WECS - система контроля главного двигателя

Компьютеризированная система управления двигателем WECS была специально разработана для двухтактных двигателей Sulzer

Она, контролирует следующие функции:

- Запуск, остановка и задний ход;

- Впрыска (включая VIT) и выхлопные фазы газораспределения;

- Топливную рейку;

- Давления масла для управления выпускыми клапанами;

- Резервирование и контрольные функции

Все параметры, которые контролирует систем, делятся на две группы, параметиры пользователя и заданные параметры завода изготовителя, которые защещины паролем.

WECS-9500 - это центральная система управления двигателем. Она обрабатывает все запуски, регулирования и непосредственно осуществляет контроль элементов, зависящих от двигателя:

1. Мониторинг общей аккумуляторной топливной магистрали высокого давления и регулирования давления;

2. Управление и мониторинг выпускного, инжекционного и пускового клапанов;

3. Интерфейс внешних сигналов через шины САNbus или MODbus;

4. Улучшение характеристик двигателя, установка и мониторинг IMO (Международная морская организация);

WECS-9500 не имеет центрального компьютера, но каждый цилиндр имеет свой собственный модуль ГМК-20 и общие функции. Эти модули ГМК-20 непосредственно устанавливаются на двигатель и связываются через внутреннюю систему САNbus. Доступ оператора к WECS-9500 встроенный в интерфейс пользователя для системы управления и flexView. WECS-9500 не является дистанционной системой управления двигателем, не его системой безопасности.

Система дистанционного управления. Дистанцийне управления - это интерфейс оператора к двигателю. Выборочные коммутационные панели поставляют следующие команды маневрирования доWECS-9500 через связь САNbus или MODbus:

1. Пусковое, тормозное воздуха;

2. Остановка;

3. Вперед;

4. Назад;

5. Поток воздуха;

6. Медленное движение;

7. Переустановка при сбое на короткие обороты.

Дистанционное управление обрабатывает машинные телеграфные команды с внутренними настройками в сигналы индикации скорости для системы регулирования.

Электронная система регулирования посылает топливные команды для WECS-9500 и регулирует скорость двигателя. Топливная команда подсчитывается от сигналов скорости полученных от системы дистанционного управления по отношению к нагрузке двигателя. Ограничитель поставки топлива в системе регулирования ограничивает команду топлива в зависимости от действительной скорости и давления воздуха в цилиндре с целью предотвращения работы двигателя за пределами кривой пропеллера.

Система безопасности активирует отключение в случае чрезмерной скорости и других необычных условий работы двигателя и вспомогательного оборудования. Функция двигателя RT-Flex аналогичная традиционным двигателям RTA, но имеет некоторые отличительные дополнительные функции WECS-9500 использует резервную коммуникацию BUS с системой безопасности:

1. Система безопасности непосредственно активирует подключен проводами соленоид аварийной остановки для разгерметизации общей аккумуляторной топливной магистрали высокого давления.

Дополнительно система безопасности поставляет цифровые выходные сведения в WECS-9500 через САNbus:

2. При опрокидуванни главного подшипника и утечке масла сигналы отключения для запуска и защиты сухой работы насосов масла контура управления;

3. Сигнал остановки до WECS-9500 для активации исключения внутренних характеристик WECS;

3. Невозможность WECS-9500 снизить скорость активируются через САС (система аварийной сигнализации) к системе безопасности.

Мониторинг сигнализации. Система мониторинга получает сигналы сигнализации, разделенных на две группы:

1.Основные предупредительные сигналы неполадок передаются через САNbus для следующих основных неполадок:

а) предупреждение утечки: блок магистрали, блок поставки, компоненты впрыска;

б) проблема актуатора давления топлива;

в) мониторинг отклонения температуры на выходе топливного насоса;

г) WECS-9500 мониторинг поставки питания.

2. Другие сигналы неполадок WECS-9500 передаются через модуль шинного соединения:

а) Стандартное исполнение WECS-9500 использует интерфейс MODbus для ссылки сообщений о неполадках в САС через WECS-9500 модули ГМК-20 # 3 и ГМК-20 # 4;

б) Система мониторинга может иметь доступ к WECS-9500 непосредственно через интерфейс САNbus в ГМК-20 # 1 и ГМК-20 # 2, подключение к MODbus не является необходимым.

