Общая характеристика судна и установленной на нем интегрированной системы управления

Аннотация

Курсовая работа по дисциплине «Судовая автоматизированная интегрированная система» посвящена изучению и анализу интегрированной системы управления судна C.Jade контейнеровоз вместимостью 500 контейнеров.

Данная работа включает в себя структурную схему интегрированной системы управления, структурную схему комплекса систем управления судовой энергетической установки, структурную схему мониторинговой системы контроля судового дизель генератора, разработана ГСА мониторингового контроля и прогнозирования обобщенного параметра, ГСА действий оператора в аварийных ситуациях.

Работа выполнена  на стандартных листах А4 с соблюдением всех правил и ГОСТов. Пояснительная записка иллюстрируется схемами, графиками и таблицами, выполненными с соблюдением всех требований ЕСКД и ЕСПД.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

Введение………………………………………………………………………3

Основная  часть……………………………………………………................6

  1. Общая характеристика судна и установленной на нем интегрированной системы управления…………………………………………………………..6
    • общая характеристика судна и установленной на нем интегрированной системы управления
    • основные технические характеристики интегрированной системы управления судном
  1. Системный анализ комплекса систем управления техническими средствами судовой энергетической установки.........................................10
  • принципы построения комплекса (структурная схема)
  • основные технические характеристики входящих в него систем
  1. Мониторинговый контроль параметров судового дизель генератора.......................................................................................................14
    • информационная модель объекта
    • оценка рабочего режима методом обобщенного параметра
    • прогнозирование изменения рабочего режима объекта методом обобщенного параметра
    • алгоритм мониторингового контроля в виде ГСА
    • структурная схема системы мониторингового контроля
    • компоновка лицевой панели и мнемосхемы системы управления
  1. Противоаварийное управление объектом…………………………………......25
    • перечень возможных аварийных ситуаций объекта
    • алгоритм действий оператора в аварийных ситуациях
    • перечень автоматических противоаварийных функций
  1. Вопросы технической эксплуатации, безопасности и эргономики………29
    • рекомендации по обеспечению эксплуатационной надежности системы
    • приемо-сдаточный контроль системы Морским Регистром
    • требования техники безопасности к пультам управления

Заключение………………………………………………………………….43

Список используемой литературы………………………………............45

 

 

 

Введение

На комплексно-автоматизированных судах контроль осуществляется системами  централизованного контроля (СЦК), в которых, помимо индикации измеряемых величин, световой и звуковой сигнализации об отклонениях, предусмотрена автоматическая регистрация изменений, построенная на принципе последовательного обегания, при котором измерительное устройство центрального поста поочередно подключается к датчикам каждой из контролируемых величин. Система централизованного контроля имеет дистанционный вывод сигналов в ЦПУ, а при безвахтенном обслуживании обеспечивается подача обобщенных сигналов на мостик, в кают-компанию и в каюты механиков. Дальнейшим развитием средств контроля являются разработка и создание систем технического диагностирования.

 Автоматизация судовых  технологических процессов позволяет  исключить человека-оператора из  трудоёмких, часто повторяющихся  и ответственных процессов управления и контроля, особенно при возникновении аварийных ситуаций. При этом жизнеобеспечение и безопасность судна должны быть обусловлены таким составом средств автоматизации и электротехнического оборудования, при котором максимально снижается влияние "человеческого фактора" в условиях эксплуатации судна. Данный комплекс представляет собой человеко-рассредоточенных по судовым объектам микропроцессорных систем (станций), объединённых локальной сетью передачи данных и обеспечивающих эффективное управление как отдельными судовыми объектами и судном в целом. Каждая станция имеет собственный адрес в сети передачи данных и обеспечивает выполнения одной или нескольких типовых функций.

Анализ оснащённости автоматизированных судов показывает, что системы управления выполняются на базе программируемых контроллеров различных типов, выпускаемых разными фирмами. Это приводит к существенному увеличению запасных частей и существенно усложняет эксплуатацию систем. Как правило, такие системы работают до первого отказа, который не может быть устранён судовым персоналом. Поэтому необходимость внедрения общесудовых комплексов, построенных на базе типовых унифицированных программно-аппаратных средств имеет особую актуальность.

