание извещателя при максимально допустимой температуре.
При резком скачкообразном повышении температуры окружающей среды открытый элемент 4 быстрее воспринимает ее, а следовательно, угловая скорость контактной шайбы 10 выше, чем шайбы 9. Происходит выключение контакта, т. е. извещатель срабатывает как дифференциальный. Чувствительный элемент 4 защищен от механических повреждений перфорированным пластмассовым чехлом 5. Два сальниковых ввода 8 служат для подключения проводов. Сигнал тревоги поступает в ходовую рубку на щите пожарной сигнализации, в котором смонтированы электромагнитное реле, конденсатор, лампа, сигнализирующая о пожаре, и два выключателя. Рядом с щитом установлен звонок.
Питание схемы пожарной сигнализации обеспечивается от стартерной аккумуляторной батареи дизель-генераторов напряжением 24В через групповой щит.
При подаче напряжения на выводы соединительного щита схема автоматической пожарной сигнализации готова к действию.
На щите пожарной сигнализации (ЩПС) выключатели S1, S2 должны быть постоянно включены (рис. 2). Так как контакты пожарных извещателей при нормальной температуре замкнуты, ток проходит через катушку реле К1, однополюсный выключатель S1 и контакты всех извещателей, соединенных последовательно. Реле К1 срабатывает и размыкает свои контакты в цепях сигнальной лампы Н1 и звонка Н2.
Схема находится под напряжением и постоянно готова к действию.
При повышении температуры воздуха в машинном отделении до 70 °С один или несколько извещателей, находящихся наиболее близко от очага повышенной температуры, срабатывают. Размыкается цепь питания катушки реле К1 на ЩПС. Реле обесточивается и замыкает свои контакты в цепях питания сигнальной лампы и звонка. Лампа включается, а звонок звонит.
Подача сигнала «Пожар» продолжается до тех пор, пока температура воздуха в машинном отделении не станет ниже 70 °С и извещатель снова не замкнет свои контакты в цепи катушки реле К1.
Для снятия звукового сигнала на ЩПС установлен выключатель S2.
Наличие в схеме питания и исправность реле, звонка и лампы проверяют размыканием выключателя S1 цепи катушки реле. При выключении катушки реле К1 его контакты замыкаются и подается сигнал «Пожар», как и в случае автоматического срабатывания пожарных извещателей.
Конденсатор С предназначен для защиты от ложных срабатываний извещателя в условиях повышенной вибрации корпуса судна. При размыкании контактов извещателей реле кратковременно остается включенным из-за тока разряда конденсатора. Конденсаторы подобного назначения обычно встроены в извещатели.
Авральная сигнализация служит для подачи сигналов при проведении авральных работ и аварийной ситуации. На пассажирских судах она разбивается на две группы — для экипажа и пассажиров. Авральную сигнализацию включают из рубки. Колокола авральной сигнализации размещают в машинном отделении, коридорах, на наружных стенках надстроек. В шумных помещениях дополнительно устанавливают сигнальную лампу. Авральная сигнализация питается от аварийной аккумуляторной или отдельной батареи. Емкость батареи должна соответствовать работе сигнализации в течение 15 мин.
Обиходная сигнализация предназначена для вызова дежурного или обслуживающего персонала при помощи электрических звонков с номераторами, определяющими, откуда произведен вызов. Для этого в помещениях устанавливают кнопки вызова, а в дежурном помещении — номератор с электрическим звонком. Система обиходной сигнализации получает питание от судовой сети или от аккумуляторной батареи.
Основными приборами судовой электрической сигнализации являются электрические звонки, трещетки, ревуны, сигнальные лампы и номераторы.
Электрические звонки бывают двух типов: работающие на «обрыв» цепи (типа ЗВОФ) и на короткое замыкание (типа ЗВКФ). На рис. 3 представлены схемы включения звонков обоих типов. При работе на обрыв (рис. 3, а) контакт прерывателя 5 разрывает цепь электромагнита L звонка при притягивании якоря и опять замыкает его на возврате якоря в исходное положение. Для улучшения коммутации параллельно прерывателю включен конденсатор С. В звонке, работающем на короткое замыкание (рис. 3, б), при притягивании якоря катушки электромагнита шунтируются контактом прерывателя. Цепь питания при этом замыкается накоротко. Вследствие этого звонки на короткое замыкание можно включать только последовательно с каким-либо резистором или сигнальной лампой.
Ревуны и трещетки устроены так же, как и звонки. Ревущий звук получается в результате частых ударов бойка о мембрану. Для усиления звука применяется рупор.
