1. AUTOMATIZĂRI NAVALE CONVENŢIONALE ŞI AUTOMATIZĂRI COMPLEXE

1.1 Structura unui sistem automat (SA)convenţional. Scheme-bloc.

1.1.1 Introducere. Definiţii

Automatizările navale au început să se aplice proceselor continue şi discrete ale diverselor

mecanisme, dispozitive şi agregate de la bordul navelor. S-a trecut la automatizarea diferitelor

echipamente din compartimentul maşini (CM) şi apoi la centralizarea comenzii şi supravegherii

instalaţiilor energetice navale de forţă într-un PC.

Automatizarea navală complexă vizează trecerea de la automatizarea individuală a

mecanismelor, agregatelor şi instalaţiilor navale la sisteme automate complexe care să unifice

sistemele automate individuale într-un tot unitar. Automatizarea complexă conduce la

îmbunătăţirea condiţiilor de muncă şi viaţă ale echipajului, iar pe de altă parte la reducerea

echipajului la minimul de membri necesar pentru manevra navei atât în regim normal de

funcţionare , cât şi în regim de avarie până la cel mai apropiat port.

Tendinţa este de a extinde tehnicile de automatizare la toate compartimentele navei şi

introducerea unor sisteme de control dotate cu calculatoare şi automate programabile precum şi

centralizarea înaltă a operaţiilor de comandă, achiziţii de date şi supravegherea tuturor maşinilor

şi instalaţiilor navale. Această fază este denumită, în unele lucrări de specilaitate,

superautomatizare navală; ea va permite reducerea continuă a numărului membrilor echipajului

dar şi eliminării distincţiei convenţionale existente între compartimentele navelor; membrii

echipajului vor avea atribuţii multiple, iar navele vor fi dotate cu cele mai moderne sisteme

automate.

Revenind la automatizarea clasică, să definim câteva noţiuni de automatizare.

Ansamblul de obiecte materiale care asigură conducerea unui proces tehnic sau de altă

natură fără intervenţia directă a omului reprezintă un echipament de automatizare.

Ştiinţa care se ocupă cu studiul principiilor şi aparatelor prin intermediul cărora se asigură

conducerea proceselor tehnice fără intervenţia directă a omului poartă denumirea de

Automatică.

Automatizarea reprezintă introducerea în practică a principiilor automaticii.

Sistem automat: ansamblul format din procesul (tehnic) condus şi echipamentul de

automatizare (de conducere), care asigură desfăşurarea procesului după anumite legi. Definirea

noţiunii de sistem automat a pornit de la realitatea obiectivă a existenţei unor procese (tehnice)

cauzale (respectiv cauza determină efectul şi nu invers) şi a unor obiecte materiale create de om

(cu respectarea cauzalităţii) în scopul conducerii automate a unor procese. Fiecare dispozitiv de

automatizare este caracterizat printr-o mărime ce reprezintă cauza şi o mărime ce reprezintă

efectul, între acestea existând o relaţie de dependenţă, cauza implicând (determinând) efectul.

1.1.2 Structuri de sisteme automate. Rolul reacţiei negative

Pornind de la definiţia sistemului automat putem asocia acestuia un model structural alcătuit

din două subsisteme: subsistemul condus S2 (procesul supus automatizării) şi subsistemul de

conducere sau conducător S1 (echipamentul de automatizare).

u1 m1 y1

u2 m2 y2

um mk yp

Fig. 1.1 Schema generală a unui sistem deschis

Structura de sistem prezentată în figura 1.1 este o structură deschisă, reprezentând totodată o

structură minimală care asigură o relaţie funcţională dorită între grupul (setul) mărimilor de la

ieşire yi (i=1,2,…,p) şi setul variabilelor de la intrare ui (i=1,2,3,…,m).

S-au evidenţiat următoarele mărimi caracteristice:

y - vectorul mărimilor de ieşire

u - vectorul mărimilor de intrare

p - vectorul mărimilor perturbatoare.

Mărimile de intrare ale procesului automatizat sunt de două tipuri:

- Mărimi de execuţie (comandă) ce sunt determinate de subsistemul de conducere S1;

- Mărimi perturbatoare (principalele mărimi perturbatoare sunt cele de sarcină).

Se observă că sistemul considerat, pentru o intrare dată, ca urmare a efectului mărimii

perturbatoare, poate avea diverse valori ale mărimii de ieşire. Rezultă că o structură deschisă de

sistem automat nu asigură o bună precizie în realizarea relaţiei intrare – ieşire.

Exemplu de sistem deschis: pornirea unui electromotor cu ajutorul unui contactor.

Acţionarea electrică, ca proces supus comenzii automate, are ca ieşire turaţia iar ca mărime de

intrare tensiunea de alimentare. Apariţia unei perturbaţii externe determinată de variaţia sarcinii

are ca efect modificarea mărimii de ieşire (turaţia).

Putem spune deci că un sistem cu structură deschisă este foarte sensibil la perturbaţiile ce

apar în proces (subsistemul de bază) sau în cadrul sistemului de conducere. Pentru compensarea

acestei modificări a turaţiei se impune modificarea tensiunii de alimentare în mod corespuzător.

Aceasta presupune cunoaşterea evoluţiei mărimii de ieşire.

În cazul în care subsistemul de conducere S1 elaborează acţiunea de comandă atât funcţie de

mărimea de intrare u cât şi funcţie de ieşirea y a subsistemului condus, se obţine o structură de

sistem automat cu reacţie (figura 1.2):

S1 S2

S3

u m

yr yr

y

S1

S2

P1 P2

Fig. 1.2 Schema generală a unui sistem închis

Subsistemul S3 are rolul informaţional de a transmite la intrarea subsistemului S1 informaţii

despre evoluţia mărimii de ieşire; semnalul transmis yr este denumit semnal de reacţie sau

mărime de reacţie. Prezenţa acestei legături inverse, de la ieşirea la intrarea sistemului, poate să

asigure o reducere a sensibilităţii la perturbaţii a acestuia. Comanda pentru realizarea unei

funcţionări dorite a subsistemului cu o structură dată (procesul) în cazul unui sistem cu structură

închisă se realizează în funcţie de rezultatul comparării între mărimea de intrare u a

sistemului şi ieşirea y a acestuia.

În acest caz, subsistemul S1 elaborează o strategie de conducere pentru obţinerea relaţiei

dorite intrare-ieşire şi pe baza informaţiei transmise de la ieşire prin intermediul reacţiei.

Subsistemul S1 interpretează decizional, comparativ, cele două variabile de intare şi de reacţie

determinând, pe baza unei strategii impuse, variabilele de intare în subsistemul condus S2.

Dacă se adaugă un subsistem suplimentar care măsoară şi transmite la intrare informaţii

despre proces, se obţine o structură de sistem închis.

Se poate remarca faptul că măsurarea mărimii de ieşire şi transmiterea informaţiei asupra

evoluţiei acesteia la intrare introduce o anumită întârziere care atrage o funcţionare

necorespunzătoare a sistemului. Pentru a se reduce la minimum timpul de informare a sistemului

de interpretare decizională asupra evoluţiei mărimii de ieşire, se poate transmite mărimea de

ieşire direct la comparator. Legătura funcţională între mărimea de reacţie şi mărimea de ieşire

este denumită, în acest caz, legătură rigidă.

Structura unui sistem automat cu timp informaţional minim (legătură inversă rigidă) este

prezentată în figura 1.3:

Fig. 1.3 Schema unui sistem cu reacţie rigidă

Printre efectele reacţiei negative într-un sistem automat se remarcă:

- creşterea preciziei;

- reducerea sensibilităţii sistemului la variaţiile caracteristicilor acestuia şi ale

perturbaţiilor;

- reducerea efectelor neliniarităţilor şi distorsiunilor;

- creşterea benzii de frecvenţă în care sistemul se comportă satisfăcător.

Observaţie:

S1 S2 u(t

)

y(t)

În funcţie de natura variaţiei mărimii de intrare, sistemele automate pot fi cu program

sau cu consemn; la acestea se impune variaţia intrării după o anumită regulă; aceste sisteme sunt

cunoscute sub denumirea de sisteme de reglare automată (SRA). În cazul în care nu se

cunoaşte apriori variaţia mărimii de intrare ci se impune numai o dependenţă voită u → y,

spunem că este vorba despre sisteme automate de urmărire.

1.1.3 Mărimi şi elemente caracateristice în sistemele de reglare automată (SRA)

Scopul unui sistem de reglare automată (SRA) este de a realiza la ieşirea sistemului automat

o mărime impusă prin program. Dat fiind că un sistem cu legătură directă transmite la intrarea

subsistemului decizional direct mărimea de la ieşire, pentru a se asigura comparaţia între

program şi această mărime, este necesară prezenţa unui subsistem prin intermediul căruia se

aplică la intrarea sistemului mărimea de referinţă yref sau mărimea de ieşire dorită

r=ydorit=y*=yref. Comparaţia între valorile dorite ale ieşirii cu valorile y transmise pe calea de

reacţie se realizează în cadrul unui subsistem de comparaţie. Ieşirea din acest subsistem

reprezintă abaterea ε dintrecele două variabile, dorită şi realizată de sistemul automat.

Elaborarea deciziei sau comenzii se realizează în cadrul unui subsistem elementar de

decizie sau regulator automat care, în funcţie de ε, determină variabila de decizie sau de

comndă u(t). Această comandă acţionează în sensul realizării egalităţii dintre valoarea dorită a

ieşirii ydorit şi valoarea reală a ieşirii y, deci în sensul y*=ydorit=y.

Aplicarea variabilei de decizie (de comandă) la subsistemul condus (proces) se realizează

prin intermediul subsistemului de execuţie, care pe baza variabilei u(t), elaborează variabila de

execuţie m(t). Acest subsistem de execuţie asociază variabilei de execuţie, de obicei, energia

necesară intervenţiei dorite asupra procesului în sensul modificării surselor de energie ale

acestuia. Subsistemele de execuţie (elementele de execuţie) pot fi privite ca generatoare de cuplu

(forţă) care folosesc energia externă fiind comandate de semnalele obţinute de la subsistemul de

decizie. Astfel, elementele de execuţie au un dublu rol: informaţional şi de vehiculare a unor

puteri importante.

Ţinând seama de modul de transmitere şi prelucrare a informaţiei se poate întocmi schema

funcţională a unui SRA cu legătură inversă (reacţie) rigidă (fig. 1.4).

y* + u(t) m(t) y

Fig. 1.4 Schema funcţională a unui SRA cu reacţie rigidă

q – programul impus; r – referinţa; ε(t) – abaterea; u(t) – comanda; m(t) – mărimea de

execuţie

S11

Intrare

q S13

RA

S14

EE

S2

Proces

S12

Pa Pα

ε y* +

(r)

-

u(t) m(t) y

Fig. 1.5 Schema funcţională a unui SRA cu traductor inclus pe calea de reacţie

Fig. 1.6 Schema simplificată cu reacţie rigidă

S-au utilizat următorele notaţii:

S11 – subsistemul de intrare (elementul de fixare a referinţei);

S12 – subsistemul de comparaţie (elementul de comparaţie);

S13 – subsistemul de decizie (de comandă) sau regulatorul automat;

S14 – subsitemul de execuţie (elementul de execuţie).

Elementul de fixare a referinţei (programatorul) S11 poate fi exclus din structura sistemului

deoarece pentru SRA este importantă cunoaşterea mărimii de intrare y*, a referinţei r = y* în

elementul de comparaţie.

În figura 1.6 obiectul reglat include procesul tehnologic, elementul de execuţie şi

traductorul de reacţie. Regulatorul automat elaborează strategia de conducere a obiectului

reglat. Astfel, obiectul supus conducerii are în acest caz ca intrări mărimea u şi perturbaţia P iar

ca ieşire mărimea y. Variabila ε ce reprezintă abaterea sau eroarea sistemului de reglare se obţine

comparând prin diferenţă variabilei de intrare şi a variabilei de ieşire y:

ε = y*- y sau ε = yref – y = r – y.

Dacă comparaţia nu se face prin diferenţă, sistemul automat este cu comparaţie

”general strategică”.

La SRA cu comparaţie liniar-adaptivă (sau prin diferenţă), reglarea se realizează după eroare

întrucât variabila de execuţie (sau mărimea motoare) m(t) este elaborată în funcţie de abaterea ε

şi nu în funcţie numai de intrarea y*. Pentru aceste sisteme de reglare, subsistemul ce

interpretează decizional eroarea ε poartă denumirea de regulator automat.

Spre deosebire de SRA care acţionează după eroarea (abaterea) dintre programul (referinţa)

sistemului şi mărimea de ieşire, se întâlnesc sisteme de reglare după perturbaţie şi sisteme de

reglare combinată după eroare şi după perturbaţie, în cazul în care perturbaţia este accesibilă

măsurării (fig. 1.7):

S13

RA

S14

EE

S2

Proces

S12

Pa Pα

ε y* +

(r)

-

u(t) m(t) y

Traductor yr

RA Obiectul

reglat

P

ε y* +

(r)

-

u y

Fig. 1.7 Schema unui sistem de reglare combinată.

În această schemă este inclusă o legătură secundară având ca intrare mărimea perturbaotare

pa. Aceasta este măsurată (dacă este accesibilă măsurării) cu traductorul TP, mărimea rezultată

fiind aplicată la intrarea regulatorului pentru compensarea perturbării RP.

O asemenea structură înlătură dezavantajele sistemului de reglare după eroare compensând

direct efectul perturbaţiei, eliminându-se astfel întârzierea în transmiterea semnalului de la

ieşire la intrare pentru ca sistemul să acţioneze la apariţia abaterii.

1.2 Probleme ale sistemelor automate. Metode de studiu

Principalele probleme ale sistemelor automate sunt legate de analiza şi sinteza acestora, de

detrminarea modelelor matematice ale instalaţiilor supuse automatizării, de optimizarea

funcţionării lor, etc.

Analiza sistemelor automate reprezintă o etapă în studiul acestora şi constă în determinarea

mărimii de ieşire (a răspunsului), a comportării în regim staţionar şi tranzitoriu a sistemelor în

condiţiile în care sunt cunoscute mărimile de intrare şi/sau mărimile perturbatoare precum şi

structura şi modelul funcţional al întregului sistem. Prin analiză se urmăreşte determinarea

performanţelor realizate de sistem în procesul de automatizare a unei instalaţii tehnologice date.

Analiza performanţelor evidenţiază gradul de precizie cu care se realizează relaţia dorită între

intrarea şi ieşirea sistemului automat precum şi influenţa anumitor parametri ai sistemului asupra

performanţelor sale.

Sinteza (proiectarea) unui sistem automat presupune rezolvarea mai multor probleme şi

anume:

- stabilirea criteriilor de performanţă pentru sistem pornind de la consideraţiile şi

restricţiile impuse de instalaţia tehnologică;

- întocmirea schemei structurale a sistemului automat cu evidenţierea tuturor

elementelor componente;

- alegerea corespunzătoare a elementelor de măsură şi a elementelor de execuţie;

- alegerea şi acordarea optimă a regulatorului automat în vederea satisfacerii criteriilor

de performanţă impuse apriori;

- verificarea (prin analiză) performanţelor realizate de sistemul automat proiectat.

RA EE Proces

Pa

ε y* +

(r)

-

u(t) m(t) y

Traductor yr

∑ ∑

RP TP

+

- up

În cazul în care anumite performanţe ale sistemului proiectat şi analizat nu au fost realizate, se

trece la reproiectare sau la corecţia sistemului.

Corecţia unui sistem automat constă în introducerea în structura acestuia a unor elemente

“corectoare” în scopul îmbunătăţirii performanţelor. Alegerea şi dimensionarea acestor sisteme

de corecţie se face în concordanţă cu structura şi modelul funcţional al sistemului şi cu

performanţele ce se impun a fi corectate.

Realizarea unei proiectări cât mai riguroase a unui sistem automat (SA) convenţional

presupune o cunoaştere cât mai bună şi cât mai completă a modelului matematic al instalaţiei

supusă automatizării. Ca urmare, una dintre cele mai importante probleme în proiectarea SA este

identificarea cât mai precisă a procesului automatizat. În cazul sistemelor adaptive această

identificare trabuie efectuată continuu şi automat, cu mare precizie şi viteză, astfel incât

informaţiile culese despre evoluţia procesului să fie utilizate eficient la eleborarea strategiei de

conducere a acestuia.

În cazul în care se urmăreşte ca SA să aibă o comportare optimă, adică să se comporte cel mai

bine dintr-un anumit punct de vedere, avem de rezolvat probleme de comandă (conducere)

optimală a unui proces. Extremizarea unui criteriu de performanţă dat, pentru sisteme definite

analitic prin modele matematice cunoscute apriori, constituie o problemă de optim.

Metodele de calcul cele mai uzuale pentru analiza sistemelor apelează la modelele

matematice de tipul ecuaţiilor diferenţiale, de tipul funcţiilor de transfer şi de tipul

caracteristicilor de frecvenţă. Aceste metode stau la baza teoriei clasice a sistemelor

automate, putând fi utilizate atât pentru analiză cât şi pentru proiectare. Pentru proiectarea

sistemelor sunt utilizate următoarele metode clasice: metoda distribuţiei poli-zerouri, metoda

locului rădăcinilor, diagramele Nyquist şi Bode.

Utilizarea unor modele de tip matriceal-vectorial cu considerarea stărilor sistemelor,

modele ce stau la baza teoriei moderne a sistemelor automate, permite accesul comod la tehnica

de calcul numeric, rezolvându-se cu eficienţă şi precizie atât problemele de analiză cât şi de

sinteză (proiectare).

1.3 Siteme automate numerice (SAN)

Apariţia minicalculatoarelor a condus la ideea folosirii lor în conducerea proceselor

industriale. Mai întâi, au fost folosite minicalculatoarele pentru a efectua calcule de optimizare

şi pentru a modifica mărimile de referinţă ale unor bucle de reglare clasice, realizate cu

echipamente analogice, rezultând astfel o conducere în regim de supraveghere

CRS(supervisory computer control -SCC). Ulterior au fost implementate minicalculatoare

care să înlocuiască echipamentele de reglare automată analogice, intervenind astfel în

interiorul buclelor de reglare (deservite prin multiplexare) şi realizând o conducere numerică

directă CND (direct digital control – DDC), care includea reglarea numerică RN.

În anul 1959 s-a trecut la elaborarea şi utilizarea unor minicalculatoare care interveneau

direct în automatizarea proceselor tehnologice, datorită acestui fapt fiind denumite calculatoare

de proces CP. Acest CN a funcţionat în varianta CRS care era varianta cu cea mai mare eficienţă

economică. S-a obţinut o structură ierarhizată pe două nivele: la nivelul inferior se găsesc

buclele de reglare automată, fiecare buclă fiind prevăzută cu un regulator automat analogic (RA),

iar la nivelul superior se găseşte un CN.

Se constată că SRA clasice (cu RA) sunt sisteme distribuite, în sensul că fiecare buclă are

un RA propriu, în timp ce în cadrul structurii ierarhizate CN realizează o conducere

centralizată, în sensul că primeşte date din toate buclele şi transmite (după prelucrarea datelor

primite) comenzi de modificare a mărimilor de referinţă ale tuturor buclelor.

Ulterior au fost introduse CP funcţionând atât în varianta CRS cât şi în varianta CND, treptat

ponderea utilizării CP deplasându-se spre varinata CND. În această variantă se păstrau şi RA ca

rezervă (în cazul ieşirii din funcţiune a CN), ceea ce explică în bună parte faptul că programele

de CND simulau numeric legile de reglare analogice proporţional-integral-derivative PID

pentru diferite scheme de reglare (cu buclă simplă, în cascadă, cu compensarea perturbării,

reglare de raport, reglare multivariabilă, cu predicţie, etc.). Pe de altă parte, menţinerea şi în

prezent a legilor de reglare PID (la RA) şi a algoritmilor de tip PID (la SAN cu microprocesoare)

se explică prin rezultatele bune asigurate şi prin simplitatea acestor legi.

Tendinţele de obţinere a unor eficienţe economice sporite au determinat trecerea la conduceri

ierarhizate pe mai multe nivele în care apare reglarea numerică la nivel inferior, conducerea

în regim de supraveghere la nivelul imediat superior şi eventuale alte nivele superioare.

Reglarea şi conducerea numerică au oferit noi posibilităţi în comparaţie cu varianta reglării

analogice. Astfel, a devenit posibilă implementarea unor algoritmi evoluaţi (pe lângă cei

tipizaţi PID), realizarea unor funcţiuni multiple (reglare, culegere şi memorare de date,

optimizare, supraveghere, alarme la ieşirea din limite, afişare, deservire prin multiplexare,

adaptare), asigurarea unei automatizări flexibile prin schimbarea programelor, obţinerea

unei eficinţe economice ridicate pe ansamblul unor instalaţii industriale prin structuri

ierarhizate de conducere.

Apariţia microprocesoarelor (μP) ca o îmbinare fericită a tehnicii componentelor

electronice integrate pe scară largă (large scale integration LSI) cu tehnica de calcul a

produs un impuls puternic asupra ingineriei electronice. Fiind un dispozitiv de calcul puternic,

cu volum şi cost reduse, cu fiabilitate ridicată şi necesitând numai condiţii obişnuite de

mediu ambiant pentru circuite electronice, a deplasat accentul de la proiectarea şi adaptarea

circuitelor şi subansamblurilor (deci de la probleme în principal de hardware) spre

problematica transformării unei teme de proiectare într-un program (deci spre probleme de

sisteme de programa – software). De fapt, chiar problemele de echipamente în proiectarea

sistemelor cu μP sunt sensibil diferite de cele specifice tehnicii electronicii convenţionale

întrucât în locul proiectării unor circuite, intervine acum structurarea unui sistem prin

interconectarea unor module.

Folosirea SAN cu μP a deschis calea implementării legilor evoluate de reglare funcţie de

stare, de reglare adaptivă, extremală, multivariabilă, de realizare a sistemelor

autoacordabile, etc.

În al doilea rând, folosirea μP pentru realizarea SAN cu algoritmi de tip PID a permis

revenirea la structuri distribuite, în varianta CND (corespunzătoare structurilor analogice

distribuite cu RA) întrucât costul redus al SAN cu μP a permis să fie justificată tehnico-

economic folosirea unui μP pentru câteva bucle de reglare, în unele soluţii propunându-se

chiar câte un μP pentru fiecare buclă, evitându-se astfel multiplexarea.

În al treilea rând, datorită descentralizării (prin revenirea la structura distribuită) şi prin

condiţiile relativ larg accceptate pentru mediul ambiant, în SAN cu μP echipamentele de

automatizare se pot integra nu numai funcţional cu restul sistemului ci şi din punct de

vedere constructiv şi al locului de amplasare, în unele soluţii propunându-se instalarea μP

chiar pe elementul de execuţie realizat printr-un ventil de tip numeric (cu 8 poziţii, comandate

codificat), ceea ce permite să se considere că tehnica de calcul devine efectiv o componentă

organică a realizării procesului industrial.

Astfel, s-au impus structurile de de sisteme de conducere distribuită, inclusiv achiziţia

distribuită de date şi structurile ierarhizate de conducere a proceselor, în cadrul cărora

fiecare echipament de calcul preia sarcini în concordanţă cu poziţia ocupată în ierarhie. Aceste

structuri sunt caracterizate printr-o înaltă flexibilitate, fiabilitate şi prin performanţe

superioare în comparaţie cu structurile iniţiale de sisteme de conducere cu calculatoare de

proces.

Realizarea unor sisteme integrate de conducere într-o configuraţie distribuită şi ierarhizată

permite luarea în considerare a tuturor factorilor ce acţionează asupra procesului, a

interacţiunilor şi reacţiilor ce apar în sistem, asigurându-se astfel optimizarea globală a

proceselor conduse. Structurile moderne de conducere distribuită şi ierarhizate, repartizând

gradul de inteligenţă la diferite echipamente de calcul, asigură prin resursele hardware şi

software o conducere eficientă a proceselor şi o integrare puternică a operatorului în sistem prin

interacţiunea om-maşină inclusă ca funcţie a sistemului integrat de conducere.

O structură de sistem de reglare sau conducere poate fi privită ca o structură ierarhizată.

Astfel, în cadrul unei scheme convenţionale de reglare, regulatorul reprezintă nivelul ierarhic

superior, iar procesul condus reprezintă primul nivel de ierarhie (fig. 1.8).

Fig. 1.8Structura ierarhizată pe 2 niveluri

Regulator

Proces

condus

În funcţie de complexitatea procesului, de complexitatea funcţiilor de conducere, de

performanţele echipamentelor hardware pot fi organizate structuri de conducere ierarhizată

multistrat (multilayer control hierarchy), structuri de conducere ierarhizată multinivel

(multilevel controrl hierarchy), structuri de conducere multistrat temporale (temporal

multilayer control hierarchy).

Conducerea ierarhizată multistrat apelează la o ierarhizare funcţională pe diverse straturi (fig.

1.9):

Primul nivel în ierarhie realizează funcţia de interacţiune cu procesul, asigurând interfaţarea

cu acesta.

Celui de-al doilea nivel îi revine sarcina de a stabili obiectivele primului nivel, de a asigura

regimul optim de funcţionare a procesului prin stabilirea referinţelor pentru primul nivel de

reglare numerică directă. Acest nivel stabileşte starea următoare ce trebuie implementată prin

reglarea numerică directă, printr-o secvenţă predeterminată de acţiuni.

Fig. 1.9 Structură de conducere ierarhizată multistrat

Cel de-al treilea nivel are sarcina de a adapta strategia de conducere la o clasă largă de

modele ale procesului, în condiţiile în care parametrii procesului se modifică. Funcţia de

Bază de date

Specificaţii

Restricţii programe

Referinţe

Date din proces

Funcţia de autoorganizare

Selectarea modurilor de lucru,

alegerea obiectivelor conducerii, etc.

Funcţia de comandă adaptivă

Estimare parametrii, comandă

adaptivă

Funcţia de supervizare

Optimizarea regimurilor de

funcţionare

Funcţia de conducere directă

Achiziţii de date, monitorizare

evenimente, conducere numerică

directă

Procesul condus

IV

III

II

I

adaptare asociată celui de-al treilea nivel apelează la experienţa acumulată în conducerea

procesul ui pe un interval de timp şi intervine asupra celorlate niveluri în scopul asigurării

invarianţei performanţelor sub acţiunea mărimilor şi evenimentelor endogene şi exogene.

Funcţia de autoorganizare asociată nivelului al patrulea de ierarhizare se referă la decizii

privind alegerea structurii algoritmilor asociaţi cu nivelele inferioare de ierarhizare. Aceste

decizii au la bază criterii globale de performanţă, relaţiile cu alte sisteme, necesitatea coordonării

funcţionării întergului ansamblu.

Observaţie: fiecare nivel apelează la baza de date a sistemului în funcţie de sarcinile

repartizate acestora, iar între niveluri există o puternică interacţiune (schimb de informaţii).

O structură de conducere ierarhizată multinivel (fig. 1.10) evidenţiază faptul că un proces

de complexitate medie-mare se descompune în subprocese conduse fiecare direct de către un

microcalculator regulator (MCR).

Fig. 1.10 Structură de conducere ierarhizată multinivel.

Primul nivel al ierarhiei, realizat cu regulatoare distincte, asigură conducerea numerică

directă a subproceselor, cu menţinerea regimurilor optime de funcţionare atâta timp cât

restricţiile locale nu sunt violate.

Al doilea nivel modifică criteriile de performanţă şi/sau restricţiile locale pentru primul nivel,

ca răspuns la modificările impuse de funcţionarea globală a procesului la performanţe optime.

Calculatorul de la nivelul al III-lea preia, ţinând seama că la primul nivel sunt mai multe

microcalculatoare-regulatoare, sarcina de coordonare în vederea optimizării întregului sistem.

Restricţii, obiective globale IV

III

II

I

Calculator

coordonator

MCR-1 MCR-2 MCR-n ………………………….

∑ 1 ∑ 2 ∑ n

Info

rmaţ

ii

Res

tric

ţii,

ob

iect

ive

Info

rmaţii

Restricţii,

ob

iective

Variabile

reglate Perturbaţii

Descompunerea sistemului în susbsisteme poate fi bazată pe considerente geografice sau pe

tipuri de echipamnete. În general procesele de mare complexitate sunt proiectate astfel încât pot

fi evidenţiate subprocese separat, cu interacţiuni slabe, rezultând procese parţial decuplate, cu

interacţiuni ce variază lent în timp.

Printre avantajele structurilor multinivel sunt de remarcat următoarele:

- reducerea efortului de calcul şi a cerinţelor de transmitere a datelor (deoarece taskurile

de coordonare sunt manevrate la nivelul coordonator la frecvenţă joasă);

- creşterea siguranţei în funcţionare a sistemului (cele mai mai multe taskuri de

conducere sunt proiectate a fi manipulate la nivel local iar subsistemele de la primul

nivel au o funcţionare cvasiindependentă);

- reducerea timpului de elaborare şi a costului ca urmare a faptului că algoritmii de

reglare şi sistemele de programare pot fi dezvoltate pas cu pas.

Exemplu de sistem de conducere multinivel: sistemul de conducere pentru sistemul

electroenergetic al navei. În acest caz, subsistemele generatoare de energie electrică şi de

distribuţie sunt proiectate ca susbsisteme semiindependente. Astfel, există o descompunere

naturală, determinată de considerente tehnologice la nivelul grupurilor producătoare de energie

electrică şi de considerente de de amplasare (geografice) la nivelul centralelor electrice, la navele

cu mai multe centrale electrice (staţii de distribuţie în cazul sitemeleor electroenergetice terestre).

O asemenea structură a sistemului electroenergetic este compatibilă cu organizarea multinivel a

sistemului de conducere.

Ierarhia de conducere multinivel presupune şi o ordonare în timp a tuturor activităţilor.