 

 

 

                                         

Основная  часть

  1. Общая характеристика судна и установленной на нем интегрированной системы управления

Основные технические данные судна

Судно предназначено  для контейнеров в неограниченном районе плавания.  Судно имеет двойные борта, двойное дно, бульбообразный нос, надстройку и машинное отделение, смещенное в кормовую часть судна. Подруливающее устройство находится в носовой части судна.

Основные  характеристики судна

Название судна

C.Jade

Тип судна

контейнеровоз

Вместимость

500 едениц

Длина

130 м

Ширина

21 м

Дедвейт

5000 Т

Ходовая скорость

13 узл.

Подруливающее устройство

400 КВт

Осадка

10 м

Класс автоматизации

А1

Район плавания

Карибское море


 

 

Основные  характеристики ГД

Тип

MAN B & W

Производитель

MAN / Disel United

Номинальная мощность

15000 КВт

Номинальные обороты

94 об/мин

Вязкость применяемого топлива

412 сантистокс

Расход топлива

1 г/Вт


На судне  установлено 3 дизель-генератора фирмы «Мерседес» мощностью по 350 кВт каждый. Синхронизация и ввод в параллель генераторов осуществляется дистанционно с пульта управления, находящегося в ЦПУ. Аварийный дизель генератор Caterpillar 320 кВт.

Основные технические характеристики интегрированной системы управления судном

На судне  установлена интегрированная система  управления судном типа Terasaki WE-21.

Рисунок 1.1 Схема ИСУ Terasaki WE-21

Она состоит  из:

Inmarsat – спутниковая связь

Bridge Control – автоматическая система управления мостиком

Ethernet – локальная сеть

Log Printer – принтер для отпечатывания информации о состоянии системы

Extension Alarm – блок автоматической сигнализации

Alarm Printer – принтер для отпечатывания информации о сбоях системы

Engine Monitoring System – система мониторинга и управления машинного отделения

Cargo Monitoring System – система мониторинга и управления рефрижераторных контейнеров

TM – модемы

FieldBus – шины

На 3-х главных постах данного  судна, а именно Мостик, Машинное Отделение  и Грузовой Комплекс установлены  персональные компьютеры которые включены в общую локальную судовую  сеть, сервер которой находится в отдельном помещении, призванный урегулировать работу системы. С помощью данной системы решаются основные задачи современного судоходства, т.е. прокладка курса, определение координат судна, установка необходимой скорости  и времени хода, автоматического изменения параметров нагрузки ГД и дизель-генераторов, выбор оптимального режима работы всех механизмов, обеспечение всех видов связи, контроль и мониторинг за работоспособностью рефрижератоных контейнеров, являющихся основным грузом на судне. Также в системе предусмотрена дополнительная консоль в помещении мастерской.

 

Bridge Control – данный комплекс находится в рулевой рубке и позволяет получить информацию и управление не только по средствам навигации, но и по машинному отделению и всем механизмам, за исключением грузовой системы. Выполняет следующие функции:

  • автоматизации задач навигации и судовождения
  • обеспечение радиосвязи и других видов связи
  • управление техническими средствами
  • обеспечение безопасности, стабилизации и АПС

Engine Monitoring System – пост управления данного комплекса находится на главной палубе в ЦПУ. Дает возможность управления судовой электростанцией, главной пропульсивной установкой, вспомогательными дизелями и всеми механизмами, оснащенные автоматическим управлением. Все вышеназванные операции дублируются на дополнительной консоли, находящейся в мастерской, с возможностью реагирования на сигнализации системы.

Cargo Monitoring System – грузовой комплекс, находящийся также на главной палубе в офисе. Позволяет управлять балластными системами судна и производит расчет загрузки судна.