Система WECS-9500 смоделирована с едиными многофункциональным модулем ГМК-20. Один ГМК-20 устанавливается на цилиндр в шкафу под блоком магистрали. Дополнительный запасной линейный модуль ГМК-20 расположен в интерфейсный коробке судна. Модули связываются между собой с помощью быстрой внутренней системы САNopen. Дополнительно каждый модуль получил две модульные шины (1xСАNopen, 1xMODbus), которые используются для коммуникации с внешними системами, резервными панелями управления, актуаторами. Оборудование внутреннего модуля и кабельные коробки в блоке магистрали отделяют схему с высоким электромагнитным шумом, как кабели питания или линии импульсного тока от чувственных линий питания таких как кабели шины сведений или датчиков.

В верхней левой стороне ГМК-20 является интерфейсные пробки для высоких / пульсовых выходных сигналов питания. Светодиод означает состояние вход / выход. Изменение в цвете означает неполадку или короткое замыкание.

Регулирования давления. Топливные насосы быстрого действия реагируют на актуатор, установленный только с новым следующим ходом. Это создает задержку, пока насосы не смогут компенсировать снижение или повышение давления топлива в магистрали. Для изменения давления топлива в магистрали нужна новая топливная команда. Для более быстрого реагирования на динамическую регулировку давления (рисунок 2.21) от изменения любая топливная команда передается дополнительно для контроля падения давления.

Рисунок 2.21 - Контроль впрыска

Время задержки измеряется на протяжении цикла впрыска со сравнением времени работы между отправкой команды и началом действия датчика количества топлива. Датчик количества топлива предоставляет обратную связь с информацией о количестве вприскнутого топлива и сравнивает его с топливной командой. Начало и окончание впрыска запускается ГМК-20.

Составляющие контроля давления топлива есть: топливная магистраль, Р - передатчик, промежуточный топливный аккумулятор, двигатель механизма снабжения, отпускной клапан топлива, масло главного подшипника, контрольный клапан давления топлива, топливные насосы, актуаторы давления топлива, соленоид остановки в аварийной ситуации, усилитель ТНВД.

Запуск системы контроля давления палива.Вже в состоянии покоя актуаторы реагируют на существующее давление в направляющих-розподилувачах для топлива и соответствующим путем устанавливают свою выходную мощность. При разгерметизации общей магистрали топливной магистрали высокого давления балансир на 95-100% зависит от параметров WECS-9500. Система WECS-9500 контролирует давление в направляющих-розподилувачах для топлива и начинает запуск двигателя как только достигается минимально допустимое давление. Пусковое воздуха выключается при достижении определенного ограничения скорости, которое установлено в системе дистанционного управления.

Работа двигателя. Передатчики поставляют действительный показатель от направляющих-розподилувачах для топлива. Для более быстрого реагирования на динамическую регулировку давления, любая топливная команда передается дополнительно для контроля падения давления.

ГМК-20 # 3 или ГМК-20 # 4 подсчитывают необходимое давление в направляющих-розподилувачах для топлива и выходные сигналы к актуаторов (в сигнальном диапазоне 4-20 mA). Топливные насосы повышают давление в направляющих-розподилувачах для топлива через промежуточный топливный аккумулятор. Полученный давление зависит от количества полученного масла от блока снабжения и масла были отправлены в инжекторов.

Контроль сервомасла и масла контура керування.Тиск сервомасла контролируется в зависимости от нагрузки двигателя. При частичной нагрузке давление уменьшается, вследствие низкого давления сгорания сервомасло должно быть адоптованим для соответствия скорости открытия выпускного клапана.

ГМК-20 использует топливную команду и скорость в соответствии с нагрузкой двигателя и подсчета заданного значения сервомасла. Каждый насос для сервомасла контролируется различным ГМК-20.

Топливная команда и направление двигателя передаются через связь САN до электронного регулятора насоса. Если двигатель находится в состоянии покоя, то контур масла контура управления подает сервомасло с давлением примерно 7,5 МПа, регулируемый в редукционный клапан 4.27.

Насосы масла контура управления поставляют масло под давлением 20,0 МПа для работы инжекционных клапанов и для активации магистрали сервомасла (при уменьшенном давлении), когда двигатель находится в состоянии покоя.

Давление масла контура управления (рисунок 2.23) регулируется ограничительными клапанами давления на блоке контура управления масла. Защита от утечек масла в подшипник, в случае низкого давления, предоставляется программным обеспечением WECS-9500.

Рисунок 2.23 - Отношение давления сервомасла от нагрузки двигателя

От состояния покоя до 50% нагрузки двигателя, насосы. При большей скорости двигателя один из насосов выключается и перезагружается только тогда, когда давление масла контура управления от насоса, остается, становится меньше 17,0 МПа.Контуры для сервомасла и масла контура управления это: двигатели выпускного клапана, магистраль сервомасла, Р-передатчик, двигатель блока поставки, насосы масла контура управления, предохранительные клапаны, клапаны поддержания давления, коллектор, насосы сервомасла, клапаны поддержания давления поставки.