Perioada medie a acţiunii de conducere tinde să crească pe măsură ce ne depărtăm spre nivelul

ierarhic superior. În plus, oricare dintre regulatoare (calculatoare) dintr-o structură multinivel

poate include taskuri ce sunt executate cu frecvenţe diferite şi priorităţi diferite. Toate aceste

consideraţii motivează conceptul de ierarhie de conducere temporală în care comanda sau

problema elaborării deciziei este partiţionată în subprobleme având la bază diferite scări de timp

care reflectă:

- timpul cerut pentru a obţine informaţia pe baza căreia se elaborează comanda;

- timpul mediu între schimbările discrete ale perturbaţiilor;

- domeniul de timp asociat cu problema conducerii;

- considerente economice.

În cadrul structurilor de conducere ierarhizată pot fi evidenţiate următoarele aspecte esenţiale:

- o problema complexă de conducere este redusă la un set de subprobleme mai simple;

regulatoarele asociate cu subproblemele (subsistemele) sunt coordonate de nivelul

ierarhic superior astfel încât obiectivele şi restricţiile globale să fie satisfăcute;

- fiecare regulator asociat unui subsistem este destinat conducerii locale, satisfăcând

obiectivele şi restricţiile locale;

- acţiunea efectivă a regulatoarelor de la nivelul inferior simplifică sarcina regulatorului

(calculatorului) de la nivelul ierarhic superior prin simplificarea şi agregarea

modelelor asociate cu nivelul ierarhic superior;

- descompunerea taskurilor de conducere , corelată cu funcţiile propriu-zise şi cu timpul,

asigură alocarea raţională a acestora la diverse facilităţi de calcul din cadrul

sistemului, asigurând o utilizare efectivă a resurselor;

- arhitecturile distribuite pentru sistemele de informare, elaborarea comenzilor şi a

deciziilor sunt uşor compatibile cu descompunerea pe taskuri.

Structurile de sisteme de conducere ierarhizată şi distribuită pot fi aplicate atât proceselor cu

evoluţie continuă cât şi rpoceselor cu evoluţie discontinuă.

Categoria de sisteme distribuite de conducere cu microprocesor (μP) fac parte din

categoria sistemelor ierarhizate multinivel, având trei nivele de ierarhizare.

Primul nivel este constituit din subprocesele (ce compun un proces) de medie sau mare

complexitate, cel de-al doilea este constituit din regulatoare numerice multicanal, iar cel de-al

treilea nivel este reprezentat de un minicalculator coordonator şi consola operatorului de proces

(COP).

În funcţie de complexitatea procesului, de interacţiuniledintre procese în cadrul structurii

distribuite de conducere pot fi incluse mai multe sau mai puţine regulatoare cu funcţionare

cvasiindependentă sau cu funcţionare total interconectată. Sistemul de comunicaţie între

regulatoarele numerice şi nivelul ierarhic superior poate fi organizat în stea, pe magistrală

comună sau total interconectate.

În figura 1.11 se reprezintă o srtuctură de sistem distribuit la care comunicaţia se realizează în

stea:

Fig. 1.11 Sistem distribuit cu comunicaţie în stea

Comunicaţia între regulatoarele numerice se asigură prin intermediul nivelului coordonator. O

asemenea structură în stea se recomandă în condiţiile în care schimbul de informaţii între

regulatoare este minim. În cadrul unor asemenea configuraţii, funcţia de rezervare automată

asociată sistemelor distribuite de conducere este mai dificil de realizat.

MCR-1

MCR-2

Calculator

coordonator

MCR-3 C.O.P.

MCP-k

Cea mai răspândită structură de sistem distribuit de conducere este structura în cadrul căreia

comunicaţia între regulatoare (microcalculatoare regulatoare MCR) şi nivelul ierarhic superior se

realizează prin intermediul unei magistrale simple sau duble (fig. 1.12):

Comunicaţia se realizează prin cablu coaxial sau prin fibre optice. Fiecare

microcalculator- regulator (MCR) realizează funcţiile locale de reglare a unui număr de

parametri pentru fiecare subproces, îndeplinind astfel sarcini identice, cu o funcţionare

cvasiindependentă. Schimbul de informaţii cu nivelul ierarhic superior (consola operatorului

de proces COP, calculatorul de proces MCR) precum şi între regulatoare şi cu sistemul de

rezervare automată se realizează prin intermediul magistralei supuse controlorului de trafic.

O structură de sistem distribuit de conducere în care fiecare microcalculator-regulator MCR

îndeplineşte sarcini distincte în cadrul obiectivelor generale privind conducerea unui proces este

structura multiprocesortotal interconectată.

Fig. 1.12Sistem distribuit cu comunicaţie prin intermediul unei magistrale

În figura 1.13 este reprezentată o structură total interconectată a unui sistem distribuit de

conducere la care comunicaţia între procesoare se realizează prin intermediul unor unităţi locale

de comunicaţie (ULC), iar cu nivelul ierarhic superior prin intermediul unor unităţi globale de

comunicaţie (UGC). În cadrul acestei structuri sunt incluse, pe lângă regulatoarele numerice, şi

două procesoare cu funcţii speciale de control al traficului pe magistrală (PM) şi de testare şi

diagnosticare (PTD) a funcţionării întregului sistem.

Calculator

coordonator

C.O.P.

Sitem rezervare

automată

MCR-1 MCR-2 … … … … … …

MCR-2 MCR-2 MCR-n

Controlor

de trafic

P11 P12 P13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . P1n

Fig. 1.13 Structură distribuită total interconectată cu comunicaţii locale şi globale

Fiecare microcalculator preia sarcini precise, distincte, impunându-se un transfer important de

informaţii între ele; pot fi repartizate sarcini fiecărui procesor, a căror funcţionare în paralel

asigură performanţe înalte întregului sistem.

1.4 Sisteme tip SCADA (Supervisory, Control and Data Acquisition)

SCADA nu este o tehnologie specifică ci un tip de aplicaţie, orice aplicaţie care primeşte

date de la un sistem pentru a conduce automat sistemul.

O aplicaţie SCADA are două elemente:

1. Procesul/instalaţia /sistemul care trebuie monitorizat şi/sau condus;

2. O reţea de echipamente inteligente care interacţionează cu procesul/sistemul/instalaţia

prin intermediul unor senzori şi care controlează ieşirile. Această reţea, care este un

sistem SCADA, are abilitatea de a măsura, monitoriza şi conduce, local şi/sau de la

distanţă elemente specifice ale unui proces.

Se poate proiecta un sistem SCADA folosind câteva tipuri de tehnologii şi protocoale. Mai

întâi trebuie făcută o evaluare a necesitaţilor şi apoi se decide ce tip de sistem SCADA este cel

mai bun pentru procesul ce trebuie condus în mod automat .

De obicei, sistemele SCADA sunt folosite pentru a automatiza procese industriale

complexe acolo unde conducerea umană nu este practică, sisteme unde factorii ce intervin într-

un proces de condus sunt numeroşi sau au o evoluţie rapidă iar factorul uman nu poate conduce

confortabil. Sistemele SCADA sunt folosite aproape în orice domeniu industrial sau de

infrastructură, acolo unde automatizarea poate creşte eficienţa unui sistem.

Calculator

coordonator

PDT PM

UGC

U

MCR L

C

UGC

U

MCR L

C

UGC

U

MCR L

C

Sistemele SCADA pot furniza capabilităţi şi putere de calcul importante pentru a conduce

orice proces şi a monitoriza un număr mare de factori care intervin într-un proces:

- acces imediat şi în cantităţi mari la măsurări în toate punctele importante ale unui

proces;

- detectarea şi corectarea problemelor imediat ce ele apar;

- evoluţia măsurărilor în timp real;

- descoperirea şi eliminarea punctelor critice (gâtuirilor) şi ineficienţelor;

- conducerea unor procese extinse şi complexe cu un personal redus şi mai puţin

specializat.

Implementarea unui sistem SCADA deşi pare uşor nu este recomandabil să fie făcută

decât de personal cu înaltă calificare de la o firmă specializată consacrată sau de personal ce

a cumulat multă experienţă în domeniu. Altfel există riscuri importante privind:

- durata mult prea lungă de implementare;

- utilizarea ineficientă a resurselor , iar atuci când se doreşte inlocuirea sau upgradarea

sistemului costurile să fie enorme;

- ratarea opertunităţilor cu riscul ca pete câţiva ani tehnologia aleasă să fie depăşită.

1.4.1 Cum funcţionează un sistem SCADA.

Un sistem SCADA realizează patru funcţii:

1. achiziţii de date;

2. comunicaţii de date în reţea;

3. prezentarea (afişarea) datelor;

4. conducerea procesului.

Aceste funcţii sunt realizate cu ajutorul a 4 tipuri de componente SCADA:

1. Senzori (cu ieşire analogică sau digitală) şi relee de comandă care interacţionează

cu sistemul ce trebuie condus.

2. Unităţi telemăsurare (RTU – Remote Telemetry Units).

3. Unităţi principale (master) SCADA. Acestea sunt console de computer mai mari

care servesc ca procesor central pentru sistemul SCADA. Ele sunt prevăzute cu

interfeţe om-maşină ce interacţionează cu sistemul şi reglează automat sistemul condus

ca răspuns la semnalele date de senzori.

4. Reţeaua de comunicaţii care interconectează unităţile principale (master) ale

sistemului SCADA cu unităţile de telemăsurare (RTU) din teren (de pe cuprinsul navei

sau al unei unităţi industriale).

1.4.1.1 Achiziţia de date

Se presupune că se are în vedere un sistem mai complex decât o maşină cu o intrare şi o

ieşire. Sistemele SCADA pot monitoriza sisteme cu sute şi mii de senzori. Unii senzori măsoară

intrările în sistem, iar alţii ieşirile. Unii dintre senzori măsoară simple evenimente care pot fi

detectate ca un simplu comutator cuplat-decuplat, numiţi senzori cu intrări discrete (sau intrări

digitale). Practic, intrarile discrete sunt utilizate pentru a măsura stări simple ca: starea cuplat sau

decuplat a unui echipament electric, declanşarea unei alarme, o decuplare de la reţea, etc. Alţi

senzori măsoară situaţii mai complexe unde măsurarea exactă este importantă. Aceşti senzori

analogici pot detecta schimbări continue de tensiune sau de curent electric. Senzorii analogici

sunt folosiţi şi pentru măsurarea nivelului fluidelor în tancuri, nivelul tensiunii în baterii

electrice, temperaturi, presiuni sau alţi factori care pot fi măsuraţi într-un domeniu continuu de

intrări. Pentru majoritatea factorilor analogici un domeniu normal este definit între o valoare

minimă şi una maximă. Dacă domeniul definit este depăşit într-un sens sau altul, atunci va

declanşa un releu de alarmă. În sistemele mai avansate există 4 relee de declanşare a alarmei

definite astfel: mult sub, puţin sub, puţin peste şi mult peste.

1.4.1.2 Comunicaţia de date

Comunicaţia de date realizează transportul tuturor datelor colectate de la senzori la o locaţie

centrală. La început reţelele SCADA comunicau prin radio, modemuri sau linii seriale dedicate.

În prezent, tendinţa este de a vehicula datele pe ethernet . Din motive de securitate, datele

SCADA trebuie să fie vehiculate în reţele închise LAN/WAN fără o expunere a datelor sensibile

pe reţele deschise de internet.

Sistemele SCADA nu comunică pur şi simplu semnale electrice ci date codificate după un

protocol standard sau mediat. Senzorii şi releele de comandă sunt aparate electrice foarte simple

care nu pot, ele însele, genera sau interpreta un protocol de comunicaţie. De aceea sunt necesare

unităţi de telemetrie RTU ca interfaţă între senzori şi reţeaua SCADA. Unităţile de telemetrie

RTU codează intrările senzorilor într-un format protocol şi le transmite unităţii principale

(master) SCADA; pe de altă parte, unităţile RTU recepţionează semnalele de comndă în format

protocol de la unitatea principală (master) şi transmite semnale electrice releelor de comandă

corespunzătoare.

Alegerea corespunzătoare a unei unităţi RTU trebuie să urmărească câţiva factori:

- să aibă o capacitate suficientă pentru a suporta vehicularea datelor necesare în sistem şi

având în vedere eventuale extinderi ale sistemului dar, pe de altă parte, să nu fie

exagerată astfel încât să implice costuri exagerate şi inutile;

- să aibă o construcţie solidă şi care să corespundă condiţiilor de mediu navale sau

industriale specifice locului de amplasare;

- să aibă o alimenatre cu energie electrică sigură şi redundantă - cu alimentare de rezervă

de la baterii prin intermediul unor UPS-uri (Unintrerruptible Power Source) sau cu două

surse de alimentare de pe circuite diferite şi de la surse diferite;

- să aibă porturi de comunicaţie redundante – cu porturi seriale secundare sau cu modem

intern care să menţină unitatea RTU în funcţiune chiar dacă reţeaua LAN cade. În plus, o

unitate RTU cu porturi de comunicaţie multiple poate suporta o strategie de migraţie

LAN;

- să aibă o memorie nonvolatilă NVRAM suficientă pentru a păstra programul chiar şi când

alimenatarea cu energie electrică poate să cadă sau pentru a descărca (eventual de pe

reţeaua LAN) noi programe în vederea upgradării, fără vizite excesive pe diferite site-uri;

- să aibă un ceas precis în vederea înregistrării corecte a evenimentelor în jurnal;

- să aibă un modul „watch dog timer” care să asigure repornirea unităţii RTU după o

cădere de tensiune electrică.

1.4.1.3 Prezentarea (afişarea) datelor

Sistemele SCADA “raportează” operatorilor umani printr-un computer specializat, sub

diverse denumiri ca staţie master, interfaţă om-maşină (HMI-Human- Machine-Interface) sau

interfaţă om-computer (HCI – Human-Computer-Interface) starea întregului sistem. Această

unitate principală (master) constituie inima sistemului integrat SCADA pentru întregul

echipament.

O unitate principală (master) SCADA poate realiza, în principiu, următoarele funcţii:

- prezintă pe un singur ecran o vedere a întregului echipament monitorizat astfel încât să

arate cu siguranţă de 100% dacă ceva din sistem funcţionează anormal;

- monitorizează până la 1 milion de puncte de alarmă;

- prezintă mesaje (în limba engleză) detaliate care arată operatorilor ce trebuie să facă în

caz de avarie;

- filtrează alarmele în conformitate cu necesităţile cerute de diferiţi utilizatori; se pot

selecta alarmele care trebuie trimise imediat operatorilor (prin pager sau e-mail), cele care

să fie văzute local pe consola monitorului şi care să fie înscrise în jurnal în ordinea

apariţiei lor pentru listare şi analiză ulterioară;

- operatorii să poată vedea informaţiile pe care le vor fără a fi bombardaţi cu alarme

supărătoare.

La alegerea unei unităţi master trebuie avute în vedere, în principal, următoarele:

- să permită un răspuns flexibil şi programabil la semnalele de intrare ale senzorilor;

sistemul trebuie să ofere instrumente facile pentru programarea alarmelor soft şi a

comenzilor soft;

- să nu necesite personal de supraveghere 24 de ore în 7 zile ci să transmită semnale prin

pager sau e-mail tehnicienilor de întreţinere şi reparaţii;

- să afişeze informaţii detaliate, cu descriere completă a activităţilor în desfăşurare şi

cum pot fi ele manageriate;

- filtarea alarmelor supărătoare;

- să aibă capabilităţi de extindere pentru dezvoltări ulterioare ale procesului;

- să aibă un sistem de rezervă astfel încât, dacă unitatea master primară se defectează, o

unitate master secundară de pe reţea să intre automat în funcţiune fără nici o întrerupere

a monitorizării şi a comenzii funcţionării;

- să permită utilizarea unor diverse protocoale ale diverşilor furnizori astfel încât, dacă

furnizorul iniţial nu mai asigură service pentru produsele sale sau dacă dă faliment,

sistemul să poată fi utilizat sau upgradat oricând pe toată durata de funcţionare.

1.4.1.4 Comanda (conducerea) procesului

Sistemele SCADA reglează automat tot felul de procese industriale, intervenind în sensul

măririi vitezei procesului dacă acesta funcţionează prea lent sau dacă procesul permite sau în

sensul micşorării vitezei de lucru dacă acest lucru devine necesar precum şi oprirea procesului

dacă sistemul se defectează. Desigur că oferă şi posibilitatea de a modifica programul de

funcţionare automată. În esenţă un sistem SCADA poate ajusta sistemul manageriat în funcţie de

multiple semnale de intrare.

1.5 Automate programabile

1.5.1.Introducere

Orice automatizare (denumită în literatura de specialitate în limba engleză control) implică

conducerea unor sisteme dinamice având stări continue. Aceste sisteme sunt descrise de ecuaţii

diferenţiale şi au, în general, intrări şi ieşiri analogice. Conducerea acestor sisteme se realizează

cu calculatoare de proces echipate cu module de intrări/ieşiri analogice performante. Există

situaţii în care intrările, ieşirile şi stările unor sisteme pot fi modelate prin variabile binare. În

aceste cazuri, cerinţele impuse sistemelor de conducere sunt mai reduse, utilizându-se automate

programabile (AP).

Primele automate programabile (Programmable Logic Controllers-PLC) au fost introduse

în 1969 de către inginerii de la General Motors pentru a înlocui releele utilizate pentru

automatizarea liniilor de fabricaţie cu echipamente mai ieftine şi mai flexibile, sub denumirea de

MODICON (Modular Digital CONtroller). În anii 70 tehnologia de realizare a unităţilor centrale

ale AP (PLC) era dominată de procesoarele bit-slice (AMD 2901 şi 2903). Aproximativ prin

1973 AP au început să fie dotate cu facilităţi de comunicare. Un astfel de sistem a fost

MODICON MODBUS. Acum AP puteau comunica între ele şi se puteau situa la distanţă de

procesul condus. Prin anii ‚80 s-a încercat standardizarea comunicaţiilor utilizăndu-se MAP

(Manufactoring Automation Protocol) de la General Motors, apoi s-a introdus, ca variantă

europeană, PROFIBUS de către firma Siemens. Tot atunci s-a reuşit reducerea dimensiunilor

AP (astăzi pot atinge dimensiunile unui releu deşi un AP poate îngloba sute de relee), apariţia

limbajelor de programare simbolice şi a programelor de consolă care au făcut programarea mai

uşoară şi realizabilă prin intermediul calculatoarelor personale, care au înlocuit consolele de

programare utilizate până atunci.

Din punct de vedere software, cei mai mulţi dintre producătorii de AP au implementat la

început limbajul LAD (Ladder Diagram) care a fost dezvoltat în jurul unei reprezentări

schematice a circuitelor cu contacte şi relee. Pentru probleme simple de automatizare,

programarea în Ladder Diagram este ideală deoarece este intuitivă şi poate fi înţeleasă fără o

pregătire specială, după o scurtă instruire.

De la apariţia lor, AP s-au răspândit rapid în industrie devenind cele mai utilizate

echipamente. Succesul lor se datorează în primul rând preţului redus şi faptului că pot fi puse în

funcţiune şi eventual programate de personal fără o pregătire de nivel înalt în domeniul

informaticii.

AP sunt microcalculatoare simple, special construite pentru a rezolva, prin program, probleme

de logică secvenţială şi de a înlocui comanda automatizărilor secvenţială în logică cablată (cu

circuite logice şi relee). Aceste echipamente oferă, în general, mai puţine oportunităţi decât

calculatoarele informatice sau cele de proces dar pot fi utilizate foarte uşor de un personal mai

puţin specializat, datorită limbajelor de programare mai simple, de tipul limbajului cu relee,

limbajelor cu ecuaţii booleene sau a limbajelor grafice. Derularea unui program pe un AP este, în

general, de tip sincron ceeace elimină complicaţiile care apar în cazul multitaskingului.

Cea mai mare parte a AP sunt construite pentru a înlocui releele, ele lucrând cu variabile

booleene şi având unitatea centrală simplificată. S-au realiuat, însă, şi AP performante, de

complexitatea calculatoarelor de proces care oferă multe facilităţi şi care pot fi utilizate în

automatizări deosebit de complexe.

Deşi programarea AP este de competenţa nivelului de pregătire mediu, există tehnici de

programare structurată care măresc considerabil fiabilitatea programelor şi uşurează munca de

documentare a programelor.

1.5.2 Sisteme de informatică tehnică. Partea operativă şi partea de comandă a unei

automatizări

Orice sistem automatizat cuprinde două părţi: partea operativă (subsistemul de bază) şi partea

de comandă (fig. 1.14):

Fig. 1.14Structura unui sistem automatizat

Partea operativă este cea care acţionează asupra procesului propriu-zis şi cuprinde elemente

de acţionare ca: motoare electrice, pistoane hidraulice şi pneumatice, rezistenţe de încălzire,

electrovane, etc.

Partea de comandă este cea care emite comenzi către partea operativă şi primeşte

informaţia de reacţie în vederea coordonării acţiunilor. Elementul principal al părţii de

comandă este Unitatea de Prelucrare (UP), care realizează tratarea informaţiilor primite pe mai

multe căi şi elaborează, conform unui algoritm, comenzile pentru realizarea evoluţiei părţii

operative potrivit cerinţelor automatizării.

Parte

operativă

(PO)

Parte de

Comandă

(PC)

Comenzi

Informaţie

de la proces

Fig.1.15 Elementele componente ale părţii operative şi de comandă

Plasarea traductoarelor pe linia de separare dintre partea PO şi PC arată că traductoarele se

găsesc în imediata apropiere a procesului, dar informaţiile obţinute de la traductoare

suferă, de cele mei multe ori, transformări, în special filtrări, care au loc în UP.

Interfaţa DIALOG preia informaţiile de la operatorul uman. În cazul AP aceste interfeţe

se numesc panou operator (Operating Panel). Ele pot atinge complexitatea unui display de înaltă

rezoluţie fiind prevăzute cu o tastatură completă sau pot avea câteva taste şi unul sau două

rânduri pentru afişarea de text.

Interfaţa COMUNICAŢIE este destinată realizării schimbului de informaţii cu sisteme

similare, care sunt coordonate între ele sau cu calculatoare personale, pe care se monitorizează

procesul sau pe care rulează un program de consolă (pentru programarea UP). Această interfaţă

poate fi echipată cu procesor de comunicaţie, putându-se realiza prin intermediul ei reţele de

AP funcţionând la viteze mari.

Elementele de acţionare şi preacţionare sunt realizate în trei tehnologii: electrică,

hidraulică şi pneumatică. Exemple de elementele de acţionare electrice: motoare electrice cu

viteză constantă sau variabilă, electrovane proporţionale, rezistenţe de încălzire, capete de sudură

prin ultrasunete, capete de tăiere prin laser, etc. Elementele de preacţionare asociate acestora

sunt contactoarele şi variatoarele de viteză, prevăzute cu elemente de protecţie.

Traductoarele furnizează informaţia din proces detectând poziţii, viteze, acceleraţii,

presiuni, temperaturi, debite, forţe, etc. gama de traductoare utilizate în automatizarea proceselor

este din ce în ce mai variată şi cu performanţe din ce în ce mai bune.

1.5.3 Panouri de comandă şi circuite de siguranţă

Orice sistem automatizat necesită o interfaţă cu operatorul uman prin care acesta să poată

interveni în proces. Această intefaţă se numeşte panou de comandă. Sistemul trebuie să poată fi

comandat manual sau condus numai de către AP. Cele două posibilităţi pot fi selectate prin

intermediul unui comutator de pe panoul de comandă. Panoul trebuie să mai conţină indicatoare

luminoase (lămpi sau led-uri) care să arate starea elementelor componente ale sistemului. De

ELEMENTE DE

ACŢIONARE

PROCES

UP

COMUNICAŢIE

DIA

LOG

ELEMENTE DE

PREACŢIONARE

TRADUCTOARE

PO PC

exemplu dacă un electromotor este pornit sau oprit, dacă un nivel este depăşit sau nu, dacă un

element necesită întreţinere după un număr de porniri, etc.

Pe de altă parte, orice sistem automat este prevăzut cu circuite de siguranţă de forma unui

comutatore tip ciupercă ce întrerupe alimentarea întregului sistem de acţionare cu energie

electrică. Acest comutator poate fi plasat pe panoul de comandă dar şi în alte locuri.

Circuitele de siguranţă operează independent de AP, deşi semnalele de la acest circuit trebuie

să poată fi preluate în automat pentru a fi avute în vedere la efectuarea programului.

1.5.4 Tehnologii utilizate pentru realizarea unei automatizări

În principiu, pentru realizarea unei automatizări se pot utiliza mai multe soluţii:

- utilizarea unei tehnologii cablate (clasice) care presupune folosirea releelor electrice,

pneumatice sau hidraulice;

- utilizarea circuitelor integrate universale sau specializate pentru realizarea unor

sisteme dedicate;

- utilizarea automatelor programabile (AP);

- utilizarea calcvulatoarelor de proces (CP).

Domeniul de utilizare a uneia dintre soluţiile prezentate depinde de complexitatea

automatizării şi de numărul de echipamente identice. În figura 1. 16 este prezentat locul fiecărei

soluţii în realizarea unei automatizări.

Fig. 1.16 Realizarea unei automatizări în

funcţie de complexiatea ei şi de numărul

de echipamente

Din grafic rezultă următoarele:

- tehnologia cablată este utilizată pentru probleme în care complexitatea automatizării

este mică;

Rel

ee

Cal

cula

toar

e

de

pro

ces

Au

tom

ate

pro

gram

abile

Module electronice standard

Module electronice specializate

5

50

500

Nu

măr

ech

ipam

ente

Complexitatea automatizării

- AP se utilizează în cazul în care complexitatea automatizării este medie şi acolo unde

se cere flexibilitate;

- pentru un grad de complexitate ridicat se utilizează calculatoare de proces;

- utilizarea AP şi CP este recomandată dacă numărul de echipamente care urmează să

fie realizate nu depăşeşte 50;

- pentru un număr mai mare de 50 de echipamente identice se recomandă dezvoltarea

unei cercetări proprii care să permită elaborarea unor module specializate şi utilizarea

lor ca echipamente înglobate;

- există o suprapunere parţială a domeniilor de utilizare a soluţiilor de automatizare

deoarece realizarea unor AP performante permite folosirea lor în domeniul în care se

folosesc cu aceleaşi rezulate calculatoarele de proces.

1.6. Descrierea unei automatizări

Pentru conceperea, realizarea şi exploatarea unei automatizări este necesar să se realizeze o

descriere a comportării sale.

1.6.1 Descrierea unei automatizări cu ajutorul caietului de sarcini

Descrierea cea mai simplă, în limbajul curent, o constituie caietul de sarcini al unei

automatizări care enumeră ceea ce trebuie să facă sistemul în fiecare etapă, precizându-se şi

condiţiile pe care trebuie să le satisfacă în fiecare moment. Un asfel de caiet de sarcini este

însoţit de o schemă tehnologică a instalaţiei de automatizat.

Din cauza faptului că în practică automatizările de realizat sunt mult mai complexe, rezultă

caiete de sarcini greu de utilizat în programarea propriu-zisă. Ele sunt indispensabile pentru

utilizarea altor mijloace simbolice sau grafice care permit o exprimare mai concisă şi mai clară.

1.6.2 Descrierea simbolică sau grafică a unei automatizări

Descrierea simbolică sau grafică a unei automatizări se poate face în mai multe moduri:

- se pot folosi contactoare şi relee pentru a realiza, prin conectarea adecvată, diferite

funcţii logice;

- se pot utiliza variabile logice pentru a exprima combinaţiile complexe de condiţii sub

forma unor ecuaţii logice;

- se pot utiliza blocuri logice, care realizează diferite funcţii logice, iar prin

interconectarea lor vor rezulta acţiunile sistemului de comandă;

- se utilizează o metodă grafică numită GRAFCET, derivată din reţelele Petri.

Fiecare dintre modurile de descriere simbolică şi-a găsit reprezentarea sub forma unui limbaj

de programare al PLC(AP).

GRAFCET este limbajul grafic cel mai bine adaptat pentru descrierea unei automatizări

secvenţiale (el constituie obiectul de studiu pentru cei care proiectează sisteme automate). El

reprezintă o succesiune de etape într-un ciclu. Această reprezentare este denumită în literatura de

specialitate graf.

O etapă este reprezentată printr-un dreptunghi; etapa de pornire (etapa iniţială) este

reprezentată printr-un dreptunghi dublu.

Fiecărei etape i se asociază una sau mai multe acţiuni care se execută dacă etapa este activă.

Acţiunile asociate unei etape se scriu într-un alt dreptunghi, legat printr-o linie orizontală de

etapa respectivă.

Evoluţia grafului de la o etapă la alta este controlată de tranziţii dispuse între etape şi

reprezentate prin linii orizontale.

Fiecărei tranziţii i se asociază o condiţie logică de parcurgere. Această condiţie este scrisă în

dreptul tranziţiei.

În cazul în care condiţia logică ataşată tranziţiei este adevărată, tranziţia poate fi traversată

rezultând activarea etapei sau etapelor care urmează tranziţiei, dacă etapa sau etapele anterioare

sunt active.

În cursul evoluţiei în timp a unui graf se vor activa diferite etape, în funcţie de îndeplinirea

condiţiilor de parcurgere a tranziţiilor şi de starea anterioară a grafului. O etapă care este activă

la un moment dat este marcată printr-un jeton (punct) în interiorul dreptunghiului care reprezintă

etapa (fig. 2.1).

Figura 2.1 Elementele principale ale unui graf

Reprezentarea sub formă de graf poate fi făcută în mai multe moduri:

1 A1

2

C1

3

A2

A3

C2

C3

1

2

3

Graful caietului de sarcini, în care acţiunile şi condiţiile de parcurgere a tranziţiilor

sunt prezentate sub forma unor fraze din caietul de sarcini. Această reprezentare se

face imediat după ce caietul de sarcini este agreat de către beneficiar.

Graful acţiunilor, în care se pot reprezenta în graf acţiunile şi condiţiile de parcurgere

a tranziţiilor. Acest tip de graf se va elabora după ce s-au ales elementele de acţionare

şi traductoarele.