У трещетки частота ударов бойка о мембрану меньше, чем у ревуна. Это достигается насадкой медных гильз на сердечник электромагнитов.
Судовые системы сигнализации и защиты
В зависимости от назначения системы сигнализации подразделяются на исполнительную, аварийную и предупредительную.
Исполнительная сигнализация извещает обслуживающий персонал о включении или выключении определенных механизмов, а также о достижении крайних положений («Открыто», «Закрыто») различными регулирующими органами. Сигнализация осуществляется преимущественно световым сигналом белого или зеленого цвета.
Аварийная сигнализация срабатывает при достижении контролируемым параметром предельно допустимого значения, при котором дальнейшая работа двигателя может привести к аварии. Аварийный звуковой сигнал подается ревуном, световой сигнал — лампой красного цвета. При срабатывании аварийной сигнализации обслуживающий персонал обязан немедленно остановить двигатель или, если это допустимо, снизить его нагрузку за счет уменьшения подачи топлива.
В большинстве случаев аварийная сигнализация объединяется с системой защиты. Тогда при достижении контролируемым параметром предельно допустимого значения наряду с подачей звукового и светового сигналов происходит автоматическая остановка или снижение нагрузки двигателя.
Предупредительная сигнализация оповещает обслуживающий персонал о достижении контролируемым параметром определенного заданного значения. После срабатывания предупредительной сигнализации у персонала еще имеется время для выявления причин и устранения неполадок.
На рис. 153 приведена схема аварийно-предупредительной сигнализации, которая в зависимости от настройки может быть аварийной или предупредительной.
Сигнализация контролирует давление и температуру масла, поступающего на смазку двигателя, температуру охлаждающей воды на выходе из двигателя и уровень топлива в расходной цистерне. Питание электрической части схемы осуществляется постоянным или переменным током через выключатель 1, который может быть сблокирован с постом управления. Зеленые лампы 5, красные лампы 6 и ревун 9 расположены на щите сигнализации в машинном отделении. Красная лампа 7 и зуммер 8 находятся в рулевой рубке или в каюте старшего механика. Выключатель 10 служит для отключения звуковой сигнализации при настройке и ремонте системы.
При нормальном значении контролируемых параметров контакты 4 замкнуты и горят зеленые лампы 5. В случае достижения каким-либо параметром предельного значения, например при падении давлений масла, контакты 13 микровыключателя 14 замыкаюгся и электромагнит 2 перебрасывает подвижные контакты 3 и 4 вниз. Цепь зеленой лампы 5 размыкается, и на щите загорается красная лампа 6. При замыкании контактов 3 получает питание электромагнит 12, который замыкает контакты 11. В результате этого подаются звуковые сигналы ревуном 9 и зуммером 8 и загорается красная лампа 7.
В качестве устройств, измеряющих значения контролируемых параметров и при их отклонении от заданных значений воздействующих на исполнительные механизмы системы сигнализации, применяются реле давления, температуры, уровня, частоты вращения и т. п.
На рис. 154, а показано реле давления РДК-55 со снятой крышкой. Измеряемая среда подводится через штуцер 8 в корпус сильфона 7 и сжимает сильфон. Через толкатель усилие передается трехплечему рычагу 6, повороту которого против часовой стрелки препятствует растянутая пружина 1. При падении давления ниже заданного значения пружина 1 повернет трехплечий рычаг 6 по часовой стрелке и среднее плечо рычага замкнет контакты микровыключателя МВ.
Настройка реле на заданное давление осуществляется по шкале 3 при помощи винта 4. При вращении винта 4 каретка 5 с указателем 2 перемещается, изменяя натяжение пружины 1.
В реле температуры ТРК—55 (рис. 154, б) термобаллон 1, капилляр 2 и полость между сильфоном 3 и его корпусом заполнены низкокипящей жидкостью (хлористый метил, фреон и т. п.). При повышении температуры контролируемой среды давление в корпусе сильфона увеличивается. Сильфон сжимается и через толкатель 10 поворачивает трехплечий рычаг 9 вокруг оси 8 против часовой стрелки. Этому препятствует пружина 5, натяжение которой регулируется винтом 4. Когда температура повысится до заданного значения, среднее плечо 7 трехплечего рычага освободит микровыключатель 6, и его контакты замкнутся.
Реле уровня (рис. 155) состоит из поплавковой и контактной частей, совершенно отделенных друг от друга. Благодаря этому измеряемая среда (топливо, вода и т. п.) не может проникнуть к электрическим контактам.