2.Системный анализ комплекса систем управления техническими средствами судовой энергетической установки

Принципы построения комплекса (структурная схема)

 

Современные транспортные суда имеют высокую энерговооруженность  и уровень автоматизации судовых  энергетических установок, вспомогательных  механизмов и систем, обеспечивающих возможность их безвахтенного обслуживания. В этих условиях судовладельцы, судостроительные и судоремонтные заводы при заказе систем управления и электрооборудования для строящихся и модернизируемых судов должны обращать особое внимание на соблюдение ряда требований к поставляемому оборудованию. 
К основным из этих требований относятся обеспечение высокого технического уровня поставляемой продукции, ее надежность и унификация по применяемым программно-аппаратным средствам. Таким требованиям отвечает ниже представленная система фирмы Terasaki WE300HG.

Структурная схема построена  по следующему принципу:

1 структурный уровень  – датчики и сенсоры находящиеся  в машинном отделении. На каждом механизме и устройстве  имеются различные типы датчиков – датчики температуры (Pt-100), дающие сигнал в виде омического сопротивления, датчики давления (прессостаты), дающие сигнал в виде тока в миллиамперах, датчики положения, датчики оборотов и т.д. На этом же уровне находятся АЦП и ЦАП и передающие блоки (Sender Box) преобразующие сигналы в нужный уровень и единицу измерения.

2 структурный уровень  – совокупность  объектов управления  судовой электроэнергетической  станцией и устройства плавного  пуска и регулирования всех  электродвигателей судна.

3 структурный уровень  – далее вся информация собранная  и отсортированная, передается по общей шине через сеть модемов на главный компьютер где обрабатывается и анализируется (т.е. сравнивается с уставками).

4 структурный уровень  – все управляющие сигналы  поступают на микроконтроллеры  находящиеся в щите управления  каждого объекта. Они уже в свою очередь формируют силовые управляющие сигналы воздействия на конкретный механизм.

5 уровень – это информационные  панели, т.е. амперметры, вольтметры  и т.д., лампочки на панелях, принтер сигнализации а также блоки автоматической сигнализации – расположенные  по всему судну (в каютах офицеров и в местах отдыха судового экипажа).


Рисунок 2.1 Общая схема КСУ TC судовой энергетической установки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                                                             

Основные технические характеристики входящих в него систем

На данной структурной  схеме показаны:

В машинном Отделении:

Main Engine – основная пропульсивная установка

Contact Signals – сигналы различного характера

Resistance bulbs – температурные датчики (Pt-100)

Pressure transmitter – прессостаты (4-20мА)

Sender – блоки, передающие сигналы с вышеуказанных датчиков

TM – модемы и шины для передачи данных

Power Source device – источник питания (AC/DC)

Engineer & Petrol Call – громкоговорители для вызова вахтенного

В ЦПУ:

Generating plant management system – система автоматизации судовой электростанции. На мой взгляд, эта одна из самых главных систем на судне поэтому ее функции рассмотрим подробнее. Средства автоматизации судовой электростанции, в общем случае, должны выполнять следующие функции:

  • Дистанционное управление дизель–генераторами (ДГ).
    • Дистанционный пуск дизель–генератора (ДГ)
    • Дистанционная остановка дизель–генератора (ДГ)
  • Автоматическая синхронизация подготовленного к приёму нагрузки генератора с последующим включением с последующим включением его на параллельную работу и распределением нагрузки.
  • Поддержание резервных дизель–генераторов в готовности к пуску.
  • Автоматический ввод на параллельную работу резервных дизель–генераторов, находящихся в готовности к пуску
  • Автоматическая остановка дизель–генератора.
  • Блокировка пуска дизель–генератора, остановленного по сигналу об отклонении одного из контролируемых параметров (в работе или в процессе пуска).
  • Блокировка включения крупных потребителей при недостаточном запасе генерируемой мощности
  • Автоматический пуск находящихся в готовности резервных дизель–генераторов в случае обесточивания судна, включение на щиты ГРЩ одного из них, первым вошедшим в режим готовности к приёму нагрузки, последующим вводом в действие потребителей ответственного назначения, обеспечивающих движение судна.
  • Возможность задания очередности пуска резервных дизель–генераторов при неисправности или перегрузке работающего.
  • Исполнительная сигнализация отображает включённое (в работе) или выключенное (выведенное из работы) состояние основного оборудования СЭС, автоматических выключателей генераторов, секционных выключателей, системы управления, наличие и отс
  • Аварийно-предупредительная сигнализация
  • Сохранение режима работы СЭС при отказе системы управления.