Graful de comandă, în care se pot reprezenta în graf semnalele de comandă generate

de automat în locul acţiunilor şi a semnalelor de la traductoare, pentru condiţiile de

parcurgere a tranziţiilor. Acest tip de graf se va elabora după ce s-au ales elemenbtele

de preacţionare. Graful de comandă este cel care se programează, dacă mediul de

programare permite utilizarea limbajului SFC (Sequential Function Chart – mijloc

destinat pentru structurarea şi organizarea unui program) sau este folosit pentru

elaborarea programului în cazul în care mediul de programare este mai puţin evoluat.

Observaţie: caietul de sarcini al unei automatizări şi descrierea sa sub formă grafică constituie

un punct de plecare pentru realizarea unui program pentru un PLC (AP). Dacă automatizarea este

complexă atunci, pe baza caietului de sarcini, trebuie întocmit un proiect al automatizării care să

cuprindă schema electrică completă (folosind un program CAD).

1.6.3 Clasificarea automatelor programabile

Dacă nu se iau în considerare structurile cu logică cablată, o automatizare secvenţială se poate

realiza cu două tipuri de automate programabile: automate programabile algoritmice şi automate

programabile vectoriale.

Cele algoritmice implementează maşinile algoritmice de stare (ASM) cu ajutorul memoriilor

de tip ROM (REPROM) sau se realizează ca structuri microprogramate a căror evoluţie în timp

este determinată de o secvenţă coerentă de microinstrucţiuni din memoria internă. Programarea

lor este destul de greoaie şi este făcută de un personal cu pregătire superioară.

Automatele programabile vectoriale sunt microcalculatoare special construite pentru tratarea

prin program a problemelor de logică secvenţială şi combinaţională. Ele sunt construite de

firme specializate (ex: Siemens) şi sunt foarte flexibile deoarece simulează structurile logice de

comandă printr-o configuraţie elastică, programabilă. Limbajele de programare ale acestor

automate sunt, în general, simple şi accesibile persoanelor care nu sunt familiarizate cu tehnici

specifice de informatică (pentru cele mai multe dintre AP vectoriale sunt implementate limbaje

similare unei logici cablate sau cu circuite imprimate).

În general se poate spune că formarea personalului pentru programarea şi utilizarea AP

vectoriale nu pune atâtea probleme ca cea a programatorilor pentru calculatoarelor de proces. Ca

urmare, le vom acorda atenţia.

Observaţie:

toate automatele programabile sunt special adaptate să funcţioneze într-un mediu

industrial cu o plajă largă de temperatură şi umiditate.

Ele sunt structuri fiabile şi uşor de interfaţat cu orice proces.

Au preţuri de cost relativ reduse faţă de calculatoarele de proces şi de aceea au o pondere

importantă în structurile de conducere automată.

1.6.3.1 Automate programabile vectoriale

Principiul de funcţionare al automatelor programabile vectoriale

Automatele programabile vectoriale (AP) sunt microcalculatoare simple care sunt

construite special pentru a trata prin program problemele de logică secvenţială.

Ele sunt folosite pentru a înlocui automatizările secvenţiale realizate cu contactoare şi relee.

Într-o formă generală, un AP poate fi considerat ca un echipament care permite legături

logice între un număr mare de intrări şi ieşiri, fără circuite de interfaţare suplimentare.

AP simulează software structuri de porţi logice integrate, substituind configuraţia cablată

printr-o structură programabilă.

Aceste sisteme oferă mai puţine facilităţi decât calculatoarele de proces sau cele informatice

dar pot fi utilizate de un personal mai puţin calificat datorită limbajelor orientate pe aplicaţii.

Derularea unui program pe un astfel de sistem este sincronă, ceea ce elimină multiplele

complicaţii ce apar în cazul programelor realizate cu mai multe fire.

AP lucrează doar cu variabile booleene având deci o unitate centrală simplă. Pentru aplicaţii

mai evoluate există în prezent AP de mare performanţă care se apropie de complexitatea

calculatoarelor, lucrând cu cuvinte de 8, 16 şi 32 biţi şi pot efectua operaţii aritmetice în virgulă

mobilă.

Pe piaţă sunt disponibile variate tipuri de AP, cu caracteristici ce variază de la un constructor

la altul (Siemens, ABB, Crouzet, Kontron,etc.). Se vor prezenta caracteristicile comune tuturor

AP.

Adesea, AP sunt clasificate în 3 categorii, în funcţie de numărul de intrări şi ieşiri cu care sunt

prevăzute:

AP de clasă redusă care au un număr mic de intrări şi ieşiri (16 – 128). Acestea sunt

echipamente simple, construite să lucreze fără echipamente auxiliare, odată ce

programul a fost încărcat. Sunt destinate să înlocuiască circuitele cu contactoare şi relee;

au un procesor simplu de 8 biţi, module de intrare/ieşire binare şi pot fi programate în

limbaje simple orientate pe aplicaţii;

AP de clasă medie care sunt construite să trateze aplicaţii care necesită între 100 şi 500

intrări/ieşiri. Ele se realizează cu procesoare mai performante de 8 sau 16 biţi şi pot fi

programate în limbaje de programare evoluate;

AP de clasă ridicată care pot trata mii de intrări/ieşiri. Ele se apropie de complexitatea

calculatoarelor de proces atât din punct de vedere al performanţelor şi al perifericelor

utilizate cât şi din punct de vedere al programării.

1.6.3.2 Structura şi modul de funcţionare al automatelor vectoriale

Arhitectura unui AP este foarte asemănătoare cu cea a unui microcalculator. Ea conţine o

unitate centrală de prelucrare (procesor), memorie, module de intrare/ieşire. Există şi

câteva deosebiri între structura unui AP şi cea a unui microcalculator.

O primă deosebire importantă se referă la memorie: în timp ce la calculatoarele informatice

şi de proces nu există nici o deosebire între memoria utilizată de sistem pentru programe şi

pentru date, la AP memoria utilizată pentru date şi cea pentru program este organizată la

adrese diferite. Această soluţie este impusă de faptul că de cele mai multe ori programele, odată

elaborate şi testate, sunt încărcate în automat şi nu sunt modificate şi deci pot fi memorate în

memorii ROM; în acest fel sunt mai bine protejate de eventualele întreruperi accidentale ale

alimentării cu energie electrică. Memoria pentru date, care este de tip RAM, este organizată

conceptual cu acces la nivel de bit şi este împărţită în 3 zone distincte (fig.3.1):

Zona rezervată pentru păstrarea imaginii intrărilor;

Zona rezervată pentru păstrarea imaginii ieşirilor;

Zona rezervată variabilelor de program şi de sistem.

Fig. 3.1 Memoria de date a AP

Fiecare bit al zonelor care memorează imaginea intrărilor şi ieşirilor este asociat de către

automat cu o intrare sau o ieşire binară. De aceea, programatorul nu trebuie să se preocupe de

realizarea de operaţii de intrare/ieşire, acesta lucrând doar cu 3 tipuri diferite de variabile: de

intrare, de ieşire şi interne. În general, aceste variabile sunt reperate prin simboluri care încep cu

litere prefixate diferit, de exemplu I pentru intrări, Q pentru ieşiri, V sau M pentru variabilele

interne, la automatele din seria SIMATIC.

Pentru elaborarea corectă a unui program, un utilizator trebuie să ştie că la sfârşitul fazei de

citire, zona de memorie de date (care conţine imaginea variabilelor de intrare) conţine starea

intrărilor automatului, iar la sfârşitul fazei de tratare utilizatorul trebuia să fi realizat setarea

Variabile de intrare

Variabile interne

Variabile de ieşire

Adresă de cuvânt

Adresă de bit

imaginii din memorie a ieşirilor (pentru ca acestea să poată fi transferate în faza de actualizare la

ieşirile automatului).

O altă deosebire constă în modul de execuţie a unui program. În timp ce la calculatoarele

de proces sau informatice un program (proces, task, aplicaţie) este activat de către sistemul de

operare şi se execută în regim monotasking sau multitasking începând de la prima instrucţiune

până la terminare, la AP se execută în regim monotasking un ciclu infinit care are trei faze(fig.

3.2):

Fig. 3.2 Ciclul unui automat vectorial simplu

În faza de citire a intrărilor, PIIT, sunt scanate intrările automatului şi are loc încărcarea

acestora în zona de memorie rezervată variabilelor de intrare.

În faza de tratare,PP, se execută instrucţiunile încărcate într-o zonă de memorie rezervată

programelor. Dacă în această zonă utilizatorul nu a încărcat nici un program, atunci se va executa

o singură instrucţiune NOP.

În faza de actualizare a ieşirilor, PIOT, se transferă spre ieşirile automatului o zonă de

memorie care conţine imaginile acestora în memoria automatului.

Operaţiile din fazele de citire intrări şi actualizare ieşiri se fac sub controlul sistemului de

operare care mai are ca sarcini gestionarea memoriei, gestionarea pornirilor la rece (cold

restart), şi la cald (warm restart) şi realizarea comunicaţiei cu alte sisteme.

Deci instrucţiunile prin care se realizează programarea unui automat nu cuprind instrucţiuni

de intrare/ieşire şi de aceea AP pot, în general, să funcţioneze fără unităţi periferice de tip

informatic (tastatură, display), aceste elemente fiind utilizate mai mult în procesul de

elaborare şi punere la punct a programelor.

Există trei moduri de pornire a unui automat: pornirea la rece (cold restart), pornirea la cald

(warm restart) şi pornirea fiebinte (hot restart).

La pornirea la rece, procesarea unui program începe cu prima instrucţiune a sa, cu valorile

variabilelor, imaginile I/O, temporizările şi contoarele iniţializate într-o stare predeterminată.

Pornirea la rece poate fi automată sau manuală.

La pornirea la cald procesarea unui program începe cu faza PIIT şi cu toate valorile de

memorie, timerele şi contoarele având valori predeterminate şi programate de utilizator.

La pornirea fierbinte sau imediată, programul este reluat de unde a fost întrerupt realizându-se

o salvare a întregului context al programului.

Citire intrări (Process

Image Input Table-PIIT)

Tratare (Processing

the Program – PP)

Actualizare ieşiri (Process

Image Output Table – PIIOT)

Toate automatele pot realiza porniri la rece şi la cald, iar pornirea fiebinte este implementată

doar la automatele de clasă mare.

Faza de tratare (PP) este cea în care se execută instrucţiunile programului scris de

utilizator. În această fază sunt folosite imaginile din memorie ale intrărilor şi ieşirilor

automatului. Transferul către ieşiri se realizează în ultima fază a ciclului. Actualizarea imaginilor

din memorie ale intrărilor se realizează întotdeauna la începutul ciclului.

Pentru ca AP să răspundă cât mai rapid la modificările din proces trebuie ca ciclul să fie cât

mai scurt posibil. Lungimea ciclului depinde de numărul de intrări şi ieşiri şi de numărul de

instrucţiunidin programul scris de utilizator. Trebuie deci ca ciclul unui AP să nu depăşească o

valoare critică pentru procesul controlat.

Pentru automatele mai complexe, la începutul unui ciclu, s-a introdus o fază de procesare

internă numită IP (internal Processing) în care se realizează operaţii specifice ca: gestionarea

cuvintelor din sistem, actualizarea valorii timpului, actualizarea stării lămpilor de pe panoul

automatului, citirea stării butoanelor de pe panou, etc.(fig. 3.3).

Fig. 3.3 Ciclu cu procesare internă

Unele firme realizează AP care au posibilitatea de a realiza ciclul într-un timp dat. Dacă ciclul

se termină mai repede decât timpul setat pentru ciclu, atunci se introduce o fază de aşteptare.

Pentru a îmbunătăţi sincronizarea dintre automat şi procesul condus, unele AP lucrează cu

cicluri în care operaţiile de intrare sau de ieşire sunt imbricate cu faza de tratare propriu-

zisă. Cu această organizare a ciclului, programarea AP este foarte mult simplificată deoarece

operaţiile de intrare/ieşire sunt implicite. În plus legătura cu exteriorul nu este afectată în

timpul fazei de tratare (fig. 3.4):

Fig. 3.4 Ciclu imbricat

Prin durată a ciclului Tciclu se înţelege timpul scurs între două lansări ale aceleiaşi părţi din

programul de aplicaţie. Cunoaşterea duratei ciclului pentru un program de automatizare este

foarte importantă pentru a putea preciza modul de răspuns al unui automat la informaţiile din

proces. Programarea structurată a unor astfel de dispozitive este greoaie şi s-au adus o serie de

îmbunătăţiri de unele firme.

IP PIIT PP PIOT

PIIT PP PIIT PP PIOT

Dacă se atribuie sistemului de operare şi sarcina apelării programelor utilizator, se poate

împărţi programul scris de utilizator în mai multe module, ceea ce permite înţelegerea mai uşoară

a programelor mari, modificarea mai uşoară, realizându-se premisele pentru structurarea

programelor.

Firma Siemens a realizat o asemenea încercare pentru automatele de clasă mijlocie şi mare

împărţind programele în mai multe blocuri (OB) care determină structura unui program şi care

sunt apelate de sistemul de operare. Aceste blocuri constituie interfaţa dintre sistemul de operare

şi programul utilizator. Fiecare bloc este apelat ciclic sau pe întreruperi generate de ceasul

sistemului sau de hardware. Execuţia unui bloc poate fi întreruptă de execuţia altui bloc, în

funcţie de prioritatea blocului. S-au adus şi modificări mecanismului de apelare a procedurilor în

sensul că s-au introdus apeluri de rutine cu blocuri de date proprii.

1.6.3.3 Modulele de intrare - ieşire ale AP

Legătura cu procesul este realizată la AP prin intermediul unor porturi paralel care au pe

fiecare bit structuri de adaptare şi izolare galvanică. Pentru intrările binare, se adaugă o

structură pe fiecare bit a portului prin care se realizează o adaptare şi o separare galvanică pentru

semnalul de intrare (fig. 3.5):

Fig. 3.5 Structură adăugată pe fiecare bit al portului de intrare

Starea unui contact este transformată într-o tensiune prin intermediul unei surse exterioare de

tensiune Ua care este diferită de U1 care alimentează structura hardware a AP. Rezistenţele R1 şi

R2 sunt rezistenţe de adaptare a nivelului (divizor de tensiune). Tensiunea redresată alimentează

o diodă dintr-un optocuplor OC. Dacă dioda din optocuplor este parcursă de curent (ceea ce

înseamnă că traductorul binar – contactul – conectat la intrarea AP este închis, tranzistorul din

OC este deschis, ceea ce înseamnă că la intrarea portului se află un zero logic deoarece

condensatorul C1 se descarcă pe rezistenţa directă a tranzistorului. În cazul în care traductorul

binar de intrare nu este închis, prin diodă nu va trece curent şi deci tranzistorul este închis, ceea

ce înseamnă că la intrarea portului se află un unu logic, condensatorul fiind încărcat. Rezistenţele

R2 şi R3 au rolul de a limita curenţii absorbiţi de sursă, iar rolul diodei Zenner DZ este de a fixa

un prag de la care să fie sensibilă intrarea; LED este un indicator luminos al stării intrării.

Ua

Ix,y R1

R2

N

R3 R4 R5

C1

Proces

Port AP

OC

DZ LED

Similar, se adaugă o structură pe fiecare bit a portului pentru ieşirile binare pe releu ale unui

AP (fig. 3.6):

Fig. 3.6 Structură adăugată pe fiecare bit al portului de ieşire

1.6.3.4 Panouri operator

Aceste dispozitive sunt utilizate pentru realizarea unor interfeţe cu utilizatorul. Sunt livrate

într-o gamă largă, de la simple ecrane alfa-numerice cu câteva rânduri şi un număr limitat de

taste până la ecrane grafice de mare rezoluţie şi tastaturi complete. Preţurile lor sunt ridicate în

special din cauza măsurilor care se iau pentru protecţia acestora împotriva deteriorărilor electrice

şi mecanice care au surse numeroase în mediul industrial. Unele firme înglobează în programele

de consolă şi posibilitatea configurării acestor dispozitive.

Este evident că odată cu creşterea complexităţii panourilor operator cresc şi costurile pentru

programele de configurare şi operare. Aceste programe oferă o mare varietate de primitive

grafice prin intermediul cărora se poate realiza o interfaţă prietenoasă.

În principiu, un panou –operator (OP – Operating Panel) este construit astfel încât să realizeze

o conversaţie periodică bidirecţionbală cu AP şi, în funcţie de datele citite sau transmise către

AP, să afişeze informaţii pentru utilizator sau AP să fie informat de starea tastelor funcţionale.

Conţinutul mesajelor se găseşte în memoria AP sau în memoria OP. Afişarea unui mesaj se

realizează atunci când anumiţi biţi din memoria automatului (numiţi biţi de validare a

mesajelor) sunt setaţi de către programul utilizator. Mesajele pot, pentru anumite OP, să conţină

câmpuri mixte de text şi date (de intrare sau de ieşire). În cazul OP mai complexe o mare parte

din informaţii se găsesc chiar în memoria OP.

Starea tastelor funcţionale de pe OP poate fi testată de AP deoarece, corespunzător tastelor de

pe OP, sunt definiţi anumiţi biţi din memoria AP care reprezintă imaginile acestor taste. Tastele

funcţionale pot fi folosite pentru navigarea, fără intervenţia AP, între mai multe ecrane al căror

conţinut este memorat chiar în OP.

R

A

D1

Port AP

OC

PA

Qx,y

Ua

R

D2

Proces

LED

Viteza de transfer a datelor, intervalul de timp după care are loc scanarea, mesajele şi biţii de

validare a mesajelor sunt stabiliţi în cadrul operaţiei numite operaţie de configurare. La

punerea în funcţiune a unor tipuri de OP, acestea citesc blocul de parametri din AP, testează dacă

aceste valori sunt valide şi îşi încep activitatea testând biţii de validare a mesajelor şi afişează

mesajele în funcţie de valorile acestor biţi.

Alte tipuri de OP trebuie configurate înainte de a fi puse în funcţiune, configurarea fiind o

operaţie asemănătoare cu programarea AP şi constând în introducerea conţinutului mesajelor,

definirea ecranelor şi a modului de navigare între ele, definirea câmpurilor mixte de pe ecrane,

etc. Fiind o operaţie destul de complcată, de cele mai multe ori, aceasta este rezolvată în cadrul

unor programe independente de programul de consolă a automatului.

2. Instalaţia de telecomandă, protecţie şi semnalizări motor principal (MP)

Instalaţia de telecomandă, protecţie şi semnalizări realizează comanda şi supravegherea

motorului principal de la distanţă (timonerie) sau, în situaţii speciale, de la postul local aflat în

compartimentul maşini (C.M.). Instalaţia de telecomandă asigură:

- lansarea motorului;

- reglarea turaţiei;

- oprirea motorului;

- inversarea sensului de rotaţie al arborelui portelice;

- semnalizarea depăşirii parametrilor nominali;

- protecţia motorului la apariţia unor avarii care pot pune în pericol funcţionarea

acestuia.

Diversitatea instalaţiilor de telecomandă, protecţie şi semnalizări existente este creată de

diferite firme constructoare care realizează motoare de propulsie pentru nave. Principiile după

care sunt construite şi scopul, fiind comun pentru toate variantele. În cele ce urmează se prezintă

două variante de instalaţii de telecomandă, protecţie şi semnalizări realizate pentru motorul de

propulsie de tip ALCO (licenţă S.U.A.), 3280 CP, 1000 rot/min, cuplat cu axul portelice

printr-un reductor inversor cu raportul de transmisie i = 5 şi pentru motorul de propulsie de tip

MAN (licenţă Germană), 8440 CP, 430 rot/min, cuplat cu arborele portelice printr-un reductor

nereversibil cu raportul de transmisie i = 2.

2.1. Motor principal de propulsie ALCO

2.1.1. Instalaţie pneumatică

Instalaţia pneumatică pentru comanda motorului principal este prezentată în figura 2.1.

Se prezintă, în continuare, elementele schemei pneumatice şi rolul lor funcţional pentru

telecomanda motorului principal.

Dispozitiv pneumo-electric PN-1. Este folosit pentru comanda pneumatică locală şi de la

distanţă (timonerie) a turaţiei motorului principal şi a reductorului. Acest dispozitiv realizează

următoarele funcţiuni:

- comandă reglarea turaţiei motorului;

- blochează protecţia şi semnalizarea pentru regimul de suprasarcină, valabil numai

pentru mersul “înainte” (poziţia manetei la limita extremă pentru a obţine turaţia

maximă);

- realizează telecomanda reductorului inversor, cu posibilitatea de blocaj pentru

interzicerea mersului în alt sens decât cel comandat;

- interzice lansarea motorului cu reductorul cuplat.

Pentru a realiza aceste funcţiuni, dispozitivul PN-1 este echipat cu un reductor de presiune

acţionat de maneta dispozitivului folosită pentru accelerarea sau decelerarea motorului.

Fig.2.1 – Schema instalaţiei pneumatice pentru telecomanda motorului principal

Pe poziţia “STOP” presiunea aerului de comandă a acceleraţiei este zero şi pe măsură ce se deplasează maneta din această poziţie presiunea creşte în limitele 0 – 3,2 bar. Această presiune este transmisă printr-un sistem de valvule la regulatorul de turaţie al motorului realizându-se accelerarea acestuia la creşterea presiunii şi decelerarea la scăderea presiunii atunci când maneta se deplasează spre poziţia “STOP”.

Pentru regimul de suprasarcină, valabil numai pe poziţiile “ÎNAINTE”, maneta se împinge în poziţia extremă. Pe această poziţie este blocată acţiunea protecţiei şi presiunea aerului de comandă, la ieşire, creşte peste valoarea nominală, până la 3,4– 3,8 bar.

Mişcările manetei se transmit mecanic unui ax cu came care acţionează patru ordine realizând: semnalizarea poziţiilor, STOP, ÎNAINTE, ÎNAPOI; indicarea locului de unde se comandă, LOCAL sau DISTANŢĂ; interzicerea lansării motorului cu reductorul cuplat.

Ordinea de închidere a contactelor microîntrerupătoarelor în funcţie de poziţiile manetei dispozitivului PN-1 este prezentată în tabelul 2.1.

Tabelul 17.1

Poziţia manetei PN-

1

MICROÎNTRERUPÃTOARE

I

ÎNAI

NTE

II

ÎNA

POI

III

Sup

ra-

sarc

ină

IV

Protecţ

ie

Relans

are

ÎNA

INT

E

Suprasarcină x x

Atenţie

suprasarcină x

100 % x

80 % x

. .

. .

. .

. .

. .

. .

. .

. .

. .

. .

Atenţie cuplare x

Reductor

necuplat

STOP x

ÎNA

PO

I

Reductor

necuplat

Atenţie cuplare x

10 % x

. .

. .

. .

. .

. .

. .

. .

. .

. .

. .

100 % x

Comutator pneumatic b5 – cu două poziţii: LOCAL (L) şi DISTANŢĂ (D). Acest comutator

permite trecerea aerului care comandă regulatorul de turaţie al motorului de la postul de comandă

locală sau de la postul de comandă de la distanţă (timonerie). În construcţia lui are înglobate

microîntrerupătoare prin care se semnalizează în punctele de comandă locul din care se

efectuează comanda motorului.

Electromagnetul s2 – este inclus în regulatorul de turaţie. La alimentarea acestui

electromagnet se descarcă uleiul din cilindrul de forţă al regulatorului de turaţie aducând

cremalierele pompelor de injecţie în poziţia de debit nul şi motorul se opreşte.

Comanda de acţionare a electromagnetului s2 se dă în una din următoarele situaţii:

- manual, prin apăsarea butonului STOP, atunci când se comandă oprirea voită a motorului;

- automat, când apare una din situaţiile:

a) întreruperea funcţionării exhaustoarelor de gaze;

b) presiunea uleiului de ungere a motorului a scăzut sub limita minimă treapta a II-a (1, 35 bar);

c) presiunea uleiului de ungere a reductorului a scăzut până la valoarea minimă treapta a

II-a (0, 5 bar).

Electrovalvula s1 – comandă circuitul de aer pentru alimentarea demarorului pneumatic. La

lansarea motorului se alimentează electrovalvula şi se deschide circuitul de aer spre demarorul

pneumatic şi aceasta execută rotirea motorului principal.

Electrovalvula s3 – în timpul funcţionării motorului, electrovalvula s3 este alimentată şi

deschide circuitul de aer de la unul din posturile de comandă la regulatorul de turaţie. Când se

comandă întreruperea alimentării electrovalvulei s3 se închide circuitul aerului de comandă spre

regulatorul de turaţie. La anularea presiunii aerului de comandă, regulatorul de turaţie menţine

turaţia motorului corespunzătoare mersului în gol.

Întreruperea alimentării electrovalvulei s3 urmată de trecerea motorului la turaţia de relanti se

realizează în următoarele situaţii:

- manual prin aducerea manetei de comandă PN – 1 pe poziţia STOP.

- automat când apare una din situaţiile:

a) temperatura apei de răcire a motorului a ajuns la limita maximă, treapta a II-a (810 C);

b) temperatura uleiului de ungere a motorului principal a ajuns la limita maximă,

treapta a II-a (920 C);

c) temperatura uleiului de ungere în lagărul axial al reductorului a ajuns la limita maximă

(800 C);

d) maneta de comandă (PN-1) s-a trecut pe poziţia ÎNAINTE sau ÎNAPOI dar nu s-a

confirmat cuplarea reductorului. Asemenea situaţii pot apare la trecerea bruscă de pe

poziţia STOP pe poziţia ÎNAINTE sau ÎNAPOI, precum şi la trecerea bruscă de pe

poziţiile ÎNAINTE pe poziţiile ÎNAPOI. În aceste situaţii electrovalvula s3 întrerupe

transmiterea aerului de comandă până la trecerea regimului tranzitoriu dat de timpul

necesar pentru umplerea cilindrilor de forţă, care execută cuplarea reductorului.

Electrovalvulele s4, s5 – prin intermediul lor se realizează o uşoară accelerare a motorului în

momentul cuplării reductorului. În funcţionare normală, electrovalvula s4 deschide circuitul care

permite trecerea aerului de comandă de la electrovalvula s3 iar electrovalvula s5 închide

circuitul. Aerul de comandă are circuitul deschis spre regulatorul de turaţie.

Când se comandă ÎNAINTE sau ÎNAPOI pe poziţia manetei “ATENŢIE CUPLARE” se

alimentează electrovalvulele s4, s5. Electrovalvula s4 blochează circuitul aerului de comandă şi

deschide o nouă cale care permite trecerea aerului de la electrovalvula s5.

Electrovalvula s5 permite trecerea aerului pe un alt circuit. Reductorul de presiune montat pe acest

circuit asigură o presiune de cca. 0,6 bar. sub acţiunea căreia motorul este accelerat uşor, peste turaţia

de mers în gol. Acest lucru este necesar pe durata cuplării reductorului pentru a prelua sarcina.

După confirmarea cuplării reductorului se întrerupe alimentarea electrovalvulelor s4, s5 şi se

revine la situaţia normală. Motorul urmăreşte comenzile de accelerare sau decelerare date din

postul de comandă.

Electrovalvulele 30, 31 – pentru comanda sertarului distribuitor în vederea cuplării

reductorului pentru mersul ÎNAINTE sau ÎNAPOI, după cum este alimentată electrovalvula 30

sau 31. Stabilirea electrovalvulei care este alimentată se face prin deplasarea corespunzătoare a

manetei PN-1 din postul de comandă.

2.1.2. Instalaţia electrică de forţă

În figura 17.2. se prezintă instalaţia electrică pentru telecomandă, protecţie şi semnalizări

motor principal. Figura 17.2. conţine 9 scheme care grupează elementele după rolul lor

funcţional.

Instalaţia de forţă, schema 1 din figura 2.2, conţine următoarele elemente:

m1 – motor de acţionare a pompei de preungere. Se pune în funcţiune prin închiderea

contactului releului 2 d8 şi se opreşte la întreruperea alimentării releului 2 d8.

m2 – motor de acţionare a pompei auxiliare pentru ungerea reductorului. Punerea sub

tensiune a schemei de comandă se face prin contactul releului 2 d8. Pe timpul

funcţionării motorului, traductoarele de presiune comandă pornirea la scăderea

presiunii până la o valoare minimă şi oprirea la atingerea valorii maxime a

presiunii.

m3,

m4

– electroventilatoare exhaustoare de gaze din carterul motorului. Sunt alimentate

în curent continuu la 24V. Pornirea şi oprirea este comandată de contactele

releului 2 d8. Funcţionează fără întrerupere pe toată durata de funcţionare a

motorului.

n1, – redresoare pentru alimentarea exhaustoarelor de gaze şi pentru alimentarea

n2 schemei de comandă, protecţie şi semnalizări pe trei circuite: A-B; C-D şi E-F.

2.1.3. Pregătirea pentru lansare

Principalele elemente ale schemei electrice de pregătire pentru lansare, prezentate în schema 2

din figura 17.2. sunt:

2d0 – releu pentru cuplarea tensiunii de alimentare a schemei de comandă. b5 – comutator pentru stabilirea locului de unde se dau comenzile: LOCAL

sau DISTANŢĂ. Un comutator se află la postul de comandă local iar al doilea, similar cu primul, se instalează în postul de comandă de la distanţă (timonerie).

2d1, 2d5 – relee alimentate atunci când comutatoarele b5 de la postul local şi din timonerie sunt pe poziţia LOCAL.

2d2, 2d6 – relee alimentate atunci când comutatoarele b5 din cele două posturi de comandă sunt fixate pe poziţia DISTANŢĂ.

b3 – buton pentru comanda pregătirii pentru lansare. Se montează atât la postul local de comandă cât şi la postul de comandă de la distanţă.

2d7,2d8a,2d8 – relee pentru pregătirea lansării.

