Синтез структуры цифровой системы автоматического управления судовой электрической станцией на основе метода конструктивно-функциональной близости

• Автор: Малышев, Юрий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.09.03, 05.08.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 273 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
Глава 1. Анализ судовых автоматизированных электроэнергетических систем и состояния автоматизации судовых электростанций

1.1. Электроэнергетические системы судов.

1.2. Системы автоматического управления электроагрегатами судовых электрических станций.
1.3. Основные компоненты электроагрегатов дизельгенераторного комплекса судовых электрических станций.

1.4. Выводы и постановка цели и задач исследования

Глава 2. Обоснование структуры систем автоматического управления судовыми электрическими станциями .

2.1. Логическая модель судовой электрической станции как объекта автоматизации.

2.2. Контролируемые параметры системы автоматического управления судовой электрической станцией
2.3. Структура цифровой системы автоматического управления судовой электрической станцией и логический анализ аргументов функций управления
2.4. Выводы.
Глава 3. Разработка функций управления и контроля и экспериментальные исследования систем автоматического управления судовыми электрическими станциями .
3.1.Основные функции управления.
3.2. Функции контроля состояния элементов.
3.3. Экспериментальные исследования функционирования системы автоматического управления.
3.4. Выводы.
Глава 4. Синтез цифровых систем автоматического управления судо
выми электрическими станциями различных степеней автоматизации .
4.1. Цифровая САУ СЭС первой степени автоматизации.
4.2. Цифровая САУ СЭС второй степени автоматизации.
4.3. Цифровая САУ СЭС третьей степени автоматизации
4.4. Цифровая САУ СЭС четвертой степени автоматизации
4.5. Оценка дополнительного экономического эффекта от применения
разработанной цифровой САУ СЭС.
4.6. Разработка основных функциональных устройств для практической
реализации цифровой САУ СЭС
4.7. Инженерная методика разработки цифровой САУ СЭС.
4.8. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


В общем случае САУ судовыми электрическими станциями выполняют следующие основные операции и функции: регулирование частоты, напряжения и теплового режима первичного двигателя; защиту от коротких замыканий и перегрузок; подзаряд аккумуляторных батарей; распределение активной и реактивной мощности; дистанционное управление и контроль пуска и остановки; аварийно-предупредительную сигнализацию; производят защиту двигателя от перегрева охлаждающей жидкости и масла, снижения давления масла, уровня охлаждающей жидкости, масла и топлива в расходных цистернах; защиту при аварии цепей генератора и возбуждения, при появлении потенциала на корпусе и обратной мощности; возбуждение и гашение поля генератора; экстренный пуск; пуск для ввода резерва, резервирования валогенератора или береговой сети и самопрогрева; приём нагрузки с синхронизацией; остановку по аварийным параметрам, после ввода сети, самопрогрева и снижения нафузки; пополнение ёмкостей топлива, масла, охлаждающей жидкости и сжатого воздуха; управление подогревом двигателя [4, 5]. Кроме приведенного перечня основных операций и функций управления, системы могут обеспечивать дополнительные операции. СЭС (табл. П. 1. ЭА обозначены в соответствии с ГОСТ 6-. Анализу подвергались системы управления автоматизированных ЭА с поршневыми двигателями внутреннего сгорания, отличающиеся по мощности, напряжению, составу и степени автоматизации. В состав выборки (табл. П. 1. Вт, в том числе: 8 кВт - % от общего числа; кВт - %; кВт -,5%; и 0 кВт - по %; 0 кВт - ,5%; 0 и 0 кВт -по 2,5%. Удельный вес источников с номинальным напряжением 0 В составляет ,5%, а 0 В - ,5%. В равных долях представлены одноагрегатные и многоагрегатные СЭС - по %. В ходе исследования схем управления типов автоматизированных ЭА выделен упомянутый выше перечень основных функций и операций, который содержит позиций (табл. П. 1. В результате анализа возможностей схем управления ЭА по выполнению каждой операции или функции, которые обозначены в перечне, подсчитано число автоматически выполняемых операций и функций для каждого типа ЭА. Установлено, что для рассматриваемой выборки типов ЭА число операций и функций управления лежит в диапазоне от до . Для ЭА первой степени автоматизации этот диапазон составляет . Оценка надежности аналитической части СЛУ СЭС, проведенная в приложении 1, указывает на значительное превышение времени безотказной работы систем, построенных на базе микроконтроллеров по сравнению с другими элементными базами. Таким образом напрашивается вывод о целесообразности применения САУ, построенных на базе микроконтроллеров. Условно по функциональному признаку элементы цепей управления СЭС можно разделить на три составные части: измерительную, аналитическую и исполнительную. СЭС с различным объемом выполняемых функций типа: «Истра», «Иртыш», «Ижора», «Ижма» и др. На строящихся судах для этих целей используют специализированные импортные контроллеры различных типов [7-9, , , , 4]. Исполнительная часть цепей управления по сигналам из аналитической части схемы приводит в действие механизмы и устройства, входящие в состав источника. Основу этой части САУ составляют электромеханический и электромашинный приводы: электродвигатели маслозакачивающего насоса, электродвигатель рейки топливного насоса, электродвигатели закачки масла и топлива, электромагнит стоп-устройства и др. Аналитическая часть цепей управления по сигналам из измерительной части формирует сигналы в соответствии с алгоритмом управления для заданного режима работы, которые поступают в исполнительную часть схемы. Данная часть схем управления является наиболее показательной для оценки качества системы управления в целом. Поэтому был выполнен подсчет аппаратных средств, содержащихся в аналитической части автоматизированных СЭС [4, 5]. Подсчет аппаратных средств производился по схемам цепей управления. Для сопоставления результатов подсчет в схемах многоагрегатных СЭС производился по одному электроагрегату []. Результаты подсчета аппаратных средств, представленные в таблице П. Однако при использовании интуитивного метода разработки схем управления с увеличением числа автоматически выполняемых операций существенно возрастает расход аппаратурных средств, что делает бесперспективным использование указанного метода при разработке СЭС глубокой автоматизации []. Судовые дизель-генераторы предназначены для использования в качестве источника питания электроэнергией силовых и осветительных устройств. Роторы судовых синхронных генераторов изготавливаются неявнополюсными на об/мин и явнополюсными на 0, 0, и об/мин. На судах российской постройки широко используются синхронные генераторы типов МС, МСК, ГСС, ЕСС, ЕО и др. Г енераторы имеют систему самовозбуждения от статической системы фазового компаундирования кроме генераторов серии 2СН, выполненных с бесконтактной (бесщеточной) системой возбуждения. Начальное возбуждение генераторов обеспечивается без постороннего источника питания.