Motor automatic controller – система плавного пуска и регулирования электродвигателей

Computer – главный вычислительный комплекс

Meters – измерительные приборы

Lamps – лампочки на панелях управления

Alarm printer – принтер сигнализации

Log printer – принтер для печати состояния системы

В каютах инженеров и комнатах отдыха:

Extension alarm boxes – блоки автоматической сигнализации

Иногда в  качестве опции  могут быть установлены в каютах офицеров отдельно компьютеры.

В рулевой рубке:

Опять же в качестве опции на мосту могут быть установлены  ПК для спутниковой связи Inmarsat и так называемый черный ящик, для записи всех данных получаемых главным компьютером.

Все вышеперечисленные  системы являются высокоавтоматизированными и входят в класс автоматизации – А1.

 3. Мониторинговый контроль параметров судового дизель генератора.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                              Рисунок 3.1.               


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  Рисунок 3.1 и 3.2 Судовой дизель генератор фирмы «Мерседес» .

 

Информационная модель объекта (в виде таблицы)

Таблица 3.1 Перечень контролируемых параметров

№

Контролируемый  параметр

Обозначение параметра

Номинал

Уставка

Виды сигналов

min

max

1

Температура масла

ТСМ. (ºС) = Х1

65

76

55

80

2

Давление масла

Рм (MПa) = Х2

0,12

0,14

0,10

0,16

3

Температуру подшипников

Тв. (ºС) = Х3

40

45

35

50

4

Температуру выхлопных  газов

Тв (ºС) = Х4

50

50

45

60

5

Давление охлаждающей  воды

Ров (MПa) = Х5

0,1

0,12

0,08

0,14

6

Температура охлаждающей  воды

Тов. (ºС) = Х6

35

38

32

40

7

Частоту вращения

 W(об\мин)= Х7

600

600

500

900


 

В данной таблице  приведены приблизительные значения параметров и рассматриваются граничные  значения лишь для дальнейшего примера  расчета.

Оценка рабочего режима методом обобщенного параметра

Метод обобщенного  параметра заключается в следующем  – процесс, взятый на рассмотрение, характеризуется многими компонентами, он описывается одномерной функцией, численные значения которой зависят от контролируемых компонентов процесса. Такая функция рассматривается как обобщенный параметр процесса. При этом может оказаться, что обобщенный параметр не имеет конкретного физического смысла, а является математическим выражением, построенным искусственно из контролируемых компонентов прогнозируемого процесса. Примером такого рода процессов может служить процесс изменения состояния ряда электронных и электротехнических приборов и устройств, характеризующий степень их работоспособности. При обобщении параметров, характеризующих степень работоспособности приборов, приходится решать следующие задачи:

  • определение относительных значений первичных параметров, т. е. параметров узлов
  • оценка значимости первичного параметра для оценки состояния прибора,
  • построение математического выражения для обобщенного параметра.

Определение относительных  значений первичных параметров необходимо в связи с тем, что состояние объекта может характеризоваться параметрами, имеющими различную размерность. Поэтому все контролируемые первичные параметры следует привести к единой системе исчисления, в которой они могут быть сравнимыми. Такой системой является система безразмерного (нормированного) относительного исчисления.

Использование нормирующих выражений позволяет  получить совокупность безразмерных величин, которые характеризуют состояние объекта. Однако количественно одинаковое изменение этих величин не является равнозначным по степени влияния на изменение работоспособности объекта, поэтому необходимо дифференцировать первичные параметры. Этот процесс осуществляется с помощью весовых коэффициентов, величины которых характеризуют важность соответствующих параметров для физической сущности задачи.