La transferul comenzii, de exemplu de la postul local la distanţă, se pune comutatorul b5 din timonerie pe poziţia DISTANŢĂ (D) şi ca urmare perechile de relee: 2d1, 2d5 şi 2d2, 2d6 nu mai sunt în concordanţă fiind alimentate releele 2d1, 2d6. În această situaţie intră în funcţiune alarma sonoră care semnalizează această situaţie în cele două puncte de comandă. Alarma sonoră încetează atunci când şi la postul local de comandă se comută comutatorul b5 pe poziţia DISTANŢĂ.

La transferul comenzii, de exemplu de la postul local la distanţă, se pune comutatorul b5 din timonerie pe poziţia DISTANŢĂ (D) şi ca urmare perechile de relee: 2d1, 2d5 şi 2d2, 2d6 nu mai sunt în concordanţă fiind alimentate releele 2d1, 2d6. În această situaţie intră în funcţiune alarma sonoră care semnalizează această situaţie în cele două puncte de comandă. Alarma sonoră încetează atunci când şi la postul local de comandă se comută comutatorul b5 pe poziţia DISTANŢĂ.

Prin închiderea întrerupătorului b0 se aplică tensiunea de alimentare pentru schema electrică de telecomandă. În prima fază, la aplicarea tensiunii este alimentat releul 5d4 (schema 5) care în schema 2 din figura 17.2, închide contactul 5d4 (2-4) şi deschide contactul 5d4 (3-5).

Pornirea instalaţiei pentru pregătirea lansării se execută prin apăsarea pe butonul b3. Este alimentat releul 2d7 care prin închiderea contactului 2d7 (9-11) şi prin contactul închis 5d4 (2-4) realizează circuitul de automenţinere a alimentării releului 2d7, după încetarea apăsării pe butonul b3. Se închide contactul 2d7 (6-7) şi este alimentat releul 2d8a care la rândul său închide contactul 2d8a (6-7) prin care este alimentat releul 2d8.

Prin închiderea contactelor releului 2d8 sunt puse în funcţiune pompele de preungere şi

electroventilatoarele exhaustoare de gaze prezentate în schema 1 din figura 17.2.

După trecerea regimului tranzitoriu de pregătire a lansării se stabileşte presiunea uleiului de

ungere şi se închid contactele din circuitul releului 5d2, (schema 5). Este alimentat releul 5d2 şi

prin deschiderea contactului 5d2 (5-6) se întrerupe alimentarea releului 5d4. În schema 2 din

figura 17.2 se deschide contactul 5d4 (2-4) şi se întrerupe alimentarea releului 2d7 iar prin

închiderea contactului 5d4 (3-5) se menţine alimentarea releului 2d8a.

2.1.4. Lansarea motorului principal

Principalele elemente ale schemei electrice de lansare a motorului principal sunt prezentate

în schema 3 din figura 17.2.

Se consideră că lansarea motorului se face din postul de comandă local (comutatoarele b5

sunt fixate pe poziţia LOCAL).

Maneta dispozitivului de comandă PN-1 este fixată pe poziţia STOP. Pe această poziţie,

conform tabelului 17.1, este închis contactul microîntrerupătorului IV care permite efectuarea

lansării. De asemenea, în urma efectuării operaţiunii de pregătire a lansării sunt alimentate

contactoarele 1C1 – 1C4.

Prin contactul 1C1 (2-4) este alimentat releul 3d8 şi acesta închide contactele 3d8 (7-6)

pregătind circuitul de lansare şi 3d8 (9-11) (schema 6) prin care alimentează lămpile 6h9 în

timonerie şi 7h3 în PSCM şi se semnalizează “Comanda posibilă”.

Lansarea motorului se execută prin apăsarea butonului b1. Este alimentat releul 3d1 care

realizează:

- închide contactul 3d1 (2-4) prin care se alimentează electrovalvula s1 şi se deschide

circuitul de aer spre demarorul pneumatic. Demarorul roteşte motorul pentru pornire;

- se închide contactul 3d1 (6-8) (schema 5) şi este alimentat releul 5d5 care prin închiderea

contactului 5d5 (1-3) blochează acţiunea protecţiei şi îşi menţine acest contact închis cca. 5

secunde după încetarea alimentării acestui releu;

- se deschide contactul 3d1 (3-5) din circuitul releului 5d3 de oprire voită a motorului.

Demarorul funcţionează cât timp se menţine apăsarea pe butonul b1. Când motorul porneşte,

încetează apăsarea pe butonul b1.

La încetarea apăsării pe butonul b1 se întrerupe circuitul de alimentare a electrovalvulei s1 şi

a releului 5d5. Se închide circuitul de aer spre demaror şi prin deschiderea cu întârziere a

contactului 5d5 (1-3) se restabileşte acţiunea protecţiei.

De asemenea se închide contactul 3d1 (3-5) restabilind posibilitatea de oprire voită a

motorului.

La terminarea operaţiunii de lansare motorul funcţionează cu turaţia de mers în gol (relanti).

Presiunea aerului de comandă a acceleraţiei este zero, dispozitivul de comandă PN-1 este pe

poziţia STOP.

2.1.5. Cuplarea reductorului

După pornirea motorului cu turaţia de mers în gol este necesar să se menţină o anumită

perioadă în acest regim pentru încălzirea motorului înaintea cuplării sarcinii.

Pentru valori normale ale temperaturilor apei de răcire şi uleiului de ungere contactele

traductoarelor sunt închise, releele 4d4, 4d6, 4d10 (schema 4) sunt alimentate şi contactele

acestora din circuitul releului 5d1 sunt închise. Ca urmare acest releu este alimentat şi menţine

închis contactul 5d1 (1-3) din circuitul electrovalvulelor de cuplare a reductorului 30 şi 31.

Principalele elemente ale schemei de cuplare a reductorului sunt prezentate în schema 3 din

figura 17.2.

Cuplarea reductorului, de exemplu pentru mersul ÎNAINTE, se face prin împingerea

manetei dispozitivului de comandă PN-1 pe poziţia ATENŢIE CUPLARE. Corespunzător

acestei poziţii, conform tabelului 17.1., se închide contactul microîntrerupătorului I şi se

stabileşte circuitul de alimentare pentru releul 3d2 care execută:

- închide contactul 3d2 (2-4) şi prin contactele închise 5d4 (7-9), 3d6 (1-4), 5d1 (1-3) se

stabileşte circuitul de alimentare al electrovalvulei 30. Electrovalvula 30 permite trecerea uleiului

spre cilindrul de forţă care urmează să execute cuplarea reductorului pentru mers ÎNAINTE.

- închide contactul 3d2 (10-12) (schema 5) şi pe durata cuplării reductorului sunt

alimentate electrovalvulele s4, s5. Prin circuitul creat de electrovalvulele s4, s5 trece aer

spre regulatorul de turaţie la presiunea de cca. 0,6 bar. ceea ce permite o uşoară accelerare

a motorului pe durata cuplării, necesară pentru preluarea sarcinii.

- închide contactul 3d2 (6-8) care pregăteşte circuitul de acţionare la terminarea cuplării.

După efectuarea cuplării sertarul distribuitor se blochează la limita extremă şi închide

contactul microîntrerupătorului ÎNAINTE. Este alimentat releul 3d6 care realizează:

- deschide contactul 3d6 (1-4) şi întrerupe alimentarea electrovalvulei 30. Sertarul rămâne

blocat în poziţia extremă şi presiunea în cilindrul de forţă se menţine constantă.

- închide contactul 3d6 (6-7) şi alimentează releul 3d7.

Releul 3d7, cu temporizare cca. 15 secunde, deschide contactul 3d7 (1-4) şi întrerupe

alimentarea releului 3d6.

Realizarea presiunii normale de cuplare a reductorului pentru mers ÎNAINTE este sesizată

de traductorul de presiune care închide contactul din circuitul releului 3d4. Este alimentat releul

3d4 şi prin acţionarea contactelor sale execută:

- deschide contactul 3d4 (3-5) din circuitul releului de pornire 3d1 interzicând o nouă

comandă de pornire atâta timp cât reductorul este cuplat;

- deschide contactul 3d4 (7-9) (schema 5) şi se întrerupe alimentarea electrovalvulelor s4,

s5. Se închide circuitul de aer realizat pe durata cuplării şi se reface circuitul PN-1-s3-s4

– regulator de turaţie. În continuare aerul de comandă pentru modificarea turaţiei va fi dat

de deplasarea manetei dispozitivului de comandă PN-1;

- se închide contactul 3d4 (2-4) (schema 6) prin care se alimentează lampa de semnalizare

6h5 din timonerie, REDUCTOR CUPLAT ÎNAINTE.

De asemenea, după cuplarea reductorului se închide contactul b6 (schema 4) stabilind

circuitul de alimentare al releului 4d12 care execută:

- deschide contactul 4d12 (1-4) din circuitul releului 3d1, interzicând o nouă pornire cu

reductorul cuplat.

- deschide contactul 4d12 (11-8) (schema 6) şi în timonerie se stinge lampa de semnalizare

6h9, COMANDA POSIBILÃ.

- închide contactul 4d12 (7-6) (schema 8) şi la postul local se aprinde lampa 8h1,

REDUCTOR CUPLAT.

- 2.1.6. Funcţionarea motorului

- În continuare, prin deplasarea manetei dispozitivului de comandă se măreşte presiunea aerului de

comandă spre regulatorul de turaţie şi se obţine sporirea vitezei motorului care prin intermediul

reductorului antrenează axul portelice. Presiunea aerului de comandă variază în limitele 0 – 3,5 bar.

obţinându-se creşterea turaţiei de la valoarea de relanti la valoarea nominală.

- Dacă pe timpul funcţionării se doreşte schimbarea punctului de comandă, se aduce maneta

dispozitivului de comandă pe poziţia zero, turaţia scade la valoarea de relanti, după care se pune

comutatorul b5 pe poziţia DISTANŢĂ.

- Avertizarea sonoră intră în funcţiune şi avertizează în cele două puncte de comandă că s-a solicitat

schimbarea punctului de comandă. Atunci când şi în celălalt post de comandă se pune comutatorul b5

pe poziţia DISTANŢĂ avertizarea sonoră încetează şi în continuare comanda turaţiei motorului se

execută de la distanţă (timonerie).

- Pentru regimul de suprasarcină, valabil numai pentru mersul ÎNAINTE se împinge maneta

dispozitivului de comandă PN-1 până la limita extremă. Presiunea aerului de comandă creşte până la

3, 8 bar. şi turaţia motorului creşte peste valoarea nominală.

2.1.7. Oprirea motorului

Elementele schemei electrice care realizează oprirea motorului sunt prezentate în schema

5 din figura 17.2.

Pentru oprirea voită se apasă pe butonul b2, STOP. Prin apăsarea pe acest buton este

alimentat releul 5d3 care realizează:

- închide contactul 5d3 (5-7) şi se alimentează electromagnetul s2 care acţionează asupra

cremalierei pompelor de injecţie aducându-le în poziţia de debit nul. Prin această

operaţiune se întrerupe alimentarea cu combustibil şi motorul se opreşte;

- închide contactul 5d3 (9-11) şi întrucât este închis şi contactul 3d1 (3-5) se realizează un

circuit de autoalimentare a releului 5d3 la întreruperea apăsării pe butonul b2;

- închide contactul 5d3 (1-3) şi este alimentat releul 5d6.

La oprirea motorului se micşorează treptat presiunea uleiului de ungere şi schema de protecţie

acţionează similar cu situaţiile de avarie. Pentru a opri semnalizarea acestei situaţii ca o avarie,

releul 5d6 prin contactele sale execută:

- deschide contactul 5d6 (1-4) (schema 6) şi întrerupe alimentarea lămpii de semnalizare

6h1, ALARMA MP

- închide contactul 5d6 (schema 9) şi blochează alarma sonoră.

2.1.8. Protecţia şi semnalizarea funcţionării motorului

Prin circuitele de protecţie şi semnalizare se urmăresc:

a) valorile temperaturilor pentru:

- apă răcire motor principal;

- ulei ungere motor principal;

- ulei reductor;

- ulei lagăr axial.

b) valorile presiunilor pentru:

- ulei ungere motor principal;

- ulei comandă reductor;

- ulei ungere reductor.

Instalaţia electrică a traductoarelor şi releelor care acţionează pentru controlul acestor

parametrii este prezentată în schema 4.

În funcţie de gradul avariei, protecţia şi semnalizarea funcţionează în trei trepte.

Treapta I. Semnalizare.

Se semnalizează optic şi sonor la depăşirea parametrilor nominali atunci când apare una sau

mai multe din următoarele defecţiuni posibile:

a) presiunea uleiului de ungere a motorului principal a scăzut până la valoarea minimă,

treapta I. Se deschide contactul traductorului din circuitul releului 4d1 şi se întrerupe

alimentarea acestuia.

b) temperatura apei de răcire a motorului principal a crescut până la valoarea maximă, treapta

I. Traductorul de temperatură deschide contactul şi întrerupe alimentarea releului 4d3.

c) temperatura uleiului de ungere a MP a crescut până la valoarea maximă, treapta I.

Traductorul de temperatură deschide contactul şi se întrerupe alimentarea releului 4d5.

d) presiunea uleiului de comandă a reductorului a scăzut la valoarea minimă, treapta I.

Traductorul deschide contactul şi se întrerupe alimentarea releului 4d7.

e) Presiunea uleiului de ungere a reductorului a scăzut la valoarea minimă, treapta I.

Traductorul de presiune întrerupe alimentarea releului 4d8.

f) temperatura uleiului de ungere a reductorului a crescut peste limita normală. Traductorul

de temperatură întrerupe alimentarea releului 4d9.

Prin întreruperea alimentării releelor 4d1, 4d3, 4d5, 4d7, 4d8, 4d9, se execută:

- la postul de comandă locală (schema 8) se aprind lămpile de semnalizare: 8h2 “Tmax apă

răcire MP tr.I.”, 8h4 “Tmax ulei MP tr.I.”.

- la postul de comandă de la distanţă (schema 6) se aprind lămpile de semnalizare: 6h1

“Alarmă MP”, 6h3 “Alarmă reductor”.

- punerea în funcţiune a alarmei sonore în PSCM, postul local de comandă şi postul de

comandă de la distanţă – Alarma sonoră, prezentată în schema 9 intră în funcţiune la

deschiderea unui circuit sau mai multor circuite, din cele controlate. În situaţia normală

toate circuitele controlate sunt închise şi alarma sonoră nu funcţionează. La apariţia uneia

sau mai multe din defecţiunile corespunzătoare treptei I de protecţie, releele respective

întrerup circuitele şi pun în funcţiune semnalul sonor.

Treapta a II-a. Semnalizare şi reducerea automată a turaţiei la valoarea de relanti

Treapta a II-a funcţionează la apariţia unor defecţiuni sau mai multor defecţiuni din cele

menţionate mai jos:

a) temperatura apei de răcire a motorului principal a crescut până la valoarea maximă,

treapta a II-a. Traductorul de temperatură deschide contactul şi întrerupe alimentarea

releului 4d4.

b) temperatura uleiului de ungere a lagărului axial a ajuns la valoarea maximă admisă.

Traductorul de temperatură întrerupe alimentarea releului 4d10.

c) temperatura uleiului de ungere a MP a ajuns la valoarea maximă, treapta a II-a.

Traductorul de temperatură întrerupe alimentarea releului 4d6.

Prin întreruperea alimentării unuia sau mai multe din releele 4d4, 4d6, 4d10 se execută:

deschiderea contactelor acestor relee din circuitul releului 5d1 şi întreruperea alimentării

acestui releu. Ca rezultat se deschide contactul 5d1 (9-11) şi se întrerupe alimentarea

electrovalvulei s3. Electrovalvula închide circuitul aerului de comandă spre regulatorul de

turaţie şi la presiunea zero a aerului de comandă turaţia motorului se reduce până la

valoarea de relanti.

se deschid contactele acestor relee din circuitele controlate de alarma sonoră (schema 9)

şi alarma sonoră intră în funcţiune.

la postul local de comandă se aprind lămpile de semnalizare 8h3 “Tmax apă MP tr.II” şi

8h5 “Tmax ulei MP tr.II”.

la postul de comandă de la distanţă se aprind lămpile de semnalizare 6h2 “Avarie MP” şi

6h4 “Avarie reductor”.

Treapta a III-a. Semnalizare şi oprirea motorului

Treapta a III-a funcţionează la apariţia uneia din situaţiile posibile:

a) presiunea uleiului de ungere a MP a scăzut la valoarea minimă, treapta a II-a. Traductorul

de presiune întrerupe alimentarea releului 4d2.

b) presiunea uleiului de ungere a reductorului a scăzut la valoarea minimă, treapta a II-a.

Traductorul de presiune întrerupe alimentarea releului 4d11.

Prin întreruperea alimentării acestor relee se realizează:

întreruperea alimentării releului 5d2 (schema 5). Cu temporizare se închide contactul 5d2

(5-6) şi se alimentează releul 5d4. Temporizarea este necesară pentru ca acţiunea să se

producă numai în situaţiile în care cauza se menţine o anumită durată. Releul 5d4 fiind

alimentat realizează:

oprirea motorului. Se închide contactul 5d4 (6-8) prin care se alimentează

electromagnetul s2 de aducere a cremalierei pompelor de injecţie în poziţie de debit nul şi

motorul se opreşte.

decuplarea reductorului. Se deschide contactul 5d4 (7-9) şi se întrerupe alimentarea

electrovalvulelor 30 şi 31.

încetarea funcţionării pompelor de preungere şi electroventilatoarelor exhaustoare de gaz.

Se deschide contactul 5d4 (3-5) şi se întrerupe alimentarea releelor 2d8a şi 2d8. Se deschid

contactele releului 2d8 şi se întrerupe funcţionarea instalaţiilor de forţă (schema 1)

În acelaşi timp, prin contactele releelor 4d2 şi 4d11 se semnalizează la posturile de comandă

de la distanţă şi local această avarie:

la punctul de comandă local se aprinde lampa de semnalizare 8h7 “Pmin ulei MP tr.II”.

la punctul de comandă de la distanţă se aprind lămpile 6h2”Avarie MP” şi 6h4”Avarie

reductor”

funcţionează alarma sonoră la toate posturile de comandă.

După înlăturarea cauzelor, pentru o nouă pornire se efectuează toate manevrele prezentate

pentru pornirea normală a motorului.

În afara semnalizărilor pentru situaţii de avarie, schema mai conţine semnalizări care, în

funcţionarea normală a motorului indică anumite stări, cum sunt:

a) semnalizarea cuplării reductorului

– la mersul ÎNAINTE după terminarea cuplări reductorului se alimentează releul 3d4 şi prin

închiderea contactului 3d4 (2-4) se aprinde lampa de semnalizare 6h5”Reductor cuplat

înainte”.

– la mersul ÎNAPOI după terminarea cuplării reductorului se alimentează releul 3d5 şi prin

închiderea contactului 3d5 (2-4) se aprinde lampa de semnalizare 6h6”Reductor cuplat

înapoi”.

– la mersul ÎNAINTE sau ÎNAPOI după terminarea cuplării se închide contactul b6, este

alimentat releul 4d12 şi prin închiderea contactului 4d12 (6-7) se aprinde lampa

8h1”Reductor cuplat”.

b) semnalizarea locului de unde se comandă.

Atunci când poziţiile comutatoarelor b5 coincid la postul local şi la distanţă sunt alimentate

releele 2d1 şi 2d5 când se execută comanda din postul local sau releele 2d2 şi 2d6 dacă comanda

se execută de la distanţă. Semnalizarea locului din care se efectuează comanda se face:

la postul local prin aprinderea lămpilor de semnalizare 8h10 LOCAL sau 8h9

DISTANŢĂ.

la postul de comandă de la distanţă prin aprinderea lămpilor de semnalizare 6h7 LOCAL

sau 6h8 DISTANŢĂ.

la PSCM prin aprinderea lămpilor de semnalizare 7h1 LOCAL sau 7h2 DISTANŢĂ.

c) semnalizarea în situaţia în care de la unul din posturile de comandă se solicită

schimbarea punctului de comandă.

De exemplu, comanda se execută de la postul local şi de la timonerie se solicită transferul

comenzii la distanţă. Solicitarea se face prin fixarea comutatorului b5 de la timonerie pe poziţia

DISTANŢĂ. În această situaţie sunt alimentate releele 2d1 – 2d6 şi în schema 7 din figura 17.2

se închide contactul 2d1 (14-16) şi se deschide contactul 2d6 (5-6). Prin contactele închise 2d1

(14-16) şi 2d5 (5-6) se alimentează releul 7d1 care prin închiderea contactului 7d1 (6-7)

alimentează blocul de pâlpâire. Contactul de ieşire al acestui bloc se închide şi se deschide cu

intermitenţă şi în acelaşi mod va funcţiona şi releul 7d2.

Contactele releului 7d2 pun în funcţiune alarma sonoră intermitentă la postul de comandă

locală şi la postul de comandă de la distanţă.

Semnalizarea sonoră intermitentă încetează atunci când la postul local se pune comutatorul

b5 pe poziţia DISTANŢĂ, poziţie care coincide cu cea de la timonerie.

d) blocare alarme false.

La întreruperea voită a motorului, prin apăsarea pe butonul b2, scăderea presiunilor uleiului

de ungere ar urma să pună în funcţiune schema de protecţie şi semnalizare. Pentru blocarea

alarmei false acţionează, aşa cum s-a prezentat la subcapitolul 2.1.7., releul 5d6 şi prin contactele

sale se întrerupe semnalizarea.

2.1.9. Anularea protecţiei

În anumite situaţii este necesară anularea protecţiei pentru a împiedica scoaterea motorului

din funcţiune. O asemenea situaţie poate apare uneori şi la pornire, dacă timpul de întârziere la

deschidere al contactului 5d5 (1-3) care blochează acţiunea protecţiei la pornire nu este suficient

pentru ca presiunile uleiului de ungere pentru motor şi reductor să ajungă la valori peste limitele

minime corespunzătoare treptei a II-a.

Pentru anularea protecţiei se apasă pe butonul b4 (schema 5). Pe durata apăsării pe butonul

de anulare a protecţiei se realizează:

– închiderea contactului b4 (6-8) prin care se menţine alimentarea releului 5d2 interzicând

posibilitatea de oprire automată a motorului indiferent de situaţia contactelor schemei de

protecţie din circuitul său. De asemenea se blochează acţiunea de protecţie a releului

5d1.

– se deschide contactul b4 (3-5) (schema 5) şi se interzice posibilitatea de alimentare a

electromagnetului de oprire s2.

– se închide contactul b4 (2-4)2耀are scurtcircuitează contactul 3d8 (6-7) din circuitul

releului 3d1.

– se deschide contactul b4 (7-9) din circuitul releului 3d6.

Pe timpul apăsării butonului b4 acţiunea protecţiei este anulată. La încetarea apăsării schema

revine în poziţia avută înainte de apăsarea pe acest buton.

8) SEMNALIZARE LA PANOUL LOCAL M.P.

2.2. Instalaţia de telecomandă a motorului principal de propulsie MAN

Instalaţia de telecomandă, protecţie şi semnalizări prezentată corespunde unui compartiment maşini cu două motoare de propulsie de tip MAN: motorul principal babord (MP-Bb) şi motorul principal tribord (MP-Tb). Schema electrică de alimentare şi modulul de alarmă sunt comune pentru cele două motoare, iar instalaţiile de semnalizare şi protecţie fiind identice, se prezintă complet instalaţia pentru motorul babord şi pentru ambele motoare în situaţiile când schemele sunt comune.

Pentru uşurinţa înţelegerii şi a simbolizării aparatelor electrice cât şi pentru a păstra sistemul de notare folosit în documentaţia navei, instalaţia electrică de telecomandă, protecţie şi semnalizări este împărţită în mai multe scheme care reprezintă anumite funcţiuni numerotate în ordine, astfel:

1. Instalaţia electrică de alimentare - şi modulul de alarmă - 2 planşe. 2. Semnalizări motor principal treapta I - 3 planşe. 3. Semnalizări şi protecţie motor principal treapta a II-a şi a III-a - 3 planşe. 4. Semnalizări reductor, motor principal - 2 planşe. 5. Subtelegraf motor principal - 4 planşe.

Pentru fiecare schemă electrică aparţinând unui domeniu s-a început numerotarea coloanelor de la zero iar aparatele electrice (relee, traductoare, siguranţe, întrerupătoare) sunt notate cu numărul coloanei pe care se află.

Atunci când contactele unui releu dintr-o schemă sunt folosite în altă schemă, s-au adaptat notaţii corespunzătoare pentru identificare. De exemplu, pentru releul do din schema 2 care are un contact normal deschis în schema 1, notaţiile sunt:

– în schema 2 contactul normal deschis al releului do este notat 1.44 precizându-se că se află în schema 1 pe coloana 44.

– în schema 1 contactul este notat cu 2 do şi se înţelege că acest contact aparţine releului do

din schema 2.

2.2.1. Dispozitivul de comandă pneumatică

Lansarea motorului se realizează prin introducerea aerului din buteliile de lansare în cilindrii

motorului. Dispozitivul pneumo-electric de comandă de la distanţă este prezentat în figura 2.3.

Fig. 2.3- Dispozitiv de comandă

1. ventil principal de comandă (valvula L125);

2. aer de comandă pentru limitarea umplerii;

3. ventil de reglare fină pentru limitarea

umplerii;

4. buton oprire de avarie;

5. buton manevră rapidă;

6. buton de anulare a protecţie

Maneta de comandă a dispozitivului asigură manevra unei valvule notată în schema instalaţiei

pneumatice cu L 125. Poziţia A corespunde situaţiei STOP motor principal. Punerea în funcţiune

a motorului principal se realizează prin deplasarea manetei de comandă într-un sens sau altul

corespunzător mersului ÎNAINTE sau ÎNAPOI al motorului.

Deplasarea din A până în B corespunde lansării motorului pentru mers ÎNAINTE. Pe durata

deplasării din B în C se introduce aer de lansare în cilindrii motorului şi motorul este rotit pentru

pornire. Continuând deplasarea manetei de comandă, începând cu poziţia D se introduce şi

combustibil în cilindri. Când motorul a atins turaţia de aprindere, 65-70 rot/min, aprinderea

combustibilului asigură mişcarea. În punctul E pornirea s-a terminat şi se întrerupe aerul de

lansare.

În continuare, pentru creşterea turaţiei, se deplasează maneta de comandă pe domeniul F,

obţinându-se la capătul cursei, în G, turaţia maximă a motorului la mers ÎNAINTE. Pentru

inversarea sensului de rotaţie a arborelui portelice, antrenat de motor prin intermediul

reductorului nereversibil, se aduce maneta de comandă în poziţia A-STOP şi motorul se

opreşte. Deplasarea manetei de comandă din A în H fixează lansarea motorului pentru mersul

ÎNAPOI şi în continuare se parcurg aceleaşi etape ca în cazul prezentat pentru mersul înainte. În

poziţia K se obţine turaţia maximă la mersul ÎNAPOI.

În figura 7.4 se prezinta dagrama de functiuni pentru ventilul L125 manevrat prin deplasarea

manetei dispozitivului de comandă.

Fig. 2.4 Diagrama de funcţiuni pentru ventilul de comandă L 125

1. poziţia STOP; 2. reversare şi pornire fără combustibil; 3. pornire cu combustibil;

4. terminarea pornirii.

Variaţia turaţiei motorului MAN, ca şi în cazul motorului ALCO, se obţine prin modificarea presiunii aerului de comandă care se aplică regulatorului de turaţie al motorului. Valvula L 125

alimentată la presiunea de 7 bar., în funcţie de poziţia manetei dispozitivului de comandă, asigură:

- 0,7 bar. pentru turaţia minimă 130 rot/min.; - 4,2 bar. pentru turaţia maximă 450 rot/min.

În cazul defectării comenzii de la distanţă sau a automatizării este prevăzută şi posibilitatea funcţionării în regim de avarie. În acest regim comanda motorului se execută de la postul local aflat pe motor.

2.2.2. Instalaţia electrică de alimentare şi modulul de alarmă

Elementele instalaţiilor de supraveghere, semnalizare şi protecţie a motoarelor principale sunt montate în tabloul de semnalizări şi alarmă maşini (TSAM) dispus într-un compartiment P.C.C. climatizat, izolat de zgomotul şi temperaturile excesive din compartimentul maşini.

Schema electrică a instalaţiei de telecomandă, protecţie şi semnalizări este prezentată în figura 2.5. Instalaţia electrică de alimentare T.S.A.M. şi modulul de alarmă sunt prezentate în schema 1 din figura 2.5.

Alimentarea cu 3 x 220 V, 50 Hz, se face pe două circuite: unul din tabloul principal de distribuţie (T.P.D.) şi al doilea din tabloul de distribuţie la avarie (T.D.A.). În mod normal alimentarea se face din T.P.D. prin fixarea comutatorului b03 pe poziţia 1.

Staţiile de măsurarea a temperaturii, detectoarele de ceaţă şi iluminatul panoului frontal al tabloului T.S.A.M. se alimentează la 220 V pe circuite protejate cu siguranţe.

Circuitele de semnalizare şi protecţie sunt alimentate cu 24 V curent continuu obţinut de la redresorul format din transformatorul trifazat şi puntea redresoare.

Prezenţa tensiunii de 24 V c.c. este sesizată de releul d15 care prin închiderea contactului

d15(1-3) stabileşte alimentarea contactorului C16. Se închid contactele C16 (R-A), C16 (T-C) şi

se stabileşte alimentarea circuitelor de protecţie şi semnalizări de la redresor. Se deschid

contactele C16 (3-5), C16 (7-9) prin care se întrerupe alimentarea contactorului C17 şi a releului

d19.

În cazul în care se întrerupe alimentarea de la redresor, se întrerupe alimentarea contactorului

C16 şi automat sunt conectate circuitele de alimentare a contactorului C17 de la bateria de

automatizări şi a releului d19 de la tabloul de încărcat acumulatori T.I.A. Prin contactele C17

(R-A), C17 (T-C) circuitele importante pentru semnalizări şi protecţie treapta a II-a şi a III-a sunt

alimentate de la bateria de acumulatori iar modulul de alarmă este alimentat de la tabloul de

încărcat acumulatori prin închiderea contactelor d19 (2-4), d19 (14-16).