При снижении уровня поплавок 1 опускается, поворачивая вокруг оси 2 магнит 3 вверх. Находящийся в контактной коробке 4 другой магнит 5, за счет взаимодействия с магнитом 3, поворачивается вокруг оси 6 по часовой стрелке. В результате этого замыкаются нижние контакты 7. Оба магнита находятся в кожухах из немагнитного металла.
Система защиты предназначена для автоматической остановки или снижения нагрузочного режима двигателя при отклонении контролируемого параметра ниже или выше заданного предельно допустимого значения.
Срабатывание системы защиты может происходить при понижении давления масла и повышении температуры масла и охлаждающей воды. В последние годы число параметров, по которым производится защита двигателя, значительно увеличилось. К этим параметрам относятся: температура рамовых, мотылевых и головных подшипников, поток охлаждающей воды (масла) поршней и форсунок и др.
Система защиты, как правило, объединяется с системой аварийной сигнализации и имеет общие с ней реле-датчики. При срабатывании реле сигнал подается на исполнительный механизм, который прекращает или снижает подачу топлива в цилиндры двигателя. В качестве исполнительных механизмов используются пневматические и гидравлические сервомоторы и электромагнитные устройства.
Кроме специальных систем защиты, на дизелях применяются раз¬личного рода блокирующие и защитные устройства. Чтобы исключить возможность ошибочных действий персонала при управлении глав¬ными реверсивными двигателями, предусматривается блокировка пускового, реверсивного и топливоподающего механизмов. К числу защитных устройств относится блокировочный механизм валоповоротного устройства, предотвращающий возможность пуска двигателя при включенном валоповоротном устройстве. На многих главных двига¬телях применяется блокировка реверсивно-пускового устройства с машинным телеграфом, что исключает возможность ошибок при управлении дизелем.
Для защиты двигателя от поломки при падении давления масла применяются масляные автоматы-выключатели (рис. 156).
В корпусе 1 на общем штоке закреплены воздушный 2 и масляный 5 поршни. Выходящий из корпуса конец штока находится против торца тяги топливных насосов. Полость а через маслоподводящий канал 6 сообщена с масляной магистралью. При нормальном давлении масла оба поршня находятся в крайнем левом положении и шток не воздействует на топливную тягу.
В случае снижения давления масла под действием пружины 4 поршни перемещаются вправо, и шток поставит топливную тягу в положение нулевой подачи.
В период пуска двигателя сжатый воздух поступает в полость б и, воздействуя на поршень 2, перемещает шток влево, освобождая тягу топливных насосов. Невозвратный шариковый клапан 3 препятствует выходу воздуха из полости б сразу после пуска двигателя, так как давление масла может быть еще недостаточным.
Стравливание воздуха происходит постепенно через неплотности. За это время давление масла достигает нормальной величины. Масло, просачивающееся в полость за поршнем 5, удаляется через отверстие 7, которое одновременно является декомпрессионным.
Осуществляемая в последние годы комплексная автоматизация судовых дизельных установок с безвахтенным обслуживанием механизмов машинного отделения на стоянке и с одним вахтенным в ЦПУ на ходу судна потребовала применения дистанционного контроля за состоянием работающих механизмов и устройств, включая главный двигатель. Одновременно резко повысилась роль аварийно-предупредительной сигнализации и защиты.
Дистанционный контроль позволяет вахтенному в ЦПУ систематически получать сведения о состоянии работающего двигателя, к числу которых относятся: давление масла, температура выпускных газов по цилиндрам, температура рамовых, мотылевых, головных и упорных подшипников, температура цилиндровых втулок, охлаждающей воды по цилиндрам и охлаждающей воды (масла) поршней, поток охлаждающей воды форсунок, уровень масла в ГТН, взрывоопасная смесь в картере и т. п. Число контролируемых точек главного двигателя на находящихся в эксплуатации автоматизированных судах достигает ста и с каждым годом увеличивается.
В местах контрольных точек расположены датчики, которые преобразуют значения контролируемых параметров в электрические сигналы, которые непрерывно поступают в электронно-вычислительную машину централизованного контроля (МЦК). Здесь сигналы преобразуются в цифровые величины, которые периодически регистрируются на ленте печатающей машинки, расположенной в ЦПУ. В зависимости от типа МЦК периодичность регистрации устанавливается от 1 до 120 мин. Кроме этого, сведения могут быть выданы по вызову при нажатии кнопки вахтенным в ЦПУ.