Рабочее воздуха. Рабочее воздуха (рисунок 2.25) используется для:

1. активации автоматического пускового клапана;

2. активации клапана аварийной остановки;

3. приток воздуха OMD;

4. промывка автоматического фильтра для контура сервомасла / масла контура управления;

5. Поставка пневматического рессоры (рабочее воздуха для пневматического рессоры должно устанавливаться до 0,65 МПа при 23 HA. Резервное рабочее воздуха должно быть установлено до 0,6 МПа 19HA).

Контроль пускового клапана. Открытие и закрытие пусковых клапанов управления 2.07 контролируется (рисунок 2.26) соответствующим модулем контроля Flex (ГМК), в зависимости от угла поворота коленчатого вала.

Номинальный угол открытия равна 0 °, угол закрытия - 1-10 °.

Для двигателей с большим количеством цилиндров угол закрытия может будет уменьшено с целью сохранения пускового воздуха. Автоматический пусковой клапан 2.03 активируется при помощи электромагнитов ZV70113C и ZV7014C через ГМК-20 # 1 и ГМК-20 # 2, если пункт дистанционного управления посылает пусковой сигнал над шиной коммуникации.

Рисунок 2.25 - Схема распределения рабочего воздуха

Для медленного вращения и для переустановки медленного вращения пульт дистанционного управления посылает отдельные сигналы к ГМК-20 # 1 и ГМК-20 # 2. Скорость медленного вращения может регулироваться в параметрах WECS-9500 при адаптации циклов пульсации. Дополнительно, сигнал Поставка Воздух дает возможность продуть двигатель пусковым воздухом.

Принцип работы. Пространство 'AL' заряжается давлением пускового воздуха. Пространство "P3" заряжается через отверстия 'EB' и таким образом помогает пружине 5 в закрытии клапана. Подключение "SL" под давлением системы труб пускового воздуха. Через клапан 8 пространство "P2" в трубу 4 подключается с поставкой "SL". Пусковой клапан закрывается. 5/2 клапан с электромагнитным управления 8 контролируется модулем управления цилиндра.

Рисунок 2.26 - Схема контроля пускового клапана

Пространство "P1" находится под давлением, пространство 'P2' вентилируется. Клапан открывается, а пусковое воздух течет в пространство цилиндра. Поршень перемещается вниз, а двигатель начинает вращаться.

Когда двигатель начинает воспаляться, высокое давление (давление сгорания) существует в камере сгорания и таким образом пусковой клапан остается закрытым во время такой фазы высокого давления. При обратном направлении, когда судно еще находится в движении, двигатель "тянется" пропеллером в неправильном направлении вращения.

Пусковой клапан (рисунок 2.27) открывается примерно на 100 ° до того, как ВМТ и пусковое воздуха наполнят пространство цилиндра. При сжатии этого воздуха двигатель затормаживается с целью повторного запуска в новом направлении вращения.

Как только скорость двигателя падает ниже установленного лимита, пусковой клапан будет работать через систему управления двигателем с целью освобождения тормозного воздуха / пускового воздуха и таким образом начала удачного запуска двигателя.

Рисунок 2.27 - пусковой клапан:

1-крышка 2 - Кольцо, 3 - Поршень, 4 - Кожух, 5 - Компрессионная пружина 6 - Шток клапана, 7 - Крышка цилиндра, 8 - 5/2-клапан с электромагнитным управлением, AL - Пусковое воздуха, EB - С ' Соединительный отверстие, P1-P3 - Воздушное пространство, SL - Подключение рабочего воздуха от системы труб пускового воздуха

Датчики угла поворота коленчатого вала.

Без прямой механической трансмиссии углу поворота коленчатого вала до контрольных элементов для впрыска топлива и выпускных клапанов необходимо измерять действительный угол поворота коленчатого вала электрическим путем. Датчики угла поворота коленчатого вала для WECS-9500 имеют абсолютную точность углу, поэтому точная величина угла поворота коленчатого вала предоставляется мгновенно после поставки питания (без необходимости запуска угловых датчиков до момента появления свободного выхода). Два таких угловых датчики подключаются при помощи зубчатых ремней в специальный вала двигателя. Такое использование предотвращает трансмиссии аксиальных и радиальных перемещений коленчатого вала до датчиков. В конце один из датчиков должен работать. Если один не работает, WECS-9500 может обнаружить неполадку, работа будет продолжаться с сигналом безопасности (проверка вероятности). В случае повреждения обоих датчиков, двигатель остановится без задержки. Работа в экстренных случаях невозможна без как минимум одного датчика угла поворота коленчатого вала!