Schema electrică de semnalizare a prezenţei tensiunii de alimentare şi modulul de alarmă este

prezentată în schema 1, planşa 2/2.

Releul d44 controlează prezenţa tensiunii de la sursa de alimentare prin închiderea contactelor

d18 (1-3), d20 (1-3), precum şi a tensiunii de alimentare care se aplică circuitelor de semnalizare

şi protecţie, prin închiderea contactelor: 2do (1-3) - semnalizare treapta I, 3do (1-3) - semnalizare

treapta a II-a şi a III-a, 4do (1-3) - semnalizare reductor, 5do (1-3) - alimentare subtelegraf MP.

În situaţia normală, când toate circuitele sunt alimentate, contactele din circuitul releului d44

sunt închise şi se realizează alimentarea releului.

Releul d45 controlează alimentarea circuitelor de protecţie pentru comanda ventilelor STOP

motor principal şi comanda electromagnetului de reducere a turaţiei. Prezenţa tensiunii de

alimentare este sesizată de releele d41, d44 (schema3) care închid contactele 3d41 (1-3) din

circuitul releului d45. Stabilind alimentarea acestuia.

Situaţia fiecărui circuit este controlată de câte două relee şi o lampă de semnalizare, astfel:

alimentare 24Vc.c. de la redresor, d15 (C16), d51 şi lampa h53; alimentarea circuitelor de

protecţie motor Bb, d45, d46 şi lampa h54; alimentare module de semnalizare d44, d52 şi lampa

h56.

La funcţionarea normală sunt alimentate releele d15, d44 şi d45, contactele comutatoare de

acestor relee din circuitele lămpilor de semnalizare sunt în poziţia 6-7 şi lămpile sunt stinse. De

asemenea sunt închise contactele d45 (1-3), C16 (2-4), d44 (1-3) şi releul d60 este alimentat

întrucât, aşa cum se va prezenta ulterior, şi celelalte contacte din circuitul releului d60 sunt

închise.

Releul d60 deschide contactul d60 (1-4) din circuitul releului d64 şi întrerupe funcţionarea

acestuia. Releul d64 este un releu de pâlpâire realizat cu un releu obişnuit şi o schemă cu

tranzistori astfel încât la alimentarea acestuia contactele lui se închid şi se deschid cu

intermitenţă obţinându-se întreruperi periodice de scurtă durată ale semnalului luminos sau

acustic produs de surse alimentate prin contactele acestui releu. Contactele releului d64 sunt

multiplicate de releul d66.

Întrucât semnalizarea avariei este asemănătoare pe toate circuitele controlate, se prezintă,

pentru exemplificare, circuitul care controlează alimentarea pentru modulele de semnalizare.

La dispariţia uneia sau mai multe din tensiunile controlate, se deschide unul sau mai multe

contacte din circuitul releului d44. Prin întreruperea alimentării releului d44 se realizează: se

deschide contactul d44 (1-3) şi se întrerupe alimentarea releului d60, se închide d60 (1-4) şi este pus

în funcţiune releul de pâlpâire d64, în circuitul lămpi de semnalizare h56”Alimentare module de

semnalizare” se comută contactul d44 în poziţia 6-5 şi prin contactul închis d52 (5-6) lampa de

semnalizare este conectată la bara alimentată de contactul releului d64. Lampa funcţionează cu

pâlpâire indicând întreruperea alimentării modulelor de semnalizare. De asemenea prin întreruperea

releului d60 se închide contactul d60 (11-8), intră în funcţiune alarma sonoră locală h72 iar prin

contactele releului d66 funcţionează cu intermitenţă semnalizarea sonoră în compartimentul maşini,

h73.

După constatarea avariei se apasă pe butonul b70 de anulare a alarmei acustice. Prin apăsarea

pe acest buton este alimentat releul d70, se închide contactul d70 (1-3) şi prin contactul închis

d44 (11-8) este alimentat releul d52 care realizează: închide contactul d52 (11-9) de

automenţinere după încetarea apăsării pe butonul b70, închide contactul d52 (1-3) şi restabileşte

circuitul de alimentare al releului d60, comută contactul din circuitul lămpi de semnalizare în

poziţia d52 (6-7). Ca rezultat încetează funcţionarea semnalului acustic iar lampa de semnalizare

h56 funcţionează cu lumină continuă. Această situaţie se menţine atât timp cât durează avaria. La

înlăturarea avariei este din nou alimentat releul d44, care prin acţionarea contactelor sale

întrerupe alimentarea releului d52, întrerupe funcţionarea lămpii de semnalizare iar alimentarea

releului d60 se menţine prin contactul d44 (1-3).

Pentru verificarea lămpilor de semnalizare se apasă pe butonul b68, este alimentat releul d68

şi prin închiderea contactului d68 (2-4) se aplică tensiunea la bara la care, în situaţia normală,

prin comutarea contactului d44 în poziţia 6-7, este conectată lampa de semnalizare. Situaţia fiind

normală pe toate circuitele controlate, lămpile de semnalizare sunt conectate la o bară comună

prin contactele 6-7 şi se aprind la apăsarea pe butonul b68. La încetarea apăsării pe acest buton

se sting şi lămpile de semnalizare.

Întrucât în schemele de semnalizări sunt necesare mai multe contacte, multiplicarea acestora

se realizează punându-se în paralel mai multe relee: d66-d67 contactele releului de pâlpâire,

d68-d69 contactele releului de verificare lămpi, d70-d71 contactele releului de anulare a

semnalului acustic.

2.2.3. Semnalizări MP, treapta I

În schema 2 din figura 7.5 este reprezentată instalaţia electricã de semnalizări treapta I. În

regim normal de funcţionare contactele traductoarelor f. care controlează parametrii motorului,

prezentaţi în schemã sunt închise şi sunt alimentate releele aflate pe circuitele traductoarelor.

Întrucât atunci când motorul este oprit presiunile sunt nule iar după pornire este necesară a

anumită durată pentru ca presiunile să ajungă la valorile nominale, în această perioadă releele de

semnalizare de pe circuitele de controlul presiunii pentru a nu semnaliza situaţia ca avarie, sunt

alimentate prin contactul închis al butonului b44”Anulare semnal acustic”. După un timp,

suficient pentru stabilirea presiunilor normale, contactele traductoarelor de presiune se închid şi

prin apăsarea pe butonul b44, cu reţinere în poziţia apăsat, se activeazã schema de semnalizare.

Releele de semnalizare sunt alimentate prin contactele traductoarelor care controlează presiunile.

În situaţia în care unul sau mai mulţi parametrii controlaţi depăşesc limitele normale, se

deschid contactele traductoarelor şi este pusă în funcţiune semnalizarea acustică şi optică.

Semnalizarea acustică locală în compartimentul TSAM (h47) şi la distanţă în compartimentul

maşini (h73) avertizează personalul despre depăşirea limitelor normale ale unuia sau mai mulţi

parametri controlaţi. Identificarea parametrului sau parametrilor care au depăşit limitele normale

se realizează prin semnalizare optică cu pâlpâire individuală pentru fiecare din circuitele

controlate (lămpile de semnalizare h52÷h71).

Funcţionarea circuitelor de semnalizare pentru parametrii controlaţi de schema de protecţie şi

semnalizare treapta I este aceeaşi. Pentru exemplificare se prezintă primul circuit care

controlează”presiunea diferenţială maximă filtru automat ulei de ungere”. Pentru valoarea

normală a presiunii diferenţiale contactul traductorului f.01 este închis şi este alimentat releul

do1. Se închide contactul do1 (1-3) din circuitul releului d48 şi pentru că situaţia este normală pe

toate circuitele de semnalizare controlate de releul d48 sunt închise toate contactele înseriate cu

do1 (1-3) având ca urmare alimentarea releului d48. Releul d48 alimentat în situaţia normală

închide contactul său 1d48 (1-3) aflat în schema 1 pe coloana 60 şi menţine alimentarea releului

de alarmă d60. De asemenea se deschide contactul do1 (11-8) din circuitul releului do2 şi se

comută contactul do1 din circuitul lămpii de semnalizare h52”Presiune diferenţială maximă filtru

ulei de ungere” pe poziţia 6-7. Lampa de semnalizare nu funcţionează. Situaţia fiind normală pe

toate circuitele, contactele traductoarele sunt închise, releele corespunzătoare fiecărui circuit sunt

alimentate şi contactele acestora din circuitele lămpilor de semnalizare sunt comutate în poziţia

6-7 în care lămpile de semnalizare h52÷h71 sunt stinse. Pentru verificarea lămpilor de

semnalizare se apasă pe butonul 1.b68 (cifra 1 scrisă înaintea simbolului indică faptul că acest

buton se află în schema 1). Prin apăsarea pe acest buton este alimentat d68 (schema1) şi se

închide contactul 1d68. prin care se pune sub tensiune linia comună la care, prin contactele 6-7,

sunt conectate toate lămpile de semnalizare. Aprinderea lămpilor de semnalizare indică starea

normală de funcţionare a acestora.

Urmărind în continuare circuitul ales pentru exemplificare, atunci când presiunea diferenţială

de ulei depăşeşte limitele normale, se deschide contactul traductorului f01 şi se întrerupe

alimentarea releului do1 care realizează: deschide contactul do1 (1-3) prin care întrerupe

alimentarea releului d48., închide contactul do1 (8-11) din circuitul releului do2, comută

contactul do1 din circuitul lămpii de semnalizare h52 în poziţia 6-5. Prin întreruperea alimentării

releului d48 se pune în funcţiune modulul se alarmă prezentat în schema 1., astfel: se întrerupe

alimentarea releului d60 prin deschiderea contactului 1d48 (1-3) se închid contactele d60 (1-4),

care pune în funcţiune releul de pâlpâire d64, şi d60 (11-8) care pune în funcţiune alarma sonoră

locală. De asemenea prin contactul releului d64 (6-7) sunt alimentate releele d66-67 de

multiplicare a contactelor. Funcţionează cu intermitentă alarma sonoră în compartimentul maşini

iar prin contactul 1d66 se aplică semnal de tensiune intermitent liniei la care este conectată

lampa h52 prin contactele închise do1 (5-6), do2 (5-6).

Semnalizarea sonoră indică starea de avarie iar aprinderea cu pâlpâire a lămpii h52 arată

parametrul care a depăşit limitele normale.

După identificarea circuitului de semnalizare a avariei, operatorul comandă anularea

semnalului acustic prin apăsarea butonului b70 din schema 1 (modulul de alarmă). Este alimentat

releul d70-71 de anulare a semnalului acustic, se închide contactul 1d70 (6-8) şi este alimentat

releul do2 care realizează: închide contactul do2 (9-11) de automenţinere a alimentării după

încetarea apăsării pe butonul b70, închide contactul do2 (1-3) şi restabileşte circuitul de

alimentare al releului d48, comută contactul do2 din circuitul lămpii de semnalizare h52 în

poziţia 6-7. Prin alimentarea releului d48. şi închiderea contactului 1d48 (1-3) se restabileşte

alimentarea releului d60 şi încetează funcţionarea alarmei sonore precum şi a releului de

pâlpâire. Lampa de semnalizare h52 funcţionează cu lumină continuă, fiind conectată prin

contactele do1 (5-6) şi do2 (6-7) la tensiunea de alimentare. Funcţionarea lămpii se menţine pe

toată durata în care presiunea diferenţială de ulei este în afara limitelor normale. După revenirea

parametrului controlat în limitele normale, se închide contactul traductorului fo1, este alimentat

releul do1 şi schema revine la situaţia iniţială. Se deschide contactul do1 (11-8) şi se întrerupe

alimentarea releului do2, se comută contactul do1 din circuitul lămpii de semnalizare h52 în

poziţia 6-7 şi lampa se stinge, se închide contactul do1 (1-3) din circuitul releului de alarmă d48.

Întrucât sunt multe circuite de semnalizare, în schemă s-au folosit două relee de alarmă, d48,

d51 a căror funcţionare este identică şi care acţionează prin intermediul modului de alarmă

prezentat în schema 1. Contactele acestor relee 1d48 (1-3), 1d51 (1-3) sunt înseriate în circuitul

de alimentare al releului d60 prin intermediul căruia se pune în funcţiune alarma sonoră şi releul

de pâlpâire d 64.

2.2.4. Semnalizare şi protecţie motor principal treapta a II-a şi a III-a

Instalaţia de semnalizare şi protecţie motor principal treapta a II-a şi a III-a este prezentată în

schema 3 din fig.7.5 şi conţine 3 planşe.

Treapta a II-a semnalizare şi reducerea turaţiei acţionează la depăşirea limitelor normale

pentru următorii parametrii:

- temperatură maximă apă răcire MP (releul d 23 şi lampa de semnalizare h24);

- temperatură maximă ulei ungere MP (releul d25 şi lampa de semnalizare h26);

- temperatură maximă gaze evacuare MP (releul d27 şi lampa de semnalizare h28);

- suprasarcină MP (releul d29 şi lampa de semnalizare h30).

În situaţia normală, contactele traductoarelor care măsoară parametrii controlaţi sunt normal

deschise, releele de pe aceste circuite nu sunt alimentate şi lămpile de semnalizare sunt stinse.

La depăşirea limitelor normale, de exemplu pentru temperatura apei de răcire MP, se închide

contactul traductorului f23, este alimentat releul d23 şi lampa de semnalizare h24 “Temperatură

maximă răcire MP”. Releul d23 închide contactul d23 (1-3) prin care este alimentat releul d34 şi

contactul d23 (6-7) prin care conectează semnalizarea de alarmă în timonerie. Releul d34 fiind

alimentat anclanşează cu temporizare. Temporizarea este necesară pentru a evita acţiunea

releului la şocuri de scurtă durată. După un timp, stabilit de temporizarea releului, se închide

contactul d34 (7-6) de automenţinere a alimentării şi contactul d34 (9-11) prin care este alimentat

releul d40. Releul d40 realizează: închide contactele d40 (2-4), d40 (14-16) şi stabileşte circuitul

de alimentare al electrovalvulei s46 de reducere a turaţiei, în schema 5 (subtelegraf MP) închide

contactul 3d40 (16-18) şi pe panoul de semnalizare MP - Bb se aprinde lampa h30 “Reducere

turaţiei MP - Bb”, în schema 4 (semnalizări reductor) se deschide contactul 3d40 (11-8) şi este

pus în funcţiune circuitul de semnalizare format din releele d13 şi d14 a cărui funcţionare este

identică cu cea prezentată pentru semnalizare treapta I-a. Se întrerupe alimentarea releului d21

prin deschiderea contactului d13 (1-3). Releul d21, la rândul său, întrerupe alimentarea releului

d60 din schema 1 (modulul de alarmă) prin deschiderea contactului 4d21 (1-3). Prin contactele

releului d60 este pusă în funcţiune alarma sonoră şi este alimentat releul de pâlpâire. Prin

contactele de multiplicare ale releului d66 funcţionează cu intermitenţă alarma sonoră în

compartimentul maşini şi în schema 4 (semnalizări reductor) se aprinde cu pâlpâire lampa de

semnalizare h31 “Reducere sarcină MP”.

Ca şi în cazul schemei de semnalizare treapta I-a, întreruperea semnalului acustic se face prin

apăsarea pe butonul b70 din schema 1 (modulul de alarmă). După reducerea automată a sarcinii

ca urmare a acţiunii protecţiei, schema rămâne blocată pe această poziţie atât timp cât

electrovalula s46 este alimentată.

Pentru deblocare şi repunerea motorului în funcţionare normală, se apasă pe butonul b36

(schema 3 din fig.17.5). Prin apăsarea pe acest buton se întrerupe alimentarea releului d34 care la

rândul său întrerupe alimentarea releului d40. Se întrerupe alimentarea electrovalvulei s46 şi

încetează funcţionarea semnalizării optice a avariei prin închiderea contactului 3d40 (11-8) şi

restabilirea alimentării releului d13 din schema 4 (semnalizări reductor MP).

În mod asemănător funcţionează şi celelalte circuite pentru parametrii controlaţi pe treapta a

II-a de semnalizare şi reducere automată a turaţiei.

Treapta a III-a semnalizare şi oprirea motorului acţionează la depăşirea limitelor normale

pentru următorii parametrii:

- supraturaţiei MP (releul d01 şi lampa de semnalizare h02);

- presiune minimă ulei ungere MP (releul d07 şi lampa de semnalizare h08);

- presiune minimă ulei ungere T.S. (releul do9 şi lampa de semnalizare h10);

- ceaţă ulei carter MP (releul d11 şi lampa de semnalizare h12);

- presiune minimă apă răcire intrare cilindrii MP (releul d13 şi lampa de semnalizare

h14);

- presiune minimă apă răcire intrare injectoare MP (releul d15 şi lampa de semnalizare

h16);

- temperatură maximă aer supraalimentare MP (releul d17 şi lampa de semnalizare h18);

- presiune minimă ulei ungere reductor MP (releul d19 şi lampa de semnalizare h20);

- presiune minimă ulei ungere MP (releul d21 şi lampa de semnalizare h22).

În condiţii normale contactele traductoarelor sunt normal deschise, releele şi lămpile de

semnalizare corespunzătoare nu sunt alimentate.

La depăşirea limitelor normale, de exemplu la scăderea presiunii uleiului de ungere MP sub

valoarea minimă, se închide contactul traductorului f.07 şi sunt alimentate releul d07 şi lampa de

semnalizare h08 “Presiune minimă ulei ungere MP”. Releul d07 închide contactele do7 (1-3),

prin care este alimentat releul cu temporizare d33 şi contactul d07 (6-7) prin care pune în

funcţiune semnalizarea de alarmă în timonerie. La rândul său, releul d33, după un timp stabilit de

temporizarea acestuia, închide contactul d33 (6-7) de automenţinere a alimentării şi contactul

d33 (11-9) prin care alimentează releul d38. Prin alimentarea releului d38 se realizează:

- alimentarea ventilelor STOP - MP prin închiderea contactelor d38 (2-4), d38 (6-8),

d38 (10-12), d38 (14-16). Prin acţiunea ventilelor se întrerupe alimentarea cu combustibil şi

motorul se opreşte.

- pe panoul motorului (schema 5 - subtelegraf MP) se aprinde lampa de semnalizare

h29 “STOP avarie MP - Bb” conectată prin închiderea contactului 3d38 (26-28).

- în schema 4 (semnalizări reductor), prin deschiderea contactului 3d38 (1-3), este pus

în funcţiune circuitul de semnalizare format din releele d11 şi d12 a cărui funcţionare este

identică cu cazul prezentat anterior pentru treapta a II-a de protecţie. Prin intermediul modului de

alarmă este pusă în funcţiune alarma sonoră şi se aprinde cu pâlpâire lampa h30 “STOP automat

MP”

În mod asemănător funcţionează şi celelalte circuite pentru parametrii controlaţi pe treapta a

III-a de semnalizare şi oprire automată a motorului.

Oprirea motorului, în condiţii normale, se realizează prin aducerea manetei dispozitivului de

comandă pe poziţia STOP. În caz de urgenţă se poate comanda oprirea manual folosind

elementele cu care acţionează schema de protecţie treapta a III-a. Comanda STOP manual de

urgenţă se poate da din P.C.C. prin apăsarea butonului b03, din timonerie prin apãsarea butonului

b04 (schema 3 din fig. 1.5) sau de la panoul local al motorului prin apăsarea butonului b05. În

toate cazurile, prin apăsarea unuia din butoane, este alimentat releul do3 şi lampa de semnalizare

h05 “STOP manual de urgenţă”. Releul do3 prin închiderea contactului do3 (1-3) alimentează

releul fără temporizare d32 şi prin închiderea contactului do3 (6-7) pune în funcţiune

semnalizarea de alarmă. La rândul său releul d32 acţionează ca şi releul d33 realizând

alimentarea releului d38 şi prin deschiderea contactului 3d32 (8-11) din schema 4 (semnalizări

reductor) pune în funcţiune circuitul de semnalizare format din releele d11, d12. Prin contactele

releului d38 sunt alimentate ventilele STOP-MP, iar circuitul de semnalizare prin intermediul

modulului de alarmă pune în funcţiune semnalizarea acustică şi se aprinde cu pâlpâire lampa de

semnalizare h 30 “STOP automat MP”. Spre deosebire de releul d 33, releul d 32 nu are

termporizare şi acţiunea sa este imediată în cazul primirii comenzii de stop manual, precum şi în

cazul producerii ceţii de ulei în carterul MP.

După oprirea motorului, ca urmare a acţiunii protecţiei sau la darea comenzii manuale STOP

de urgenţă, schema rămâne blocată în această poziţie, ventilele întrerup alimentarea cu

combustibil a motorului.

Pentru deblocare, în vederea repunerii în funcţiune a motorului, se apasă pe butonul b35 de

anulare a acţiunii protecţiei. La apăsarea pe acest buton se întrerupe alimentarea releelor d32,

d33, se deschid contactele lor din circuitul releului d38 şi se întrerupe alimentarea acestuia.

Deschiderea contactelor releului d38 întrerupe alimentarea ventilelor STOP-MP şi se reface

circuitul de alimentare cu combustibil. De asemenea încetează semnalizarea acustică şi optică.

Anularea protecţiei treapta II-a şi a III-a este necesară uneori în situaţii limită care necesită

menţinerea în funcţiune a motorului principal. Anularea protecţiilor se face pe durata apăsării pe

butonul b39 (schema 3 din.1.5). Prin apăsarea pe acest buton se întrerupe alimentarea releelor

d38, d40 şi se anulează toate protecţiile cu excepţia protecţiei la supraturaţiei care se menţine

întrucât prin contactul releului do1 este alimentat direct releul d38.

Anularea protecţiei este semnalizată acustic şi optic. La apăsarea pe butonul b39 de anulare a

protecţiei, în schema 4 (semnalizări reductor MP) se închide contactul 3b39 şi este pus în

funcţiune circuitul de semnalizare format din releele d15 şi d16. Ca şi în cazurile prezentate

pentru semnalizări treapta a II-a şi semnalizări treapta a III-a, circuitul de semnalizare prin

intermediul modulului de alarmă pune în funcţiune alarma sonoră şi se aprinde cu pâlpâire lampa

de semnalizare h32 “Anulare protecţie MP”. Anularea semnalizării sonore se obţine prin

apăsarea pe butonul b70 din schema modului de alarmă.

Pe fiecare circuit de semnalizare şi protecţie treapta a II-a şi a III-a este montat un buton cu

reţinere sau întrerupător basculant având contactul normal închis. La deschiderea acestui contact

este anulat circuitul respectiv de protecţie. De exemplu, prin deschiderea întrerupătorului bo7 se

scoate din funcţiune circuitul de semnalizare şi protecţie care controlează presiune minimă a

uleiului de ungere MP Anularea protecţiei pentru un parametru este necesară în anumite situaţii

limită sau dacă traductorul este defect. Pentru ca aceste întreruperi să nu fie accidentale, maneta

acestor întrerupătoare este blocată cu un capac de protecţie fixat pe panoul tabloului T.S.A.M.

Verificarea lămpilor de semnalizare se face prin apăsarea butonului b70 din schema 1. Este

alimentat releul d68 şi se închide contactul 1d68 (22-24) prin care sunt alimentate toate lămpile

de semnalizare.

2.2.5. Semnalizări reductor MP

Instalaţia de semnalizare reductor motor principal (MP) este prezentată în schema 4 din fig.17.5. funcţionarea schemei electrice de semnalizare este asemănătoare cu schema de semnalizare treapta I MP prezentată în subcapitolul 2.2.3.

Instalaţia de semnalizare reductor acţionează la depăşirea limitelor normale pentru următorii parametri:

- presiune minimă ulei ungere reductor (releele do1, do2 şi lampa de semnalizare h25) - nivel minim baie ulei reductor (releele do3, do4 şi lampa de semnalizare h26) - temperatură maximă ulei ungere reductor (releele do5, do6 şi lampa de semnalizare h27) - temperatură maximă lagăr axial reductor (releele do7, do8 şi lampa de semnalizare h28) În regim normal de funcţionare contactele traductoarelor de pe circuitele de semnalizare sunt

închise. La depăşirea limitelor unui parametru, se deschide contactul traductorului şi se întrerupe alimentarea releului de pe circuitul respectiv se întrerupe alimentarea releului d19 şi prin deschiderea contactului 4d19 din schema 1 a modului de alarmă se întrerupe alimentarea releului d60. Se închid contactele d60 şi este pusă în funcţiune semnalizarea acustică şi optică prin aprinderea cu pâlpâire a lămpii de semnalizare corespunzătoare circuitul pe care parametrul controlat a depăşit limitele normale. Întreruperea alarmei sonore se face prin apăsarea butonului b70 din schema modulului de alarmă. Este alimentat releul d70, se închide contactul 1d70 (14-16) şi este alimentat al doilea releu de pe circuitul de semnalizare. Prin acţiunea acestei releu se întrerupe alarma sonoră şi lampa de semnalizare trece din regim de funcţionare cu pâlpâire în regim de iluminare continuă.

În afara parametrilor prezentaţi, schema de semnalizare reductor permite de asemenea,

punerea în funcţiune a alarmei sonore şi optice în cazul acţiunii protecţiei motorului, precum şi la

anularea acesteia, astfel:

- reversare greşită MP (relele do9, d10 şi lampa de semnalizare h29);

- STOP automat MP (releele d11, d12 şi lampa de semnalizare h30);

- reducere sarcină MP (releele d13, d14 şi lampa de semnalizare h31);

- anulare protecţii MP (releele d15, d16 şi lampa de semnalizare h32).

În cazul în care a acţionat una din protecţiile controlate, circuitul de semnalizare care-i

aparţine, prin intermediul releului d21, pune în funcţiune modulul de alarmă (schema1).

Funcţionează alarma sonoră şi optică cu pâlpâire.

În subcapitolul 2.2.4. la prezentarea semnalizării şi protecţiei au fost incluse şi circuitele de

semnalizare din schema 4 (semnalizări reductor MP). Circuitul de semnalizare reversare greşită

este pus în funcţiune prin deschiderea contactului 5d47 (6-5). Releul 5d47 care acţionează acest

contact aparţine schemei 5 (subtelegraf MP) care se va prezenta în continuare.

17.2.6. Subtelegraf MP

Pregătirea motoarelor principale pentru funcţionare se face din compartimentul maşini prin

punerea în funcţiune a agregatelor auxilare care deservesc aceste motoare.

Întrucât lansarea motoarelor principale şi reglarea turaţiei se realizează de la distanţă,

subtelegraful electric permite comunicarea între punctul de comandă şi compartimentul maşini

pentru transmiterea ordinului de pregătire a motoarelor şi liber de la maşini după încheierea

misiuni şi ancorarea sau acostarea navei.

De asemenea subtelegraful semnalizează postul din care se execută comanda motoarelor

principale, local sau distanţă, reversarea greşită a motoarelor, poziţia vizorului, cuplat sau

decuplat, precum şi acţiunea protecţiei.

Subtelegraful MP este prezentat în schema 5 din fig.17.5. şi corespunde pentru ambele

motoare principale: MP- Bb şi MP- Tb.

Elementele din schema de protecţie şi semnalizare care aparţine motorului MP- Tb, cu acelaşi

simbol şi rol funcţional ca şi în cazul prezentat pentru MP - Bb, sunt puse între paranteze.

Comanda “Pregătire MP” - se dă de la distanţă, din timonerie, prin apăsare pe butonul bo1. Este alimentat releul do1 care realizează: închide contactul do1 (2-4) de automenţinere a alimentării după încetarea apăsării pe buton, închide contactul do1 (6-8) prin care se alimentează releul de semnalizare d18, închide circuitele de alimentare pentru lămpile de semnalizare la distanţă h21 “Comandă pregătire MP” şi local, pe panourile motoarelor, a lămpilor h26 şi h33 “Pregătire MP”. Releul d18 în schema 1 a modulului de alarmă închide contactele 5d18 (6-7) prin care pune în funcţiune alarma sonoră şi releul de pâlpâire. Lămpile de semnalizare alimentate prin contactul 1d66 funcţionează cu pâlpâire.

Darea comenzii de pregătire a motoarelor este semnalizată la distanţă şi local prin alarma

sonoră şi optică. Alarma încetează în momentul în care din compartimentul maşini se transmite

confirmarea ordinului primit.

Confirmarea comenzii “Pregătire MP” se dă din C.M. sau din P.C.C. (punct comandă control) prin apăsarea pe unul din butoanele b09, b10 sau b11. De exemplu, prin apăsarea pe butonul b09 de pe panoul MP- Bb este alimentat releul do9 care execută: deschide contactul do9 (7-9) prin care întrerupe alimentarea releului de semnalizare d18, închide contactul do9 (2-4) de

automenţinere a alimentării după încetarea apăsării pe buton. Ca urmare, semnalizarea acustică încetează, este deconectat releul de pâlpâire şi prin contactul 1d66 (7-9) normal închis se menţine funcţionarea cu lumină continuă a lămpilor de semnalizare de la tabloul de comandă, h21 şi de pe panourile locale ale motorului h26 şi h33 “Pregătire MP”.

În continuare în compartimentul maşinii se trece la pregătirea motoarelor prin punerea în

funcţiune a mecanismelor auxiliare care le deservesc. Terminarea operaţiunilor de pregătire şi

aducerea motoarelor în situaţia de a fi gata lansare se comunică la punctul de comandă.

Comunicare din C.M.”MP - Pregătite” se execută prin apăsarea pe butonul bo3 de pe

panoul local pentru MP - Bb sau bo5 de pe panoul local pentru MP Tb. Prin apăsarea, de

exemplu, pe butonul bo3 este alimentat releul do3 care execută: deschide contactul do3 (3-5), se

întrerupe alimentarea releului do1 şi se stinge lampa de semnalizare h21 “Pregătire MP” de la

comandă, se închide contactul do3 (6-8) şi este alimentat releul de semnalizare d18 care prin modul

de alarmă pune în funcţiune alarma sonoră şi releul cu pâlpâire, se închide contactul do3 (10-12) şi

se deschide contactul do3 (15-17), se stinge lampa h26 “Pregătire MP” de pe panoul MP - Bb şi se

aprind cu pâlpâire lămpile h22 “MP -Bb pregătit” la punctul de comandă şi h27 “Pregătit” de pe

panoul MP - Bb.