В случае достижения контролируемым параметром заданного предельно допустимого значения МЦК немедленно регистрирует это отклонение и выдает на ленту аварийный цифровой сигнал с подачей звуковой и световой сигнализации. Одновременно через блоки логических элементов МЦК подает командный сигнал на соответствующие исполнительные механизмы, в результате чего автоматически изменяется режим работы двигателя или двигатель останавливается.
Судовая сигнализация. Системы судовой сигнализации
Судовая сигнализация является неотъемлемой частью многих систем: энергетической установки, вспомогательных механизмов, общесудовых систем, систем судовождения и др. Основная функция сигнализации – предупреждение обслуживающего персонала о достижении предельных значений некоторых параметров.
Разновидности судовой сигнализации, компоновка и расположение в зависимости от типа судна регламентируются Правилами классификации и постройки морских судов Регистра РФ.
Выделяют следующие системы сигнализации:
— Авральная сигнализация. Оборудуется на судах, где объявление аврала голосом или громкоговорителем не может быть слышно одновременно во всех местах, где могут быть люди. Звуковые приборы устанавливаются в машинных помещениях, в общественных местах площадью более 150 кв.м., в коридорах жилых и общественных помещений, на открытых палубах в производственных помещениях. Звуковые приборы снабжаются также световой сигнализацией, и тональность авральной сигнализации отличается от тональности звуковых приборов другой сигнализации.
Система питается от аккумуляторной батареи, размещенной выше палубных перегородок и вне пределов машинных отделений. Действие авральной сигнализации проверяется не реже одного раза в 7 дней, и перед каждым выходом в рейс.
— Пожарная сигнализация. В рулевой рубке устанавливается станция пожарной сигнализации с мнемосхемой, с помощью которой быстро определяется место пожара. Система снабжена датчиками — извещателями ручного и автоматического действия.
Автоматические извещатели устанавливаются во всех жилых и служебных помещениях, в кладовых взрывчатых, легковоспламеняющихся и горючих материалов, на постах управления, в помещениях для сухих грузов. В машинных и котельных отделениях с автоматизированным управлением при отсутствии в них постоянной вахты.
Ручные извещатели устанавливаются в коридорах жилых, служебных и общественных помещений, в вестибюлях, в общественных помещениях площадью более 150 кв.м., в производственных помещениях, на открытых палубах в районе расположения грузовых люков.
В системе должно быть предусмотрено два вида питания: основное – от судовой сети и резервное – от аккумуляторных батарей. Система пожарной безопасности должна постоянно находиться в действии. Вывод из действия системы для устранения неисправностей или выполнения технического обслуживания допускается с разрешения капитана и с предварительным уведомлением вахтенного помощника. Один раз в месяц проверяются по одному излучателю в каждом луче.
— Предупредительная сигнализация объемного пожаротушения. Оборудуется в машинно-котельных отделениях, трюмах с сухими грузами, в которых находятся или могут находиться люди. С помощью звукового и светового сигналов персонал предупреждается о пуске в действие системы объемного пожаротушения. Сигналы подаются при ручном и дистанционном пуске системы. Система питается от той же аккумуляторной батареи, что и пожарная сигнализация. Система должна постоянно находиться в действии.
— Аварийно-предупредительная сигнализация (АПС). Оборудуется на всех самоходных судах и предназначена для сигнализации состояния энергетической установки, работы вспомогательных механизмов. Компонуется в зависимости от типа судна, уровня автоматизации и т.д. На автоматизированных судах применяют обобщенную аварийно-предупредительную сигнализации (ОАПС), которая подает сигналы не только в машинном отделении и в ЦПУ, но и на внешних объектах – рулевой рубке, каюте механиков и др. Проверяется перед каждым выходом судна и периодически в течении вахты.
— Сигнализация о наличии воды в льялах и сточных колодцах трюмов. Оборудуется на различных судах и обязательном порядке на электродах для сигнализации уровня воды под гребными электродвигателями. Постоянно находится в действии, проверяется не реже раза за вахту.
— Сигнализация закрытия водонепроницаемых дверей. Устанавливается на тех судах, на которых предусмотрено деление помещений судна на водонепроницаемые отсеки и имеются водонепроницаемые двери. Сигнализация проверяется вместе с проверкой дверей не реже одного раза в неделю, и перед каждым выходом в рейс.
— Бытовая сигнализация (каютная, медицинская). Устанавливается на тех судах, где она необходима, чаще пассажирских. Проверяется не реже раза в месяц.