Они отделены от коленчатого вала специальным сцеплением. Они создают точный цифровой сигнал действительного положения коленчатого вала (0.... 360 °). Датчик угла поворота коленчатого вала имеет резолюцию 0.1 Пружинная муфта амортизирует все вертикальное и горизонтальное перемещение коленчатого вала. Она активирует вал поддерживается двумя шариковых подшипников. Подшипники смазываются смазкой на масляной основе.

От вала зубчатый ремень активирует каждый датчик. Каждый датчик трансформирует данные углу от оптического кодирующего диска в битовую конструкцию. Модули ГМК считывают эти битовые конструкции от шины SSI (Синхронная серийная шина интерфейса).

Датчики угла поворота (рисунок 2.28) коленчатого вала (или кодирующий датчик положения вала) поставляют сведения и импульсы синхронизации в контрольных модулей цилиндра (КМЦ) через коммуникационную шину SSI. Сигналы от двух датчиков угла поворота коленчатого вала проверяют ошибки с помощью КМЦ. Каждый КМЦ сам по себе выбирает один из датчиков как точного измерителя сигнала коленчатого вала.

Этот сигнал используется для определения угла поворота коленчатого вала, скорости двигателя, определения направления вращения двигателя, а также для обработки сигнала ВМТ.

КМЦ1 или КМЦ2 избираются как точный измеритель такта CYL-EU, а также для снабжения тактового пульса для синхронизации кодирующего устройства и других КМЦ. Вал двигателя и ремни к датчикам угла поворота коленчатого вала контролируется с целью выявления сползания.

Сигналы углА поворота коленчатого вала сравниваются с пульсовым сигналом ВМТ (верхняя мертвая точка) для блока цилиндра # 1 для подбора махового колеса. Пульс ВМТ поставляется в КМЦ # 1, который осуществляет проверку ли этот пульс сигнала углу поворота коленчатого вала. Если эта разница очень большая, подается сигнал тревоги или отключения WECS-9500 (в зависимости от угла отклонения). Экранированные кабели шины передают сигналы к контролю WECS-9500.

Рисунок 2.28 - Датчики куту повороту колінчатого валу

Рис. 5. WECS – система електронного контроля.

ВЫВОД

Автоматизированная система управления двигателем WECS выполнена как распределенная система. Различные модули WECS предназначены для различных функций и обмениваются друг с другом через шину данных. Все параметры обрабатываются WECS могут быть переданы на интерфейс оператора на систему внешнего контроля.

• простота в обслуживании и высокая надежность благодаря прочным разъемам разъемов и готовых кабельных жгутов в двигателе.

• малое количество кабелей и вокруг двигателя

• легкое взаимодействие с внешней системой с помощью базы данных

• оцифрованных сигналов - иммунитет от электромагнитных помех

• встроенная диагностика для упрощения поиска неисправностей

Основной модуль управления мастер системы WECS. Основной блок управления считывает информацию, передаваемую всеми другими модулями. На основании информации, которую он обрабатывает скорости и нагрузки контроль путем определения контрольных значений для основной и форкамеры газа приема.

Чтобы получить наилучшую производительность и надежность работы в различных условиях на объекте, таких как различные температуры окружающей среды. Основной блок управления использует информацию, получаемую из разных распределенных модулей для управления глобальными соотношение воздух-топливо в качестве а также опережения зажигания.

Наиболее подходящей для модернизации и усовершенствования является система Sulzer RT-flex. Она предназначена для управления электронным двигателем. Все параметры двигателя считываются мониторинговой системой непосредственно во время рабочего процесса двигателя. Система является очень гибкой в плане модернизации, включая создание системы управления СЭУ по техническому состоянию с использованием результатов трендового анализа. При установке нового оборудования на двигатель потребуется только перепрограммировать ядро системы, что осуществляется через обычный USB – порт с помощью съемного носителя.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Судовой механик. Справочник в 3-х томах. Под редакцией А.А.Фока. Феникс-2008.

2. В.И.Ланчуковский, А.В.Козьминых. Автоматизованые системы управления судновых дизельных и газотурбинных установок. М.: Транспорт, 1983.

3. В.І.Свиридов. Методичний посібник для самостійної роботи студентів з дисципліни:«Системи автоматичного управління судновими енергетичними установками», – Херсон: ХДМІ, 2010. – 17 с.

4. Инструкции по эксплуатации фирмы Wartsila.