În cazul în care şi motorul MP - Tb a fost pregătit, se apasă şi pe butonul bo5, funcţionarea

este identică cu cea prezentată anterior şi ca urmare se aprind cu pâlpâire şi lămpile h23 “MP -Tb

pregătit”, h34 “Pregătit”.

Semnalizarea acustică şi funcţionarea cu pâlpâire a lămpilor se menţine până când de la

punctul de comandă se transmite recepţionarea mesajului transmis.

Confirmarea comunicării “MP - Pregătite” din timonerie se face prin apăsarea pe unul din

butoanele b11 sau b12 în situaţia în care s-a transmis pregătirea numai a unui singur motor, MP -

Bb sau MP - Tb, sau prin apăsarea pe ambele butoane în situaţia în care ambele motoare sunt

pregătite pentru lansare. La apăsarea pe butoanele b11 şi b12 sunt alimentate releele d12 şi d14

care prin deschiderea contactelor d12 (15-17), d14 (15-17) întrerup alimentarea releului de

semnalizare d18. Se întrerupe avertizarea sonoră iar lămpile de semnalizare h22, h23, h27, h34

trec în regim de funcţionare cu iluminare constantă.

Din acest moment comanda de lansare şi regimul de turaţie al motoarelor principale se

execută de la distanţă prin manevra dispozitivului de comandă prezentat în subcapitolul 17.2.1.

După executarea misiunii şi ancorarea sau acostarea navei de la punctul de comandă se

transmite punerea motoarelor în repaus.

Comanda “Maşină liberă” se dă din timonerie prin apăsarea pe butonul bo7. La apăsarea

acestui buton este alimentat releul do7 care execută: deschide contactele normal închise din

circuitele releelor do1, do3, do5 şi întrerupe funcţionarea acestora, închide contactul do7 (2-4)

prin care îşi menţine alimentarea după încetarea apăsării pe butonul bo7, închide contactul do7

(6-8) prin care este alimentat releul de semnalizare d18, închide contactele pentru alimentarea

lămpilor de semnalizare h24, h35, h43 “Maşină liberă”. Este pusă în funcţiune alarma sonoră iar

lămpile alimentate prin contactul releului 1d66 funcţionează cu pâlpâire.

Încetarea alarmei sonore şi pâlpâirea lămpilor de semnalizare are loc atunci când din

compartimentul maşini se confirmă înţelegerea ordinului dat .

Confirmare din CM a comenzii “Maşină liberă” se face prin apăsarea pe unul din

butoanele: b15 de pe panoul MP-Bb, b16 de pe panoul MP-Tb sau b17 din P.C.C. Prin apăsarea

pe unul din butoane este alimentat releul d15 care prin deschiderea contactelor sale întrerupe

circuitele de alimentare ale releelor d12, d14 şi releului de semnalizare d18. Prin întreruperea

alimentării releului de semnalizare încetează alarma acustică, lămpile de semnalizare h24, h28 şi

h35 “Maşină liberă” trec din regim de pâlpâire în regim constant de iluminare, iar lampa h43

care semnalizează la timonerie “Maşină liberă” se stinge.

Din acest moment în compartimentul maşini se trece la executarea lucrărilor pentru punerea

motoarelor în repaus.

Acţiunea protecţiei treapta a II-a şi a III-a prezentată în subcapitolul 1.2.4., este semnalizată în

schema electrică a subtelegrafului prin aprinderea lămpilor h29 “STOP avarie MP- Bb”, h30

“Reducere sarcină MP- Bb” de pe panoul MP-Bb şi respectiv h36 “STOP avarie MP-Tb”, h37

“Reducere sarcină MP-Tb”.

În cazul în care se efectuează comenzile pentru lansarea motorului într-un sens şi se constată

că motorul a pornit în sens invers, subtelegraful semnalizează “Reversare greşită – MP”. Pentru

MP- Bb semnalizarea reversării greşite se face de către releul d47. La fixarea comenzii pentru

mersul ÎNAINTE contactele comutatorului electric sunt în poziţia figurată în schemă şi la

lansarea corectă se închide contactul traductorului de presiune f46 rămânând deschis circuitul

releului d47. Dacă lansarea este greşită şi motorul porneşte “ÎNAPOI” se închide contactul

traductorului de presiune f47 şi este alimentat releul d47 care care deschide contactul 5d47 (5-6)

din schema 4 (semnalizări reductor) şi pune în funcţiune circuitul de semnalizare format din

releele do9, d10.Intră în funcţiune alarma sonoră şi lampa de semnalizare h29 “Reversare greşită

MP” din schema 4 (semnalizare reductor) funcţionează cu pâlpâire. Tot odată se închide

contactul d47 (1-3) şi se aprinde cu pâlpâire lampa h31 “Reversare greşită MP-Bb” de pe panoul

MP-Bb. Anularea semnalului acustic şi trecerea lămpilor de semnalizare din regim cu pâlpâire în

regim de iluminare constantă se face prin apăsarea butonului b70 care aparţine modului de

alarmă.

Pentru MP-Tb funcţionarea semnalizării reversării greşite este similară.

Subtelegraful permite de asemenea, semnalizarea locului de unde se comandă motoarele

principale. Dacă comutatorul montat pe instalaţia aerului de comandă al MP-Bb este pus pe

poziţia local, contactul traductorului f50 este deschis, releul d50 nu este alimentat şi prin

contactul normal închis d50 (1-4), este alimentată lampa de semnalizare h53 “Local”. În situaţia

în care comutatorul se pune pe poziţia distanţă, se închide contactul traductorului f50, este

alimentat releul d50 şi prin contactele sale se stinge lampa h53 şi se aprinde lampa h52

“Distanţă” care indică transferul comenzii la postul de la distanţă (timonerie). În acelaşi mod

funcţionează şi semnalizarea locului de unde se comandă MP-Tb

Semnalizarea la subtelegraf a poziţiei virorului se realizează prin intermediul contactelor

limitatoarelor de cursă. Dacă virorul motorului MP-Bb nu este cuplat, contactul limitatorului de

cursă este deschis, releul d56 nu este alimentat şi prin contactul său normal închis este alimentată

lampa de semnalizare h59 “Decuplat”. La cuplarea virorului se închide contactul limitatorului de

cursă şi prin alimentarea releului d56 se stinge lampa h59 şi se aprinde lampa h58 “Cuplat”.

Semnalizarea poziţiei virorului este importanţă întrucât lansarea motorului este permisă numai în

situaţia în care virorul este decuplat.

Semnalizările: postului din care se comandă, reversare greşită, poziţie viror, prin contactele

aceloraşi relee se transmit şi la pupitrul de comandă de la distanţă. (Timonerie). La acelaşi

pupitru se transmit şi semnalizările lipsă aer de lansare MP-Bb, MP-Tb ale căror circuite de

semnalizare sunt prezentate în schema 2 (semnalizări MP treapta I).

3. Instalaţii de protecţii şi semnalizări pentru motoare de antrenare

a generatoarelor navale (grupuri D-G)

3.1 Instalaţia electrică de, protecţie şi semnalizări pentru motorul

ALCO, 2465CP, 1000 rot/min

Destinaţie, elemente componente

Motoarele ALCO sunt folosite la navele din Marina Militară şi Comercială pentru antrenarea

generatoarelor electrice de putere mare sau pentru propulsia navelor. În primul caz se cuplează

direct cu axul generatorului iar în al doilea caz se cuplează cu arborele port-etice prin intermediul

unui reductor-inversor. Lansarea motoarelor se face cu aer.

Schema electrică asigură pornirea, reglarea turaţiei, oprirea, semnalizarea de prevenire la

depăşirea parametrilor normali de funcţionare şi semnalizare de avarie cu decuplarea sarcinii sau

oprirea motorului în cazurile în care depăşirile unor parametrii pun în pericol motorul.

Schema electrică este prezentată în figurile 3.1- 3.6. În prezentare s-au păstrat simbolurile şi

notaţiile din schemele întocmite de uzina constructoare.

Elementele componente sunt:

a1 - separator principal 3 x 380V, 50Hz;

b1 - buton ciupercă „OPRIRE DE AVARIE”;

b2 - microîntreruptor dispozitiv de rotire;

b3 - buton verificare lămpi de semnalizare;

b4 - buton „START” - pornire;

b5 - buton „STOP” - oprire de serviciu;

b6 - buton anulare semnalizări;

d1 - releu pornire motor diesel.

d2 - releu de timp rateu pornire (5 secunde);

d3 - releu oprire motor diesel

d4 - releu de timp, blocare protecţie pentru formarea presiunii uleiului de ungere (20

secunde);

m1 - motor electric pompă preungere, 3kw;

m2 - motor electric pompă combustibil, 075kw;

m3,m4 - motoare electric exhaustoare de gaze;

m5 - servomotor electric comandă turaţie;

m6 - tahogenerator măsură turaţie;

r100 - încălzitor ulei, 9kw;

s1 - electrovalvulă lansare motor;

s2 - electrovalvulă oprire motor.

Fig. 3.7 Tabloul de comandă şi protecţie

Pregătirea pentru pornire

La pregătirea pentru pornire se realizează condiţiile necesare care permit efectuarea lansării

motorului. În acest scop se pun în funcţiune: pompa de preungere ulei, pompa de combustibil şi

rezistenţele de încălzire a uleiului. Elementele schemei electrice pentru pregătirea pornirii sunt

prezentate în figurile 3.1 - 3.3.

Se cuplează alimentarea de la reţea 380V, 50Hz şi sunt conectate redresoarele de 24V c.c. Se

aprinde lampa de semnalizare h1 care marchează prezenţa tensiunii de alimentare a schemei de

comandă.

Se verifică poziţia „DECUPLAT” a virorului. În această poziţie contactul b2 este închis şi

permite executarea pregătirii pentru pornire.

Iniţial butonul b1 se află în poziţia „împins” care corespunde poziţiei „STOP DE AVARIE”.

Contactul b1 (9-10) este deschis şi la aplicarea tensiunii de alimentare, schema de comandă nu

este conectată.

Pregătirea pentru pornire se face prin „tragerea” butonului b1. În poziţia tras se închide

contactul b1 (9-10) şi se deschide contactul b1 (1-2). Schema de comandă este alimentată şi se

execută în ordine următoarele operaţiuni:

- pe liniile q (+24V) şi p (-24V) se aplică tensiunea de alimentare schemei de comandă

pentru instalaţia de forţă (fig. 8.2) şi se aprinde lampa h24;

- sunt alimentate bobinele contactoarelor C1, C2 şi prin închiderea contactoarelor acestora se

pun în funcţiune: pompa de preungere ulei şi pompa de combustibil (fig. 8.3). Presiunea uleiului

de ungere creşte treptat până la valoarea de 2 bari. Pentru această valoare a presiunii se închide

contactul traductorului f18, este alimentat releul d25 care închide contactul d25 (2-4) (fig.8.1) din

circuitul de lansare şi contactul d25 (10-12) (fig.8.2) prin care pregăteşte circuitul de încălzire a

uleiului.

Pentru temperaturi ale uleiului sub 460C

contactul traductorului f11 (fig.8.2) este închis. Se

alimentează releul d26 şi prin închiderea contactului d26 (2-4) se conectează alimentarea

contactorului C3 care cuplează alimentarea rezistenţelor de încălzire a uleiului. Când temperatura

depăşeşte 460C traductorul f11 întrerupe alimentarea releului d26. Se întrerupe alimentarea

rezistenţelor de încălzire a uleiului şi se închide contactul d26 (3-5) din circuitul de lansare.

La terminarea pregătirii pentru lansare presiunea uleiului de preungere este 2 bari (se închide

contactul d25 (2-4) din circuitul de lansare), temperatura uleiului este 460C este deconectat

releul d26 şi se închide contactul d26 (3-5), presiunea combustibilului este 3,5 bari (este închis

contactul d18 (3-5)). Toate contactele din circuitul releului de lansare d1 sunt închise şi din acest

moment se poate trece la faza următoare.

Fig. 3.3 Instalaţia electrică de forţă

Fig. 3.2 Schema electrică de comandă pentru mecanismele auxiliare

Pornirea motorului

Pornirea motorului se face prin apăsarea pe butonul b4 „START”. Prin apăsarea pe acest

buton schema de comandă execută:

- este alimentat releul d1, se închide contactul d1 (6-8), este alimentat electrovalvula s1 care

deschide circuitul de aer de lansare şi motorul se roteşte pentru pornire. În acelaşi timp, prin

închiderea contactului d1 (2-4) este alimentat releul de timp d2 cu întârziere la acţionare, 5 secunde şi

prin contactul d1 (10-12) sunt alimentate: releul de timp d4 cu întârziere la acţionare de 20 secunde şi

releul d3.

- se menţine apăsarea pe butonul b4 până la pornirea motorului. Dacă după 5 secunde

motorul nu porneşte, acţionează releului d2. Se deschide d2 (5-6), şi se întrerupe circuitul releului

d1, se automenţine alimentarea releului d2 prin închiderea contactului d2 (1-2) şi prin închiderea

contactului d2 (3-4) se aprinde lampa de semnalizare h21 „START RATAT”. Pentru a aduce

schema în poziţia iniţială, pregătită pentru repetarea pornirii, se apasă pe butonul b6 „ANULARE

SEMNALIZĂRI”. Prin apăsarea pe acest buton se întrerupe alimentarea releului d2, contactele

acestuia revin în poziţia iniţială şi se poate efectua o nouă încercare de pornire a motorului.

- după 20 de secunde de la pornirea motorului acţionează releul de timp d4. Se închid

contactele d4 (1-2) din circuitul releului d5 şi contactul d4 (3-4) din circuitul releului d10. Releul

d10, de terminare a pornirii, execută: deschide contactul d10 (11-13), se întrerupe alimentarea

contatoarelor C1, C3 şi sunt deconectate pompa de preungere şi rezistenţele de încălzire. Se

închide d10 (10-12) şi sunt alimentate contactoarele C4, C5 prin care se pun în funcţiune

ventilatoarele exhaustoare de gaze m3, m4, se deschide contactul d10 (3-5) prin care se întrerupe

circuitul releului de lansare d1, închide contactul d10 (2-4) prin care se permite funcţionarea

releelor d20 şi d21, deschide contactul d10 (7-9) şi se stinge lampa de semnalizare h4

„PREGĂTIRE PORNIRE”.

Prin acţiunea releului d10 se marchează încheierea fazei de pornire a motorului. La

terminarea acestei faze sunt deconectate pompa de preungere şi rezistenţele de încălzire a

uleiului şi sunt puse în funcţiune ventilatoarele exhaustoare de gaze din carterul motorului.

Funcţionarea ventilatoarelor exhaustoare de gaze este semnalizată prin aprinderea lămpilor h22 şi

h23 (fig.3.3).

Fig. 3.1 Schema electrică de comandă şi protecţie la avarie

Funcţionarea motorului

Motorul funcţionează cu turaţia de relanti. Pentru încărcarea în sarcină se accelerează sau se

decelerează motorul prin intermediu servomotorului m5 (fig.8.1) care acţionează asupra

consumului de combustibil.

Oprirea motorului

Pentru oprire voită se apasă pe butonul b5 „STOP”. Prin apăsarea pe acest buton se întrerupe

alimentarea releului d3, se închide contactul d3 (3-5), este alimentată electrovalvulă S2 care

întrerupe alimentarea cu combustibil şi motorul se opreşte.

Prin întreruperea alimentării releului d3 se întrerupe şi alimentarea releului d4 care la rândul

său întrerupe alimentarea releului d10. Schema revine în faza iniţială de pregătire pentru pornire.

Se pun în funcţiune pompa de preungere şi pompa de combustibil, se întrerupe funcţionarea

exaustoarelor de gaze. Pentru oprirea de avarie se apasă butonul b1, „STOP DE AVARIE”. Prin

apăsare pe acest buton se întrerupe alimentarea schemei de comandă şi este alimentată

electrovalvula S2 care comandă oprirea motorului. În această situaţie oprirea este generală pentru

toate elementele schemei.

Protecţia şi semnalizarea avariilor

Prin circuitele de protecţie se urmăresc: a) Valorile temperaturilor pentru:

- apă de răcire a motorului; - uleiul de ungere a motorului; - preîncălzirea uleiului.

b) Valorile presiunilor pentru: - apa de răcire a motorului; - uleiul de ungere; - combustibil.

c) Supraturaţia motorului diesel. d) Nivelul apei în rezervorul de expansiune e) Protecţia la avarierea generatorului.

Schema electrică a traductoarelor şi releelor care acţionează pentru controlul acestor parametrii este prezentată în fig. 3.1 şi fig. 3.4. Lămpile de semnalizare optică a avariilor sunt prezentate în fig. 3.5.

În funcţie de gradul avarii, protecţia şi semnalizarea funcţionează în trei trepte.

Treapta I. Semnalizarea de prevenire

Este destinată pentru înştiinţarea personalului despre depăşirea limitelor normale ale parametrilor controlaţi. De regulă alarma semnalului de prevenire indică faptul că suntem aproape de avarie. De la darea acestui semnal personalul de serviciu are timp suficient pentru a înlătura cauza care a dus la depăşirea parametrilor controlaţi.

Se semnalizează optic şi sonor la depăşirea parametrilor nominali atunci când apare una sau mai multe din următoarele defecţiuni posibile:

a) Temperatura apei de răcire depăşeşte valoarea maximă treapta I. Se închide contactul traductorului f5 şi este alimentat releul d11. Prin închiderea contactului d11 (2-4) se aprinde lampa h10 „Temperatură maximă apă treapta I” şi prin deschiderea contactului d11 (3-5) se pune în funcţiune alarma sonoră.

b) Temperatura uleiului de ungere a ajuns la valoarea maximă treapta I-a. Se închide contactul traductorului f7 şi este alimentat releul d13. Prin închiderea contactului d13 (2-4) se aprinde lampa h11 „Temperatură maximă ulei, treapta I” şi prin deschiderea contactului d13 (3-5) se pune în funcţiune alarma sonoră.

c) Nivelul apei în tancul de expansiune a scăzut până la valoarea minimă treapta I-a. Se închide contactul traductorului de nivel şi este alimentat releul d17. Se închide contactul d17 (2-4), este alimentată lampa de semnalizare h15 „Nivel minim apă treapta I” şi prin deschiderea contactului d17 (3-5) se pune în funcţiune alarma sonoră.

d) Presiunii combustibilului a scăzut sub valoarea minimă. Se închide contactul traductorului f12 şi este alimentat releul d18. Prin închiderea contactului d18 (2-4) se aprinde lampa h18 „Presiune minimă combustibil” şi prin deschiderea contactului d18 (3-5) se pune în funcţiune alarma sonoră.

e) Presiunea apei de răcire a scăzut până la valoarea minimă treapta I-a. se închide contactul traductorului f14 şi este alimentat releul d20. Prin închiderea contactului d20 (2-4) se aprinde lampa h7 „Presiune minimă apă, treapta I-a” şi prin deschiderea contactului d20 (3-5) se pune în funcţiune alarma sonoră.

f) Presiunea uleiului de ungere a scăzut la valoarea minimă treapta I-a. Se închide contactul traductorului f15 şi este alimentat releul d21. Prin închiderea contactului d21 (2-4) se aprinde lampa h5 „Presiune minimă ulei, treapta I” şi prin deschiderea contactului d21 (3-5) se pune în funcţiune alarma sonoră.

Treapta a II-a. Semnalizarea de avarie şi decuplarea sarcinii motorului

Semnalizarea de avarie şi aducerea motorului la mersul în gol se produce atunci când

valorile parametrilor controlaţi au ajuns la un nivel de pericol şi prin trecerea motorului la mersul

în gol se evită deteriorarea acestuia. Această stare este semnalizată concomitent cu darea

comenzii de decuplare a sarcinii (decuplarea generatorului sau decuplarea reductorului în cazul

în care motorul este folosit pentru propulsie).

Treapta a II-a de protecţie funcţionează la apariţia uneia sau mai multe din următoarele

defecţiuni posibile:

a) Temperatura apei de răcire a crescut până la valoarea maximă treapta a II-a. Se închide

contactul traductorului f6 şi este alimentat releul d12.

b) Temperatura uleiului de ungere a ajuns la valoarea maximă treapta a II-a. Se închide

contactul traductorului f8 şi este alimentat releul d14.

Prin acţiunea unuia sau a ambelor relee d12, d14 se execută:

- deconectarea sarcini şi aducerea motorului la regimul de mers în gol realizată prin

contactele releelor d12, d14 care comandă declanşarea întrerupătorului automat urmată de

deconectarea generatorului;

- semnalizarea local şi la distanţă a avariei, pe panoul local se aprinde lămpile: h10

„Temperatura maximă apa treapta a II-a”, h12 „Temperatură maximă ulei treapta a II-a”.

La postul central funcţionează semnalizarea optică şi acustică (fig.8.6)

Treapta a III-a. Semnalizarea de avarie şi oprirea motorului

În acest caz că depăşirea parametrilor controlaţi a ajuns la un nivel de pericol şi este

necesară oprirea motorului. În această situaţie pericolul nu poate fi înlăturat prin trecerea

motorului la mersul în gol.

Semnalizarea de avarie concomitent cu darea comenzii de oprire a motorului se dă la apariţia

uneia sau mai multe din următoarele situaţii posibile:

a) Presiunea apei de răcire a scăzut până la valoarea minimă treapta a II-a. Se închide

contactul traductorului f1 şi este alimentat releul d5.

b) Presiunea uleiului de ungere a scăzut până la valoarea minimă treapta a II-a. Se închide

contactul traductorului f2 şi este alimentat releul d6.

c) Turaţia motorului a crescut peste limita de supraturaţie. Se închide contactul traductorului

f3 şi este alimentat releul d7.

d) Funcţionează protecţia generatorului. Se închide contactul şi este alimentat releul d8.

e) Nivelul apei în tancul ale expansiune a scăzut până la valoarea minimă treapta a II-a. Se

închide contactul şi este alimentat releul d9.

Prin alimentarea unuia sau mai multe din releele d5, d6, d7, d8, d9 se execută:

- oprirea motorului prin întreruperea alimentării releului d3 urmată de închiderea contactului

d3 (3-5) şi alimentarea electrovalvulei s2 care comandă închiderea circuitului de alimentare

cu combustibil.

- semnalizarea avariei produsă prin aprinderea uneia sau mai multe din lămpile ale

semnalizare: h6, h8, h13, h14, h18 local şi semnalizarea optică şi acustică în postul de

supraveghere de la distanţă

- autoalimentarea releelor d5, d6, d8, d9 şi menţinerea semnalizării optice după oprirea

motorului.

Fig. 3.4 Schema electrică pentru releele de protecţie

Fig. 3.5 Schema electrică de semnalizare optică a acţiunii protecţiei

Fig. 3.6 Schema electrică de semnalizare optică şi acustică la postul de supraveghere de la

distanţă

3.2 Instalaţia electrică de, protecţie şi semnalizări pentru motorul SKL 312 kW,

1500 rot/min

După cum este cunoscut, în sistemele electroenergetice moderne, se realizează comanda

automată a motoarelor primare (turbine sau motoare diesel). Motoarele primare sunt prevăzute

de asemenea cu sisteme automate de stabilizarea parametrilor de bază (frecvenţă, turaţie,

temperaturi, presiuni, ş.a.) care asigură funcţionarea normală a motoarelor primare.

Parametrii de bază sunt controlaţi cu ajutorul traductoarelor. Informaţiile despre starea

acestora se transmit la aparatele de măsură şi la instalaţiile de protecţie şi semnalizare care

asigură protecţia agregatelor în cazul regimurilor anormale de lucru.

În sistemele de comandă a turbinelor se realizează controlul permanent a următorilor

parametri:

- turaţia rotorului;

- presiunea uleiului în sistemele de ungere;

- salinitatea apei;

- presiunea în condensator.

În sistemele de comandă a motoarelor diesel se controlează următorii parametri:

- temperaturile şi presiunile în sistemele de ungere;

- temperaturile şi presiunile în sistemele de răcire;

- nivelurile combustibilului şi uleiului;

- temperaturile în punctele de sprijin şi lagăre;

- sarcina motorului;

- temperatura gazelor de evacuare.

Trebuie să menţionăm că, în dependinţa de nivel de automatizare şi tipul motorului diesel

folosit, nu sunt controlaţi toţi parametrii enumeraţi mai sus.

Instalaţia care asigură protecţia motorului primar funcţionează în două trepte: semnalizare de

prevenire şi semnalizare de avarie.

Semnalizarea de prevenire este destinată pentru înştiinţarea personalului despre depăşirea

limitelor normale a parametrilor. De regulă darea semnalului de prevenire indică faptul că

suntem aproape de avarie. De la darea acestui semnal personalul de serviciu are suficient timp

pentru a înlătura cauza care a dus la depăşirea parametrilor controlaţi.

Semnalizarea de avarie se produce atunci când depăşirea valorilor nominale a parametrilor

controlaţi a ajuns la un nivel de pericol şi este necesară oprirea imediată a motorului. Această

stare este semnalizată concomitent cu darea comenzii de oprire a motorului.

Schema de protecţie şi semnalizare folosită pentru un motor diesel tip SKL 312 kW, 1500

rot/min se prezintă în figura 9.8.

Semnalizarea de prevenire corespunzătoare primei trepte de protecţie, prezentată în figura

9.8a, controlează următorii parametrii: temperatura uleiului de ungere, temperatura apei de

răcire, presiunea apei de răcire, presiunea combustibilului şi depăşirea parametrilor electrici ai

generatorului.

Funcţionarea circuitelor de semnalizare la depăşirea valorilor nominale a parametrilor

controlaţi este aceeaşi pentru fiecare circuit controlat şi pentru explicarea funcţionării este

suficientă prezentarea funcţionării unui circuit, de exemplu circuitul care semnalizează depăşirea

temperaturii maxime a uleiului de ungere.

În condiţii normale traductorul de temperatură de pe acest circuit are contactul închis şi este

alimentat releul do3. Releul d03 deschide contactul din circuitul releului do4 şi comută contactul

do3 din circuitul lămpii ho5 în poziţia 6-7. Deoarece linia d nu este sub tensiune, lampa de

semnalizare conectată la această linie este stinsă.

La depăşirea limitelor parametrului controlat (temperatura uleiului de ungere) se deschide

contactul traductorului şi se întrerupe alimentarea releului do3. Se închide contactul do3 din

circuitul releului do4 pregătind funcţionarea acestuia şi se comută contactul do3 din circuitul

lămpii ho5 în poziţia 5-6 şi lampa de semnalizare este conectată la linia b. În acelaşi timp se

deschide contactul do3 din circuitul releului de însumare d29 şi se întrerupe alimentarea acestui

releu. Ca urmare prin închiderea contactelor normal închise ale releului d29 sunt alimentate

releul de pâlpâire d31 şi soneria h32. Releul de pâlpâire închide şi deschide periodic contactul

său d31 şi astfel pe linia b se aplică un semnal de tensiune intermitent. Funcţionarea alarmei

sonore şi aprinderea cu intermitenţă a lămpii ho5 avertizează personalul de serviciu despre

depăşirea parametrului controlat de acest circuit.

După avertizare, pe timpul luării măsurilor corespunzătoare, semnalul sonor poate fi

întrerupt de operator prin apăsarea pe butonul b24 “Anulare semnal acustic”. La apăsarea pe

acest buton este alimentat releul d24 şi prin închiderea contactului său se aplică tensiunea (+24v)

pe linia c. Tensiunea aplicată pe linia c realizează alimentarea releului do4 care îşi închide

contactul propriu de automenţinere şi comută contactul do4 în poziţia 6-7. Lampa de semnalizare

prin contactele d03 (6-5), do4 (6-7) este conectată la linia a (+24v) şi iluminarea cu pâlpâire se

transformă în iluminare constantă care se va menţine până la revenirea parametrului controlat în

limitele normale. În acelaşi timp prin închiderea contactului do4 din circuitul releului de

însumare a semnalelor d29 se reface alimentarea acestui releu. Releul d29 fiind alimentat se

deschid contactele sale şi se întrerupe funcţionarea releului de pâlpâire şi a soneriei.

La revenirea parametrului în limite normale, se închide contactul traductorului, este

alimentat releul do3 şi se comută contactul acestui releu în poziţia 6-7. Lampa ho5 se stinge.

Fig

. 3

.8 I

nst

ala

ţia

ele

ctr

ică

de

pro

tecţi

e şi

sem

na

liza

re a

mo

toru

lui

die

sel:

a –

sem

na

liza

re d

e p

rev

enir

e (p

lan

şa ½

)

Par

amet

rii e

lect

rici

dep

ăşiţ

iDG

-1

Ala

rmă

tub

ula

turi

de

inje

cţii

sp

arte

DG

-1

Tem

per

atu

ră m

axim

ă

de

răci

re D

G-1

85

0

Pre

siu

ne

min

imă

apă

răci

re D

G-1

0,0

9 M

Pa

Tem

per

atu

ră m

axim

ă

ule

i un

gere

DG

-1 8

00

Alim

enta

re

blo

c

sem

nal

izar

e

Fig. 3.8 Instalatia electrica de protectie si semnalizari a motorului diesel

b – Avarie. Semnalizare şi blocare

Semnalizarea de avarie corespunzătoare treptei a IIa de protecţie, prezentată în fig. 18.8.b

controlează parametrii: supraturaţia motorului diesel şi scăderea presiunii uleiului de ungere sub

valoarea limită minimă.

La funcţionarea normală contactele traductoarelor de turaţie şi de presiune minimă sunt

deschise şi ca urmare nu sunt alimentate releele d35, d38, lămpile de semnalizare h37 şi h40 sunt

conectate la linia d şi sunt stinse. Prin contactele normal închise ale releelor de semnalizared35,

d38 este alimentat releul de însumare a semnalelor d41. Închiderea contactului d41 din circuitul

releului d29 permite alimentarea acestuia şi blocarea funcţionării releului de pâlpâire şi a

soneriei.