Использование нормирующих выражений позволяет  получить совокупность безразмерных величин, которые характеризуют состояние объекта. Однако количественно одинаковое изменение этих величин не является равнозначным по степени влияния на изменение работоспособности объекта, поэтому необходимо дифференцировать первичные параметры. Этот процесс осуществляется с помощью весовых коэффициентов, величины которых характеризуют важность соответствующих параметров для физической сущности задачи.Для этого воспользуемся методом экспертных оценок, за основу которого возьмем таблицы 3-экспертов.

Под экспертными оценками понимают комплекс логических и математических процедур, направленных на получение от специалистов информации, ее анализ и обобщение с целью подготовки и выработки рациональных решений. Методы экспертных оценок можно разделить на две группы: методы коллективной работы экспертной группы и методы получения индивидуального мнения членов экспертной группы. Мы используем последний. Данный метод получения индивидуального мнения членов экспертной группы основаны на предварительном получении информации от экспертов, опрашиваемых независимо друг от друга, с последующей обработкой полученных данных. К этим методам можно отнести методы анкетного опроса, интервью и методы "Дельфи". Основные преимущества метода индивидуального экспертного оценивания состоят в их оперативности, возможности в полной мере использовать индивидуальные способности эксперта, отсутствии давления со стороны авторитетов и в низких затратах на экспертизу. Главным их недостатком является высокая степень субъективности получаемых оценок из-за ограниченности знаний одного эксперта.

В клетках по парного сравнения проставляется  номер того параметра, который имеет  большую значимость. В случае невозможности установить различие 2-х любых параметров в клетку вносятся оба номера.

 

Таблица 3.2 Эксперт №1   Таблица 3.3 Эксперт №2

 

 

X2

X3

X4

X5

Х6

Х7

X1

1

3

4

1/5

1

1

X2

3

4

5

6

2

X3

4

5

3

3

X4

5

6

7

 

X5

5

5

 

Х6

6

 

Х7




 

X2

X3

X4

X5

Х6

Х7

X1

1

3

1

1/5

1

7

X2

3

2

3

6

2

X3

4

5

3

3

X4

5

4

7

 

X5

5

7

 

Х6

6

 

Х7




 

 

 

 

 

 

Таблица 3.4 Эксперт №3

 

X2

X3

X4

X5

Х6

Х7

X1

2

3

1

1

1

1

X2

2

2

5

6

2

X3

4

5

6

3

X4

4

6

4

 

X5

5

7

 

Х6

7

 

Х7




 

 

 

 

 

Итак, подсчитаем весовые коэффициенты.

На основании заполненных  экспертами таблиц, определяется число  предпочтений по следующей формуле:

Где – количество предпочтений каждого параметра в таблице;

– количество предпочтений i-го параметра (четко);

– количество предпочтений i-го и (i+1)-го параметра (когда не смогли  определить какой важнее).

Для первого  эксперта:         Для второго эксперта:         Для третьего эксперта:

Z11=1+3+0.5=4.5                         Z12=1+3=4                                  Z13=1+3+2=5

Z21=1+0=1                                    Z22=1+3+0.5=4.5                       Z23=1+3=4

Z31=1+2=3                                    Z32=1+3=4                                Z33=1+2+1=3

Z41=1+3=4                                    Z42=1+2+0.5=3.5                       Z43=1+2=3

Z51=1+2+0.5=3.5                          Z52=1+0.5=1.5                           Z53=1+2=3

Z61=1+2+0.5=3.5                         Z62=1+3+0.5=4.5                       Z63=1+4+1=6

Z71=1+0=1                                    Z72=1+0=1                                  Z73=1+0=1

∑=20,5       ∑=23        ∑=25

 

Общая характеристика судна и установленной на нем интегрированной системы управления 📙 Курсовая → 🆔 146709

Общая характеристика судна и установленной на нем интегрированной системы управления 📙 Курсовая → 🆔 146709

Общая характеристика судна и установленной на нем интегрированной системы управления