În caz de avarie, de exemplu scăderea presiunii uleiului de ungere sub valoarea minimă, se

închide contactul traductorului şi este alimentat releul d38. Se comută contactul d38 în poziţia 6-

7 şi lampa de semnalizare h40 este conectată la linia b.

În acelaşi timp se deschide contactul d38 din circuitul releului d41 şi se întrerupe

alimentarea acestui releu. La întreruperea alimentării releului d41 se execută: deschiderea

contactului d41 din circuitul releului de însumare d29 şi întrucât sunt deschise contactele d36,

d39 se întrerupe alimentarea acestui releu urmată de punerea în funcţiune a releului de pâlpâire şi

a soneriei. Lampa de semnalizare conectată la linia b va funcţiona cu pâlpâire.

Până în această etapă schema de protecţie la avarie a pus în funcţiune semnalizarea optică şi

sonoră a avariei având o funcţionare asemănătoare cu schema de semnalizare de prevenire. În

continuare, în cazul protecţiei la avarie, schema acţionează pentru oprirea motorului diesel. În

acest scop se închide contactul d41 din circuitul releului d42 şi acesta cu temporizare îşi închide

contactul din circuitul releului d43. Releul d43 prin închiderea contactelor sale alimentează

electromagnetul EM de aducere a cremalierelor pompei de injecţie în poziţia de debit nul şi de

asemenea alimentează electrovalvula EV care întrerupe alimentarea cu combustibil. Urmare a

acestor acţiuni motorul se opreşte.

Ca şi în cazul precedent, pentru întreruperea alarmei sonore se apasă pe butonul b24. Este

alimentat releul d24 şi prin contactul acestuia se aplică tensiunea pe linia c. Este alimentat releul

d39 care închide contactul său de automenţinere şi comută contactul comutator în poziţia 6-7.

Prin aceasta lampa de semnalizare h40este conectată la lina a. Încetează funcţionarea cu pâlpâire

şi lampa are iluminare continuă până la restabilirea situaţiei normale. Totodată prin închiderea

contactului d39 din circuitul releului de însumare a semnalelor, d29, se restabileşte alimentarea

acestui releu şi se întrerupe funcţionarea releului de pâlpâire şi a soneriei.

La pregătirea instalaţiei de protecţie, pentru verificarea integrităţii filamentelor lămpilor de

semnalizare, se apasă pe butonul b30. Prin apăsarea pe acest buton este alimentat releul d30 şi

prin contactul acestuia se aplică tensiunea +24V pe lina d. Pe durata apăsării pe acest buton se

aprind toate lămpile de semnalizare din schema de protecţie indicând starea normală de

funcţionare ale acestora.

4. Automatizarea caldarinei tip MONARCH

4.1. Caldarina cu abur CAVNO 250. . . 5000

Instalaţia de automatizare MONARCH produsă de firma WEISHAUPT echipează caldarinele navelor cu abur tip CAVNO 250. . . 1000. Acest tip de caldarină este destinat producerii aburului suturat la presiunea de 7 bar, funcţionează cu combustibil lichid şi este de construcţie acvatubulară verticală. În tabelul 4.1 se prezintă variantele constructive şi principalele caracteristici tehnice.

Tabelul 4.1.

Debit

nominal

abur

kg/h

Presiunea

de lucru

bar

Suprafaţa

de încălzire

m2

Volumul

spaţiului de

vaporizare

m3

Volumul

de apă

m3

Greutatea

fără apă

kg

250 9 0,3 0,8 2.980

500 17 0,56 1,5 4.210

800 26 0,75 2,2 5.450

1000 29 1,10 2,4 5.800

1250 7 37,5 1,25 2,5 6.570

1600 - - - -

2000 66 2 6 9.700

2500 80 2,6 6,5 10.300

3200 98 2,8 8,5 12.600

4000

5000

Principalele elemente constructive ale caldarinei sunt prezentate în fig.4.1.

Caldarina este alcătuită din doi tamburi 15 şi 6 montaţi vertical, unul deasupra celuilalt, fiind legaţi între ei prin ţevile fierbătoare 13.

Capetele ţevilor fierbătoare sunt sudate de plăcile tubulare 11 şi 14 constituind funduri plane pentru tamburul inferior 6 şi superior 15.

Între ţevile de la marginea tubului de flacără, perpendicular pe direcţia de ieşire a gazelor, sunt sudate aripioare de tablă care au rolul de a dirija gazele la ieşirea lor din focar. În acest fel toate ţevile fierbătoare sunt înconjurate de gazele de ardere, schimbul de căldură făcându-se pe toată suprafaţa ţevilor.

În interiorul tamburului inferior este amplasat focarul 8 de formă conică unit în partea inferioară printr-un inel de legătură 7 cu partea cilindrică a tamburului inferior.

Fig

. 4

.1 -

Pri

nci

pa

lele

ele

men

te c

on

stru

ctiv

e a

le c

ald

ari

nei

CA

VN

O

Bolta focarului 9 sudată de conul de focar se continuă în partea superioară cu tubul de flacără 10. Colectorul de fum 3 este prevăzut la partea inferioară cu un capac de curăţire a funinginii 4, iar la partea superioară cu o flanşă 2 pentru cuplarea la tubulatura de evacuare a gazelor.

Întreaga caldarină este acoperită cu un strat izolator care asigură la exterior o temperatură maximă de 60

o C faţă de mediul ambiant.

Alimentarea caldarinei cu apă se face prin unul din cele două capete de alimentare 5 amplasate pe tamburul inferior. De aici apa ajunge la distribuitoarele 1 din tamburul superior şi umple caldarina până la nivelul de lucru.

Nivelul de lucru al apei de alimentare este menţinut automat de către regulatorul cu flotor magnetic 17 care urmăreşte nivelul apei în caldarină şi comandă pornirea, respectiv oprirea, pompelor de alimentare cu apă.

În partea de sus a tamburului superior, pe capacul bombat 16, sunt montate:

- valvula dublă de siguranţă 20; - valvula principală de abur 22; - valvula auxiliară de abur 19; - valvula pentru presostat 18; - robinet de evacuare în atmosferă 21.

Funcţionarea caldarinei este automatizată şi nu este necesară supravegherea din compartimentul în care este amplasată.

4.2 Elementele sistemului de automatizare

Instalaţia de automatizare tip MONARCH utilizată pentru caldarină se compune din:

- arzător; - tabloul cu elemente de comandă automată şi manuală - traductoare de presiune - traductoare de nivel pentru alimentarea cu apă.

Arzătorul, prezentat în figura 4.2 constituie elementul de bază care asigură: pulverizarea combustibilului, debitul de aer necesar arderii, iniţierea aprinderii şi controlul flăcării.

Arzătorul cuprinde într-o construcţie compactă următoarele elemente:

- electromotorul 1 de antrenare a ventilatorului şi pompei de combustibil; - ventilatorul 3; - pompa de combustibil 8, conducta de retur combustibil 9, reductor 11 pe conducta de

alimentare cu combustibil, conducta de combustibil sub presiune 18; - servomotorul 2 de poziţionare a clapetei de aer; - clapeta de aer 6; - două electrovalvule 16 şi 17 pe circuitele de alimentare a diuzelor; - două diuze 23 pentru pulverizarea combustibilului în focar; - transformatorul de aprindere 10; - cablurile 13 pentru alimentarea electrozilor de producere a scânteii electrice; - celulã fotoelectricã 7 pentru sesizarea flăcării; - cutia 4 de control a arzătorului şi vizorul cu geam; - placa de borne 12 pentru conexiuni electrice cu circuite exterioare;

- întrerupător 14; - flanşă articulată în balama 15; - contactor 19; - difuzor 21; - tubul de flacără 22.

Fig. 4.2. - Arzătorul MONARCH

Reglarea combustibilului şi a aerului sunt corelate astfel încât să se facă o ardere completă.

La reglare se urmăreşte ca în gazele de ardere să fie cantitatea maximă de CO2, ceea ce indică o

ardere completă.

Elementele din schema circuitului de combustibil sunt prezentaqte în figura 4.3:

1 - diuza 1;

2 - diuza 2;

3 - valvulă cu bilă pentru diuza 1;

4 - valvulă cu bilă pentru diuza 2;

5 - conducta de alimentare a diuzei 1;

6 - conducta de alimentare a diuzei 2;

7 - conductă pentru scurgerea surplusului de combustibil;

8 - conductă retur combustibil diuza 1;

9 - valvulă piston diuza 1;

10 - electrovalvulă diuza 1;

11 - electrovalvulă diuza 1;

12 - preîncălzire combustibil;

13 - pompă combustibil acţionată de axul electromotorului arzătorului;

14 - filtru.

Figura 4.3 - Schema circuitului de combustibil

În absenţa tensiunii electrice de alimentare electrovalvula 10 este deschisă iar electrovalvula

11 este închisă. Pompa trimite combustibil la diuza 1 şi pentru că returul este deschis nu se

formează presiune şi ca urmare valvula cu bilă închide pulverizarea combustibilului prin diuza 1.

De asemenea nu funcţionează nici diuza 2 întrucât este închis circuitul de combustibil spre

această diuză.

Pentru funcţionarea diuzei 1 se comandă alimentarea electrovalvulei 10 şi se închide circuitul de retur combustibil. Prin închiderea circuitului de retur se formează o presiune de circa 20 - 30 bar sub acţiunea căreia este învinsă acţiunea resortului valvulei cu piston 9 şi diuza 1 lucrează pulverizând combustibil în focar.

Pentru mărirea flacărei se comandă intrarea în funcţiune a diuzei 2 prin alimentarea electrovalvulei 11 care deschide circuitul de combustibil spre această diuză.

Când ambele diuze lucrează arzătorul funcţionează la capacitate maximă. La atingerea unei anumite valori a presiunii aburului debitat de caldarină (circa 5,5 bar) se

comandă închiderea diuzei 2 prin întreruperea alimentării electrovalvulei 11. Arzătorul continuă să lucreze cu diuza 1 şi când presiunea aburului ajunge la valoarea nominală, 7 bar, se comandă întreruperea funcţionării diuzei 1 prin întreruperea alimentării electrovalvulei 10.

Funcţionarea diuzei 2 este condiţionată de presiunea aburului debitat de caldarină şi asigură capacitatea maximă a arzătorului atunci când presiunea aburului este scăzută.

Reglarea debitului de aer. Electromotorul arzătorului acţionează ventilatorul care realizează debitul de aer necesar. Spre focar debitul de aer este reglat de o clapetă astfel încât să se facă o ardere completă. Clapeta de aer este acţionată de un servomotor electric prin care se asigură debitul de aer necesar.

Servomotorul clapetei de aer, prezentat în figura 4.4, antrenează concomitent şi un ax cu came prin care se acţionează contacte electrice de tip microîntrerupătoare.

Fig. 4.4 - Servomotorul clapetei de aer

Prin contactele electrice acţionate de came se marchează poziţiile clapetei de aer, astfel: IV -

închis; III - debit maxim; II - debit parţial; I - conectat circuitul de alimentare a electrovalvulei

diuzei 2 (în schema generală acest contact are simbolul b 39).

În perioada în care funcţionează numai diuza 1 clapeta de aer este deschisă pentru debit

parţial. Pentru mărirea flacărei se comandă mai întâi servomotorul clapetei de aer pentru fixarea

acesteia în poziţia de debit maxim. Corespunzător acestei poziţii se închide contactul acţionat de

cama I care face posibilă intrarea în funcţiune a diuzei 2.

Schema electrică a arzătorului este prezentată în figura 4.5

Fig. 4.5 - Schema electrică a arzătorului.

Simbolizarea elementelor schemei coincide cu simbolurile date în schema electrică generală

şi reprezintă:

- m 19 - electromotorul arzătorului. Pentru tipuri diferite de caldarine, prezentate în tabelul

4.1, puterea electromotorului are diferite valori;

- m 24 - servomotorul clapetei de aer. La alimentarea uneia dintre cele două înfăşurări servomotorul stabileşte clapeta de aer în poziţia de debit parţial. Pentru fixarea clapetei în poziţia de debit maxim se întrerupe alimentarea primei înfăşurări şi se alimentează a doua înfăşurare. Comanda de schimbare a poziţiei clapetei de aer este dată de releul d35 care prin contactul său comutator întrerupe alimentarea primei înfăşurări şi aplică tensiunea de alimentare a celei de a doua înfăşurare. În poziţia clapetei de aer corespunzătoare debitului maxim, axul cu came închide contactul b 32 care permite funcţionarea diuzei 2 pentru mărirea flacăre;

- m 17 - transformator de aprindere; - s 27 - electrovalvula diuzei 1; - s 32 - electrovalvula diuzei 2; - b 0 - contact de uşă. Se închide în poziţia în care arzătorul este rabatat spre focar,

condiţionând funcţionarea instalaţiei de această poziţie a arzătorului; - f 36 - traductor fotoelectric pentru sesizarea flăcării.

Programatorul LAE - 1 comandă funcţionarea caldarinei în regim automat stabilind etapele necesare pentru pornire şi în continuare, pe durata funcţionării caldarinei, supraveghează menţinerea flăcării.

În figura 4.6 se prezintă schema electrică a programatorului iar în figura 4.7 diagrama secvenţială de acţionare a contactelor pe durata unui ciclu.

Baza de timp a programatorului este realizată de micromotorul sincron SM. Acest micromotor roteşte cu viteză constantă un ax cu came şi la intervale de timp programate se dau comenzi de acţionare celor 13 microîntrerupătoare notate în schemă de la I la XIII. Fiecare microîntrerupător dispune de două contacte a şi b din care unul este normal închis iar celălalt normal deschis. Atunci când microîntrerupătorul este acţionat de camă poziþia contactelor se inversează: contactul normal închis se deschide iar contactul normal deschis se închide.

Programatorul din momentul dării comenzii de pornire este alimentat prin bornele 1 şi 2. De la borna 1 prin contactele închise br, VIIIb, IXa tensiunea se aplică la borna 18 legată împreună cu borna 8.

La prima pornire presiunea aburului este nulă şi contactul traductorului e14 este închis. De asemenea dacă caldarina funcţionează cu combustibil diesel sau în cazul în care lucrează cu combustibil greu (păcură) acesta are temperatura corespunzătoare funcţionării normale a diuzelor, contactul traductorului b49 este închis, se alimentează releul d49 şi se închide contactul d49 (13-14).

Prin contactele închise e14, d49, tensiunea de la borna 8 se aplică la borna 9 a

programatorului.

În continuare de la borna 9 prin contactele închise fr1, I, II-a se aplică faza tensiunii de

alimentare la puntea redresoare. Nulul tensiunii de alimentare de la borna 2, prin bobina releului BR

şi contactul închis br2 se aplică la cea de a doua bornă a puncţii redresoare.

Este alimentat releul AR care realizează: închide contactul ar1 prin care şuntează contactele

VIIIb şi IXa; închide contactul ar3 prin care se aplică tensiuneala borna 3; se comută contactul

ar2 şi este pus în funcţiune micromotorul SM.

Fig. 4.6 - Schema electrică a programatorului LAE – 1

Prin aplicarea tensiunii la borna 3 se comandă efectuarea primei etape - aerisirea focarului.

La pornirea electroventilatorului se alimentează bobina releului prin contactul căruia tensiunea

de la borna 8 se aplică şi la borna 4.

Faza de prepurjare (aerisire a focarului) are o durată minimă t1 = 30 secunde şi maximă t1 + t2

= 60 secunde.

După prima etapă de prepurjare se deschide contactul XIIa şi se închide XIIb realizând un

nou circuit de alimentare a micromotorului SM prin contactul a.r.3.

După parcurgerea timpului de prepurjare tensiunea de la borna 4 se aplică la borna 6.

Întrerupătorul UL2 are două poziţii: în poziţia din schemă aprinderea este comandată imediat, în

a doua poziţie, contactul se pune pe poziţia din stânga, comanda de aprindere se dă după

închiderea contactului IVb la expirarea timpului t1 + t2.

La aplicarea tensiunii la borna 6 se comandă apariţia scânteii de aprindere. După 3 secunde

se închide contactul VII, tensiunea de la borna 4 se aplică la borna 5 şi se comandă intrarea în

funcţiune a diuzei 1 de pulverizare a combustibilului în focar.

Se produce aprinderea combustibilului. După 2 secunde de la darea comenzii de aprindere se

deschide contactul XIa şi este deblocat amplificatorul semnalului dat de fototraductorul LF. În

prezenţa flacărei semnalul de tensiune de la ieşirea amplificatorului alimentează bobina releului

FR.

Anclanşarea releului FR confirmă apariţia flăcării. Se închide contactul XIb şi prin fr1 se

stabileşte un nou circuit de alimentare pentru releul AR. După confirmarea aprinderii se continuă

funcţionarea programatorului.

Apariţia flăcării este aşteptată un timp t3. După acest timp se deschide contactul IIa şi se

întrerupe alimentarea releului AR. Condensatorul montat în paralel cu releul AR asigură

menţinerea anclanşării releului 9 secunde după întreruperea alimentării. Dacă în acest interval de

timp, denumit perioadă de siguranţă, nu este confirmată aprinderea, releul AR declanşează şi prin

declanşarea contactelor sale opreşte funcţionarea caldarinei şi blochează funcţionarea

programatorului. Pentru deblocare se apasă pe butonul b12 programatorul este adus în starea

iniţială şi se reiau de la început toate fazele descrise până în prezent.

Fig. 10.7 - Diagrama secvenţială a contactelor pe perioada unui ciclu.

În situaţia normală, după confirmarea aprinderii se continuă programul. La secunda 81 se

deschide Ia şi se închide Ib, tensiunea de la borna 4 se aplică şi la borna 7 şi este permisă

funcţionarea diuzei 2 de pulverizare a combustibilului.

În continuare la secunda 89 se deschide contactul III, se întrerupe tensiunea aplicată la borna 6

şi se deconectează circuitul de aprindere, iar la secunda 93 se deschide contactul VIa, este

deconectată alimentarea micromotorului SM şi programatorul se opreşte.

Arzătorul lucrează la capacitatea maximă cu ambele diuze în funcţiune. Când presiunea

aburului ajunge la valoarea nominală, 7 bar, se deschide contactul traductorului e14, se întrerupe

tensiunea aplicată la borna 9. Se întrerupe alimentarea releului AR şi prin deschiderea

contactelor acestuia se întrerupe tensiunea aplicată la bornele 3, 4, 5, 7 având ca urmare

întreruperea funcţionării arzătorului. Prin comutarea contactului ar2 se reia funcţionarea

programatorului de la secunda 93. Se pune în funcţiune micromotorul SM care funcţionează până

la secunda 120 aducând cele 13 micro-contacte în poziţia iniţială şi fiind pregătit pentru reluarea

ciclului de funcţionare.

Programatorul LAE-1 reprezintă un aparat închis ermetic, conexiunea cu celelalte aparate se

face prin fişe numerotate ca în schemă de la 1 la 22 şi prize montate pe conductoarele de

conexiuni. La defectare, aparatul se înlocuieşte cu unul de rezervă.

Traductoarele de presiune asigură funcţionarea caldarinei în regim automat şi protecţia la

depăşirea presiunii maxime a aburului. Simbolurile cu care sunt notate în schema electrică

generală şi funcţiunile traductoarelor de presiune sunt:

- e14 - permite pornirea arzătorului atunci când presiunea aburului este mai mică de 3,5 bar

şi comandă oprirea arzătorului atunci când presiunea aburului are valoarea nominală 7 bar;

- e35 - permite funcţionarea diuzei 2 la pornire şi utilizarea arzătorului la capacitatea

maximă pentru scurtarea duratei de ridicare a presiunii aburului. La apropierea de valoarea

nominală, când aburul ajunge la presiunea de 5,5 bar traductorul comandă scoaterea din

funcţiune a diuzei 2;

- e72 - realizează protecţia caldarinei la depăşirea presiunii nominale. Pentru o presiune care

depăşeşte 7,5 bar traductorul comandă scoaterea din funcţiune a caldarinei;

- e74 - controlează presiunea combustibilului. La scăderea acesteia sub valoarea nominală se

pune în funcţiune alarma sonoră şi optică.

Traductorul de nivel controlează nivelul apei în caldarină. Traductorul de nivel de tip

MOBREY sesizează nivelul apei prin deplasarea pe verticală a unui magnet împins de un flotor.

În funcţie de poziţiile acestui magnet sunt acţionate contactele traductorului de nivel, astfel:

- nivelul superior de lucru (e61); - nivelul inferior de lucru (e64); - nivelul minim de avarie (e67a); - nivelul maxim de avarie (e67b).

Simbolurile din paranteză sunt cele folosite în schema electrică generală.

Sistemul de alimentare cu apă al caldarinei menţine nivelul de lucru între cel superior şi inferior primind informaţii de la traductoarele de nivel e61 şi e64. Acest sistem comandă pornirea pompelor de alimentare când se ajunge la nivelul inferior de lucru şi oprirea acestora la atingerea nivelului superior de lucru. Tabloul de comandă a pompelor de alimentare cu apă nu face parte din instalaţia MONARCH.

În situaţia în care se ajunge la nivelul de avarie minim sau maxim, prin contactele traductorului se comandă oprirea funcţionării caldarinei.

În figura 20.8 a, b, c, d se prezintă schema electrică de automatizare a caldarinei MONARCH.

4.3 Pregătirea pentru pornire

Se aplică tensiunea de alimentare trifazată de la tabloul principal de distribuţie prin închiderea întrerupătoarelor trifazate a02 şi a02a. Aplicarea tensiunii de alimentare este semnalizată de aprinderea lămpilor h04, h05, h06 pentru sistemul de forţă trifazat şi h07 pentru schema de comandă.

Este în poziţia închis întrerupătorul b08. Acest întrerupător montat în afara compartimentului caldarinei dar în imediata apropiere de acesta, permite, prin deconectarea sa, întreruperea funcţionării caldarinei în situaţia în care se sesizează incendiu sau altă avarie produsă în compartimentul caldarinei.

Arzătorul este rabatat spre focar şi ca urmare contactul de uşă b0 este închis.

Este alimentată schema electrică de protecţie şi semnalizări (fig. 4.8d). Se aprind lămpile de semnalizare: h69 “Nivel de avarie apă caldarină”, h73 “Presiune maximă abur”, h75 “Presiune scăzută combustibil” şi funcţionează alarma sonoră.

Se conectează pentru scurt timp întrerupătorul b60 cu revenire în poziţia zero după întreruperea

acţionării. Este alimentat releul d60 de restabilire a situaţiei normale pentru schema de semnalizare.

Întrucât nivelul apei de alimentare a caldarinei este în limitele normale, contactele

traductorului de nivel maxim şi minim de avarie, e67a şi e67b sunt închise, releul d67 este

alimentat şi prin contactele d67 (5-6), d60 (33-34) este alimentat releul d68. Se stinge lampa de

semnalizare h69 “Nivel de avarie apă caldarină” şi la întreruperea alimentării releului d60, prin

încetarea acţionării întrerupătorului b60, se menţine alimentarea releului d68 prin propriul

contact d68 (13-14). În schema de pornire din fig. 3.8.a se închide contactul d68 (23-24) şi se

menţine în această situaţie atât timp cât nivelul apei de alimentare este în limitele normale de

lucru.

La pornire presiunea aburului este nulă, contactul traductorului de presiune maximă de

avarie e72 este închis şi iniţial prin contactul d60 (43-44) este alimentat releul d72 după care

alimentarea se menţine prin propriul contact d72 (13-14). Se deschide contactul d72 (31-32), se

stinge lampa de semnalizare h73 “Presiune maximă abur” şi în schema din figura 3.8.a se închide

contactul d72 (23-24) care rămâne în această poziţie permiţând pornirea şi funcţionarea

instalaţiei atât timp cât presiunea aburului nu depăşeşte limita maximă.

De asemenea, pentru valoarea normală a presiunii combustibilului, contactul traductorului

e74 se închide şi se realizează circuitul de alimentare al releului d74, iniţial prin contactul d60

(53-54), ulterior prin propriul contact d74 (13-14). Se deschide contactul d74 (31-32) şi se

întrerupe funcţionarea lămpii de semnalizare h75 “Presiune scăzută combustibil”.

Schema de protecţie şi semnalizare este concepută astfel încât la depăşirea limitelor maxime

ale unui parametru (presiunea aburului sau nivelul apei), se comandă oprirea instalaţiei şi

declanşarea semnalizării optice şi acustice. La revenirea în limite normale a parametrului care a

declanşat protecţia, semnalizarea continuă să funcţioneze. Pentru revenirea schemei în situaţia

normală este necesară intervenţia operatorului care după ce a constatat cauza care a declanşat

semnalizarea, apasă pe butonul b60 şi prin releul d60 se reface situaţia normală şi se întrerupe

semnalizarea.

Se alege regimul de funcţionare al caldarinei prin punerea comutatorului b39 (fig. 20.8c) pe

poziţia AUTOMAT sau MANUAL.

După efectuarea operaţiunilor prezentate, instalaţia este pregătită pentru funcţionare. Până la

darea semnalului de pornire este aprinsă lampa de semnalizare h4 “Blocare”.

20.4. Funcţionarea instalaţiei în regim automat

Regimul de bază pentru funcţionarea caldarinei este regimul automat. La alegerea acestui

regim comutatorul b39 se fixează pe poziţia 2 “AUTOMAT”. Este alimentat releul d40 care îşi

va acţiona contactele pregătind circuitele pentru funcţionarea în acest regim.

Se conectează întrerupătorul b33 care va permite funcţionarea diuzei 2 pentru ca arzătorul să

lucreze la capacitatea maximă până când presiunea aburului ajunge în apropierea valorii

nominale. Se obţine în acest mod scurtarea duratei de ajungere la parametri nominali de

încălzire.

Pentru pornire, se trece iniţial comutatorul b2 (fig. 21.8a) pe poziţia 1 “Iniţiere”, este alimentat

releul d2 care în continuare îşi menţine alimentarea prin contactul propriu d2 (13-14), după care

comutatorul b2 se trece pe poziţia 2 “Conectat”. Prin contactele închise d2 (33-34), b2, d40 (14-13)

se aplică faza tensiunii de alimentare la borna 1 a programatorului. Nulul tensiunii de alimentare

este conectat permanent la borna 2 a programatorului. Concomitent se deschide contactul d2

(51-52) şi se întrerupe lampa de semnalizare h4 “Blocare”.

Programatorul LAE-1 intră în funcţiune şi comandă în continuare secvenţele fazelor de

aprindere cu durata totală a circuitului de 120 secunde.

În continuare se prezintă secvenţele fazelor de aprindere şi funcţionare în regim automat a

instalaţiei urmărind schema electrică de automatizare prezentată în figura 20.8.

Faza I Prepurjarea. Din momentul dării comenzii de pornire, programatorul este alimentat

prin bornele 1 şi 2. De la borna 1 tensiunea se aplică la borna 18 legată împreună cu borna 8.

La prima pornire presiunea aburului este nulă şi contactul traductorului e14 este închis (fig.

20.8a). De asemenea este închis şi contactul d49 (13-14) în cazul în care caldarina funcţionează

cu combustibil diesel sau în cazul folosirii combustibilului greu acesta are temperatura

corespunzătoare funcţionării normale a diuzelor. Prin contactele închise ale traductorului de

presiune e14 şi releului d49 tensiunea de la borna 8 se aplică la borna 9 a programatorului. Se

pune în funcţiune programatorul şi prin contactul releului acestuia se aplică tensiunea la borna 3

a programatorului.

Urmărind schema prezentată în fig. 20.8b, tensiunea care apare la borna 3 a programatorului

se aplică bobinei contactorului C22 şi servomotorului clapetei de aer m24. Ca urmare, prin

închiderea contactelor principale ale contactorului C22 este pus în funcţiune electromotorul

arzătorului m19 iar clapeta de aer se deschide pentru debit parţial. Intră în funcţiune ventilatorul

care introduce aer pentru purjarea focarului şi eliminarea eventualelor gaze de ardere rămase de la

funcţionarea anterioară. Funcţionarea arzătorului este semnalizată de aprinderea lămpii h18. În

acelaşi timp axul electromotorului antrenează şi pompa de combustibil care realizează presiunea

necesară.

Se închide contactul auxiliar C22 (23-24) care pregăteşte circuitul de aprindere.

Din prezentarea funcţionării programatorului LAE-1, rezultă că faza de prepurjare are durata

30 60 secunde.

Faza II-a Aprinderea. După parcurgerea primei faze programatorul aplică tensiunea la borna

6 a programatorului. La apariţia tensiunii la borna 6 a programatorului, prin contactele închise

d40 (43-44), C22 (23-24) este alimentat releul d15.

Releul d15 cu temporizare de circa 2 secunde închide contactul d15 (8-5) şi se alimentează:

releul d16, transformatorul de aprindere m17 şi lampa de semnalizare h18 “Aprindere”. Între

electrozi de aprindere apare scânteia electrică. Se închide contactul d16 (13-14) pregătind pentru

funcţionare circuitul de alimentare a electrovalvulei diuzei 1, s27.

După trecerea unui timp de circa 3 secunde de la apariţia scânteii electrice, programatorul

aplică tensiunea de la borna 4 la borna 5 şi prin contactele închise d40 (33-34), d16 (13-14) este

alimentată electrovalvula s27. Electrovalvula închide circuitul de retur al combustibilului şi

presiunea creată pune în funcţiune diuza 1 care pulverizează combustibilul în focar. La intrarea

în funcţiune a diuzei 1 se aprinde lampa de semnalizare h28 “Funcţionare treapta I-a”. Este

alimentat releul d30 care prin contactele d30 (13-14) şi d30 (23-24) menţine alimentarea

electrovalvulei s27 şi a releului d35 după deconectarea releului d16.

În prezenţa aerului, scânteii electrice şi a combustibilului pulverizat se produce aprinderea.

După confirmarea aprinderii, programatorul îşi continuă programul. Dacă în perioada de

siguranţă nu se produce aprinderea, programatorul opreşte funcţionarea arzătorului, urmând ca la

reluare să se parcurgă din nou toate etapele.

Faza III-a Mărirea flăcării. În situaţia normală, după confirmarea aprinderii se continuă

programul şi la secunda 81 se aplică tensiunea la borna 7 a programatorului. De la borna 7 prin

contactele închise d40 (53-54), b33, contactul traductorului e35 închis pentru presiuni sub 5,5

bar, este alimentat releul d35.

Releul d35 comută contactul său din circuitul servomotorului m24 şi comandă deschiderea

clapetei de aer în poziţia de debit maxim. În această poziţie a clapetei, axul cu came al

servomotorului comandă închiderea contactului b32.

Se închide circuitul de alimentare al electrovalvulei diuzei 2 de la borna 7 a programatorului

prin contactele închise d40 (83-84), b32. Este alimentată electrovalvula s32 care deschide

circuitul de combustibil spre diuza 2. Din acest moment funcţionează ambele diuze asigurând

capacitatea maximă de lucru a arzătorului.

Funcţionarea diuzei 2 este marcată de aprinderea lămpii h33 “Funcţionare treapta a II-a”.

În continuare, din prezentarea funcţionării programatorului, la secunda 89 se comandă

întreruperea tensiunii la borna 6 şi ca urmare se deconectează circuitul de aprindere iar la

secunda 93 se întrerupe funcţionarea programatorului.

Arzătorul funcţionează la capacitatea maximă şi presiunea aburului creşte continuu.

Reducerea flăcării. Când presiunea aburului ajunge la valoarea de 5,5 bar, apropiată de

presiunea nominală, traductorul de presiune e35 îşi deschide contactul şi se întrerupe alimentarea

releului d35.

În circuitul servomotorului clapetei de aer m24 se comută contactul d35 în poziţia iniţială

1-3 şi se comandă închiderea clapetei de aer pe poziţia corespunzătoare de debit parţial. În

această poziţie a clapetei axul cu came deschide contactul b32 şi se întrerupe circuitul de

alimentare al electrovalvulei s32. Se întrerupe funcţionarea diuzei 2 şi arzătorul lucrează în

continuare cu capacitate redusă, având în funcţiune numai diuza 1.

Oprirea caldarinei. Comanda de oprire a caldarinei se dă atunci când presiunea aburului

ajunge la valoarea de 7 bar. La această valoare a presiunii aburului se deschide contactul

traductorului e14 şi se întrerupe tensiunea aplicată la borna 9 a programatorului.

Se întrerupe alimentarea releului programatorului şi prin deschiderea contactelor sale se

întrerupe tensiunea aplicată la bornele 3, 4, 5 şi 7 având ca urmare: întreruperea alimentării

contactorului C22 şi deconectarea electromotorului arzătorului, întreruperea alimentării

electrovalvulei s27 şi încetarea funcţionării diuzei 1.

Arzătorul caldarinei îşi întrerupe funcţionarea. Dispariţia flacărei este sesizată de

fototraductor şi se întrerupe alimentarea releului FR aparţinând programatorului. Se reia

funcţionarea programatorului din momentul întreruperii la secunda 93 şi se continuă până la

secunda 120. În această perioadă contactele celor 13 microîntrerupătoare revin în poziţia iniţială

pregătind circuitele pentru o nouă reluare a programului.

Reluarea ciclică a funcţionării. Releele diferenţiale de presiune sunt astfel reglate încât

traductorul de presiune e35 deschide contactul la depăşirea limitei de 5,5 bar şi închide contactul

când presiunea este mai mică de 4-4,5 bar iar traductorul de presiune e14 îşi deschide contactul

pentru valoarea nominală a presiunii 7 bar şi îl închide când presiunea scade sub limita de 3,5

bar.

După parcurgerea primului ciclu şi oprirea caldarinei atunci când presiunea aburului a ajuns

la valoarea nominală, presiunea aburului începe să scadă treptat ca urmare a utilizării lui în

instalaţia de încălzire a compartimentelor navei. La atingerea valorii de 4-4,5 bar se închide

contactul traductorului e35. Instalaţia nu porneşte. Închiderea contactului e35 face posibilă

funcţionarea treptei a doua la reluarea ciclului de lucru.

Ciclu de funcţionare se reia atunci când presiunea aburului scade până la limita de 3,5 bar şi

se închide contactul traductorului e14. Prin închiderea contactului traductorului e14 se reia

funcţionarea arzătorului parcurgându-se toate etapele prezentate anterior. Urmează o nouă

perioadă de funcţionare care se va întrerupe automat atunci când presiunea aburului ajunge la

valoarea nominală, 7 bar.

În acest mod automatizarea caldarinei MONARCH realizează o funcţionare ciclică a

arzătorului caldarinei pentru menţinerea presiunii aburului în limitele 3,5-7 bar.

20.5 Funcţionarea instalaţiei în regim manual

Pentru funcţionarea caldarinei în regim manual se execută în prealabil toate operaţiunile

prezentate la pregătirea pentru pornire. Comutatorul de alegere a regimurilor de lucru, b39, se

pune pe poziţia 1 “MANUAL”.

La aplicarea tensiunii de alimentare este conectat releul d38 care prin acţionarea contactelor

sale pregăteşte circuitele pentru funcţionarea în regim manual. Se aprinde lampa de semnalizare

h39 “MANUAL”.

Pornirea se execută prin manevrarea aceluiaşi comutator b2. Se fixează iniţial b2 pe poziţia

1 şi se alimentează releul d2. Se întrerupe alimentarea lămpii de semnalizare h4 “Blocare” şi se

închide contactul de automenţinere a alimentării d2 (13-14).

Se trece comutatorul b2 pe poziţia 2 “Conectat” şi prin contactele d2 (33-34), b2 poziţia 2 se

aplică tensiune la schema de comandă. În regimul de lucru manual programatorul LAE-1 nu este

alimentat şi ca urmare acesta nu lucrează în acest regim.

În continuare, prin conectarea manuală într-o anumită ordine a întrerupătoarelor, se execută

fazele aprinderii. Schema este astfel concepută încât să se asigure ordinea normală a

operaţiunilor şi nu se poate trece la faza următoare decât după executarea fazei precedente.

Durata fazelor este stabilită de operator.

Faza I. Prepurjarea. Se închide întrerupătorul b22 şi se stabilesc circuitele de alimentare

pentru contactorul C22 şi servomotorul clapetei de aer prin contactele închise d38 (13-14), b26,

b29, d40 (71-72). Servomotorul m24 deschide clapeta de aer pentru debit parţial şi prin

închiderea contactelor principale C22 porneşte electromotorul ventilatorului.

Se introduce aer în focar şi se execută prepurjarea acestuia pentru eliminarea gazelor rămase

de la funcţionarea anterioară. Se aprinde lampa h18 care indică funcţionarea

electroventilatorului.

Se închide contactul C22 (13-14) prin care se menţine alimentarea contactorului C22 în

etapele următoare când se vor deschide b29 şi b26. De asemenea se închide contactul C22

(23-24) şi se permite alimentarea circuitului de aprindere în faza următoare.

Durata operaţiunii de prepurjare este stabilită de operator.

Faza a II-a Aprinderea. Se conectează circuitul de aprindere prin închiderea întrerupătorului

b15. Este alimentat releul d15 şi acesta cu temporizare închide contactul d15 (5-8) prin care se

alimentează transformatorul de aprindere m17, releul d16 şi lampa de semnalizare h18

“Aprindere”. Tensiunea înaltă de la transformator se aplică la electrozi şi se produce scânteia

electrică. Releul d16 închide contactele d16 (13-14) şi d16 (23-24) pregătind momentul următor.

Pentru pulverizarea combustibilului în focar se conectează întrerupătorul b26 şi prin contactele

închise d38 (23-24), b26, d16 (13-14) se aplică tensiunea de alimentare pentru electrovalvula s27

care prin închiderea returului de combustibil pune în funcţiune diuza 1.

Prezenţa aerului, a scânteii electrice şi a combustibilului pulverizat de diuza 1 realizează

aprinderea şi apariţia flacărei.

Funcţionarea diuzei 1 este semnalizată de aprinderea lămpii de semnalizare h 28 “Funcţionare

treapta I”. În acelaşi timp cu alimentarea electrovalvulei s27 este alimentat şi releul d30. Prin

închiderea contactelor d30 (13-14) şi d30 (23-24) se menţin alimentările pentru electrovalvula s27

şi releul d35 după întreruperea funcţionării releului d16 ca urmare a deconectării circuitului de

aprindere.

Faza a III-a Mărirea flăcării. Pentru mărirea capacităţii de lucru a arzătorului se conectează

întrerupătorul b29. Prin contactele închise d38 (43-44), b29, d16 (23-24) se stabileşte circuitul de

alimentare a releului d35. Acest releu prin comutarea contactului său din circuitul

servomotorului m24 comandă deschiderea clapetei de aer în poziţia de debit maxim. Când

clapeta a ajuns în poziţia de debit maxim, axul cu came închide contactul b32 şi se aplică

tensiunea de alimentare pentru electrovalvula s32 prin contactele d38 (53-54), b32.

Diuza 2 intră în funcţiune şi arzătorul lucrează la capacitate maximă. Funcţionarea diuzei 2

este semnalizată de lampa h33 “Funcţionare treapta a II-a”.

În continuare, pe durata de funcţionare a arzătorului, urmarirea flacărei se face de către

operator care în cazul dispariţiei flacărei intervine prin comenzi manuale pentru oprirea

instalaţiei.

Prezenţa operatorului pentru supravegherea caldarinei este permanentă în situaţia în care se

lucrează în regim manual. Urmărind continuu funcţionarea operatorul intervine pentru reducerea

capacităţii arzătorului prin scoaterea din funcţiune a diuzei 2 atunci când presiunea aburului

ajunge în apropierea valorii nominale si întreruperea funcţionării arzătorului când presiunea

aburului are valoarea nominală. Reluarea ciclică a funcţionării caldarinei se face de asemenea de

către operator.

Regimul de lucru manual constituie un regim de rezervă care se aplică numai în situaţia

în care sistemul automat nu funcţionează.

20.6 Preîncălzirea combustibilului

Instalaţia electrică de preîncălzire a combustibilului este prezentată în fig. 20.8c.

Caldarina poate utiliza drept combustibil motorina (combustibil diesel) sau păcura

(combustibil greu). În cazul în care se foloseşte motorina preîncălzirea acesteia nu este necesară

şi comutatorul b44 se pune în poziţia 1 “Deconectat”. Este alimentat releul d49, se deschide

contactul d49 (31-32) şi se întrerupe funcţionarea lămpii h50.

Dacă se foloseşte combustibil greu (păcură) acesta la temperaturi scăzute îşi măreşte

vâscozitatea şi pentru funcţionarea normală a diuzelor de pulverizare a combustibilului în focar,

este necesară preîncălzirea combustibilului pentru reducerea vâscozităţii.

La funcţionarea cu combustibil greu b44 se pune pe poziţia 2.

Prin acţiunea traductorului de temperatură e47 se menţine temperatura combustibilului între

limitele normale. Când temperatura scade sub limita inferioară se închide contactul traductorului

e47, este alimentat releul d47 care prin închiderea contactului d47 (13-14) stabileşte circuitul de

alimentare al contactorului C45. Prin contactele principale ale contactorului C45 sunt conectate

rezistenţele trifazate de încălzire a combustibilului. Pe durata funcţionării este aprinsă lampa de

semnalizare h46 “Preîncălzire combustibil”.

Când temperatura combustibilului ajunge la limita superioară de lucru, traductorul e47 îşi

deschide contactul, se întrerupe alimentarea releului d47, contactorul C45 deconectează

rezistenţele de încălzire şi prin închiderea contactului d47 (31-32) funcţionează lampa de

semnalizare h51 “Temperatură maximă combustibil”.

Traductorul de temperatură e45 are un rol de protecţie. În cazul în care temperatura

combustibilului depăşeşte cu circa 400C limita superioară de lucru se deschide contactul

traductorului e45 care deconectează instalaţia de încălzire.

Traductorul b49 semnalizează temperatura minimă a combustibilului. Contactul său se

deschide când temperatura coboară sub valoarea minimă de la care pentru funcţionarea normală a

diuzelor este necesară preîncălzirea. Prin deschiderea contactului b49 se întrerupe alimentarea

releului d49, se închide contactul d49 (31-32) şi se aprinde lampa de semnalizare h50

“Temperatură minimă combustibil”. Se deschide contactul d49 (13-14) se întrerupe circuitul între

bornele 8 şi 9 ale programului şi prin aceasta se comandă oprirea instalaţiei.

20.7 Protecţiile caldarinei

Schema electrică de protecţie şi semnalizare a caldarinei, prezentată în fig. 20.8d

semnalizează optic şi sonor la depăşirea parametrilor nominali. În situaţia în care presiunea

aburului sau nivelul apei depăşesc limitele maxime şi este în pericol funcţionarea caldarinei,

schema de protecţie întrerupe automat funcţionarea caldarinei şi semnalizează cauza întreruperii.

În continuare se prezintă situaţiile în care acţionează instalaţia de protecţie şi semnalizare.

Nivel ridicat apă caldarină – semnalizare optică şi sonoră.

Când nivelul apei de alimentare a caldarinei este la limita superioară de lucru se deschide

contactul traductorului e61 şi se întrerupe alimentarea releului d61. Se deschide contactul d61

(5-6) se întrerupe alimentarea releului d62, se închide contactul d62 (31-32) şi se aprinde lampa

de semnalizare h63 “Nivel ridicat”, totodată, se deschide contactul d62 (23-24), se întrerupe

alimentarea releului d80 şi intră în funcţiune avertizarea sonoră.

Nivel scăzut apă caldarină – semnalizare optică şi acustică.

La scăderea nivelului apei de alimentare a caldarinei sub valoarea inferioară de lucru se

deschide contactul traductorului e64 ºi se întrerupe alimentarea releului d64. Se deschide

contactul d64 (5-6), se întrerupe alimentarea releului d65, se închide contactul d65 (31-32) şi este

alimentată lampa de semnalizare h66 “Nivel scăzut”. În acelaşi timp se deschide contactul d65

(23-24) şi se pune în funcţiune avertizarea acustică.

Nivel de avarie apă caldarină – semnalizare şi blocare.

La scăderea nivelului apei sub limita minimă de avarie se deschide contactul traductorului

67a iar la creşterea nivelului peste limita maximă de avarie se deschide contactul traductorului

e67b. În aceste situaţii se întrerupe alimentarea releului d67 se deschide contactul d67 (5-6) şi se

întrerupe alimentarea releului d68.

Prin întreruperea alimentării releului d68 se realizează:

- întreruperea funcţionării caldarinei prin deschiderea contactului d68 (23-24) din circuitul

releului d2 şi scoaterea acestuia de sub tensiune. Se deschide contactul d2 (33-34) şi se întrerupe

alimentarea programatorului LAE-1 sau a schemei de comandă în cazul în care se foloseşte

regimul manual de lucru;

- aprinderea lămpii de semnalizare h 69 “Nivel de avarie” prin închiderea contactului d68

(31-32);

- prin închiderea contactelor d2 (51-52), d2 (61-62) este alimentată lampa h4 “Blocare” şi

funcţionează avertizarea sonoră h5;

- se deschide contactul d2 (43-44), se întrerupe alimentarea releului d81 şi intră în funcţiune

avertizarea sonoră la distanţă.

Depăşirea presiunii maxime a aburului – semnalizare şi blocare.

La depăşirea presiunii maxime a aburului se deschide contactul traductorului e72 şi se

întrerupe alimentarea releului d72, care realizează:

- întreruperea funcţionării caldarinei prin deschiderea contactului d72 (23-24) şi

deconectarea alimentării releului d2. Ca şi în cazul anterior se întrerupe alimentarea

programatorului sau a schemei de comandă şi se pune în funcţiune semnalizarea optică şi

acustică.

- aprinderea lămpii de semnalizare h73 “Presiune maximă abur” prin închiderea contactului

d72 (31-32).

- se deschide contactul d2 (43-44) din circuitul releului d81 şi intră în funcţiune avertizarea

sonoră la distanţă.

Presiune scăzută a combustibilului – semnalizare optică şi acustică.

Atunci când presiunea combustibilului scade sub valoarea nominală, se deschide contactul

traductorului e74. Se întrerupe alimentarea releului d74 şi prin închiderea contactului d74 (31-32)

se alimentează lampa de semnalizare h75 “Presiune scăzută combustibil”.

De asemenea se deschide d74 (23-24) se întrerupe alimentarea releului d81 şi intră în

funcţiune avertizarea sonoră.

Lipsă flacără – semnalizare şi oprire.

Această protecţie acţionează numai în regim automat de funcţionare şi este asigurată de

releul programator LAE-1 (fig.20.6).

Dacă în timpul funcţionării se stinge flacăra, pulverizarea în continuare a combustibilului în

focar conduce la acumularea de gaze care pot provoca explozia caldarinei. În această situaţie la

dispariţia flacărei, traductorul fotoelectric nu mai transmite semnal la blocul de amplificare şi se

întrerupe alimentarea releului FR. Deschiderea contactului frl întrerupe alimentarea releului AR

care declanşează şi întrerupe funcţionarea caldarinei. Prin contactele releului BR se aplică

tensiune la borna 12 a programatorului.

Pe panoul programatorului se aprinde lampa cu neon L1 iar pe panoul tabloului de

automatizare se aprinde lampa h11 “Lipsă flacără”.

Pentru deblocarea şi reluarea de la început a ciclului de punere în funcţiune se apasă pe

butonul EK-1 de pe panoul programatorului sau pe butonul b12 de pe panoul tabloului de

automatizare.

5. Automatizarea instalaţiilor frigorifice

5.1. Destinaţia instalaţiilor frigorifice navale. Agenţi frigorifici

În prezent toate navele sunt dotate cu instalaţii frigorifice. Pentru navele de transport şi

militare se folosesc, în general, două tipuri de instalaţii frigorifice şi anume:

- instalaţii frigorifice de cambuză destinate să asigure conservarea prin frig a produselor

alimentare perisabile necesare pentru hrana echipajului şi a pasagerilor. Aceste instalaţii sunt

destinate conservării prin frig atât a produselor congelate: carne, preparate din carne, peşte, cât şi

a produselor refrigerate: legume, produse uscate, băuturi;

- instalaţia de climatizare pentru asigurarea condiţiilor de confort termic în spaţiile destinate

odihnei, servirii mesei şi în spaţii de lucru ale echipajului, cum ar fi: puntea de comandă, cabina

radio, postul de supraveghere şi control a maşinilor ş.a.

Aceste instalaţii sunt complet automatizate şi funcţionează fără a fi necesară supravegherea

permanentă la posturile locale de dispunere a aparaturii.

În afara instalaţiilor frigorifice de cambuză şi de climatizare navele cu destinaţie specială

pentru transportul mărfurilor în condiţii de temperatură scăzută, denumite nave frigorifice,

precum şi navele de pescuit au la bord instalaţii frigorifice de mare capacitate destinate pentru

magaziile de mărfuri. Astfel de instalaţii nu fac obiectul prezentei lucrări.

În cele ce urmează se va trata partea electrică a sistemelor de automatizare pentru instalaţiile

frigorifice de cambuză şi de climatizare făcându-se o prezentare generală a părţii mecanice, atât

cât este necesar pentru a înţelege funcţionarea schemei electrice de automatizare.

Agenţii frigorifice utilizaţi, frecvent pe nave sunt: amoniacul, freonul 12 (R12), freonul 22

(R22). Pentru instalaţiile frigorifice de cambuză se foloseşte obişnuit freon 12 şi freon 22.

Amoniacul este întrebuinţat de regulă pentru instalaţii frigorifice de mare capacitate aflate la

bordul navelor de pescuit şi navelor frigorifice.

Freon 12 este agentul frigorific cel mai răspândit la nave, fiind utilizat la toate instalaţiile

frigorifice de cambuză şi climatizare. Excepţie fac numai unele nave de pescuit.

Freon 12 este agentul frigorific ideal pentru nave datorită proprietăţilor sale, şi anume:

- neinflamabil, nu prezintă pericol de explozie, fără acţiune fiziologică asupra omului;

- presiuni mici de condensare (6-9 bar) şi relativ ridicate la vaporizare (la presiunea

atmosferică temperatura de vaporizare este t0= -300C);

- exponent adiabatic mic, asigurând o comprimare cu consum redus de lucru mecanic;

- dizolvă uleiul de ungere, asigurând permanent suprafeţele curate de schimb de căldură şi

revenirea uleiului în carterul compresorului;

- inert faţă de metale şi uleiuri de ungere, în prezenţa apei însă, se descompune în acid

fluorhidric şi clorhidric care atacă magneziul, aluminiul şi aliajele lor, garniturile şi chiar

restul instalaţiei.

Dezavantajele freonului 12 comparativ cu alţi agenţi frigorifici sunt:

- căldură de vaporizare mică, deci putere frigorifică redusă şi ca urmare este necesară o

cantitate mare de agent frigorific care circulă în unitatea de timp pentru a prelua căldura;

- solubilitatea redusă faţă de apă 2,5 mg/kg R12; la depăşirea acesteia apa, ca impuritate,

formează particule de gheaţă care blochează ventilul de laminare; din această cauză

trebuiesc luate măsuri deosebite de uscare a instalaţiei înainte de umplere precum şi o

atenţie sporită pentru curăţirea periodică a filtrului de deshidratare;

- capacitate deosebită de a trece prin cele mai mici neetanşeetăţi ceea ce duce la pierderi

însemnate de agent; în cazul unei exploatări necorespunzătoare;

- depistarea cu dificultate a pierderilor de agent din instalaţie datorită faptului că este

inodor. Metoda cu spumă de găsire a locului prin care se pierde agent nu este

satisfăcătoare. Se utilizează în acest scop lampa pentru halogeni prezentată în figura 5.1.

Fig. 5.1. Lampă pentru halogeni

1. robinet de reglare a flăcării;

2. rezervor de butan sau alcool;

3. furtun;

4. amestec de aer + freon;

5. flacără.

Când nu sunt urme de freon flacăra lămpii este albastră. În momentul în care apar urme de

freon în aerul care este preluat cu ajutorul furtunului de la locul de căutare a scăpărilor de freon,

flacăra capătă o culoare verde. În acelaşi scop se foloseşte şi aparatură electronică capabilă să

determine scăpările de agent frigorific.

Scăpările mari de agent frigorific pot fi depistate şi prin urmărirea brumărilor sau umezirilor

locale pe conductele de lichid fisurate.

Freonul 22 este folosit ca agent frigorific cu precădere pe navele de pescuit şi nave de

transport frigorific. Comparativ cu freon 12 are performanţe îmbunătăţite: temperatura de

vaporizare la presiunea atmosferică este –400C, are puterea frigorifică mai mare, şi o solubilitate

la apă de 8 ori mai mare. Detecţia scăpărilor de agent se face la fel ca pentru freon 12.

În prezent este în curs de desfăşurare un proces de înlocuire a freonului 12 din instalaţiile

frigorifice de cambuză şi de climatizare cu freon 22 care nu este poluant pentru mediu.

5.2 Schema instalaţiei frigorifice navale de cambuză

În fig. 5.2 este prezentată schema instalaţiei frigorifice navale de cambuză cu 5 camere.

Două camere cu temperaturi negative (-100C -14

0C) pentru păstrare carne (camera A); peşte

(camera B) şi trei camere cu temperaturi pozitive (+10 C +4

0 C) pentru păstrare legume

(camera C), produse uscate (camera D) şi băuturi (camera E).

Elementele componente ale instalaţiei frigorifice sunt:

Vaporizatoarele

A, B, C, D, E

Realizează vaporizarea agentului frigorific lichid. Fenomenul este

însoţit de absorbţia căldurii din camera în care este montat

vaporizatorul. Vaporizatoarele cu acelaşi regim de temperaturi se

montează pe acelaşi circuit.

Condensatorul Asigură transmiterea căldurii de la agentul frigorific către mediul

ambiant. La partea inferioară este prevăzut cu un rezervor care

acumulează surplusul de agent frigorific. În acest rezervor se poate goli

întreaga instalaţie.

Compresoare

m1, m2

Creează presiuni scăzute pe circuitul de absorbţie favorizând

vaporizarea şi presiuni înalte pe circuitul de refulare realizând

condensarea şi transformarea agentului frigorific în starea lichidă.

Filtrul Montat pe conducta de agent frigorific lichid de înaltă presiune, asigură

reţinerea urmelor de apă introduse cu agentul frigorific ca impuritate a

acestuia.

Ventilele de reglaj Reglează debitul de agent frigorific lichid spre vaporizator astfel încât să

se facă vaporizarea completă şi să corespundă cu debitul aspirat de

compresor. Asigură laminarea agentului de la presiunea de condensare la

presiunea de vaporizare.

Pompele de răcire

m3, m4

Asigură în circuit deschis răcirea cu apă de mare a condensatorului. În

funcţionare normală lucrează o singură pompă, cea de a doua fiind de

rezervă. Presiunea normală pe circuitul de răcire este sesizată de

închiderea contactului b14.

Termostatele

b 1 b 5

Măsoară temperaturile din camerele frigorifice. Termostatele fixează

regimul de temperaturi dorit şi la depăşirea limitei maxime se comandă

deschiderea circuitului de freon lichid spre vaporizator iar când se

ajunge la limita minimă se comandă închiderea circuitului.

Rezistenţe pentru

degivrare

r1, r2, r3, r4

Sunt folosite pentru dezgheţarea răcitoarelor şi tăvilor din camerele cu

temperaturi negative. Periodic, automat sau manual, se blochează

funcţionarea compresoarelor şi se conectează pentru o anumită durată

rezistenţele pentru topirea gheţei formată pe răcitoare şi tăvi.

Ventilatoarele

m5, m6, m7, m8,

m9

Se montează în camerele frigorifice şi au rolul de omogenizare a

temperaturii din încăperea în care funcţionează.

Electrovalvulele

s2, s3, s4, s5, s6

Deschid sau închid circuitul de agent frigorific lichid spre

vaporizatoare. Comanda de deschidere sau închidere este dată de

termostatele care controlează temperaturile din camerele frigorifice.

Electrovalvula

s1

Montată pe circuitul de aspiraţie al camerelor cu temperaturi negative.

Pe durata funcţionării degivrării închide circuitul de aspiraţie spre

compresor blocând astfel funcţionarea acestuia.

Presostatele de

joasă presiune

bp1, bp2

Montate pe conductele de aspiraţie, reprezintă elemente de comandă

pentru funcţionarea automată a instalaţiei.

Preostatul bp3 Montat pe circuitul de absorbţie al camerelor cu temperaturi negative,

interzice efectuarea comenzii de degivrare în perioada în care lucrează

compresorul. Cât timp există presiune de vapori pe circuitul de

absorbţie şi ca urmare compresorul lucrează, contactul preostatului

este deschis, interzicând funcţionarea ventilaţiei şi a degivrării.

Instalaţia frigorifică prezentată în fig. 21.2 conţine două circuite cu funcţionare

independentă, complet automatizată. Unul pentru camerele cu temperaturi negative: A şi B;

celălalt pentru camerele cu temperaturi pozitive: C, D şi E. Cele două circuite sunt interconectate

pe refulare şi au în comun condensatorul cu sistemul de răcire, filtru şi alimentarea. În condiţii

normale cele două circuite funcţionează independent existând posibilitatea, în cazul în care un

compresor este ineficient, să lucreze unul singur care să asigure menţinerea temperaturilor

normale în camere timp de 24 ore (funcţionare de avarie).

În camerele frigorifice se instalează vaporizatoarele, ventilatoarele pentru omogenizarea

temperaturii şi termostatele pentru controlul şi comanda menţinerii temperaturii în camere între

limitele fixate.

Compartimentul agregate, dispus în apropierea camerelor frigorifice pentru scurtarea

lungimilor conductelor de legătură, conţine: compresoarele, pompele de răcire, condensatorul,

rezervorul de freon, electrovalvulele şi presostatele, sistemul de comandă şi protecţie.

În afara elementelor prezentate în fig. 21.2, instalaţia frigorifică mai are un tablou electric de

comandă a sistemului automat. Acest tablou se dispune în apropiere, într-un compartiment

separat, izolat de zgomotul din compartimentul agregate.

Funcţionarea normală a instalaţiei frigorifice precum şi avariile care apar sunt semnalizate

local pe panoul tabloului electric de automatizări cât şi la distanţă. Întrucât sistemul de

automatizare al instalaţiei frigorifice lucrează fără a fi necesară prezenţa operatorului pentru

supraveghere, este necesară semnalizarea la distanţă, într-un punct în care se execută cart

permanent, pentru a sesiza situaţiile de avarie ce pot apare. De regulă semnalizarea la distanţă se

montează în PSCM (post de supraveghere, comandă maşini).

Presostatele de joasă presiune (bp1, bp2), aşa cum am menţionat reprezintă elementul de

comandă pentru funcţionarea compresorului. În regim normal de funcţionare, când lucrează unul

sau mai multe vaporizatoare de pe un circuit, presiunea pe conducta de aspiraţie are o valoare la

care, prin reglajul efectuat, contactul presostatului este închis. La scăderea presiunii de pe

conducta de aspiraţie ca urmare a închiderii funcţionării ultimului vaporizator de pe circuit, când

valoarea acesteia ajunge la limita minimă, circa 0,2 bar, contactul presostatului se deschide oprind

funcţionarea compresorului.

După un timp de staţionare, ca urmare a creşterii temperaturilor în camere, termostatele

comandă intrarea din nou în funcţiune a unuia sau mai multe vaporizatoare de pe circuit.

Presiunea pe conducta de absorbţie creşte lent şi după depăşirea presiunii diferenţiate reglate se

închide contactul presostatului, compresorul este pus în funcţiune şi urmează un nou ciclu de

lucru. Diferenţialul presostatului este reglat astfel încât contactul se deschide la presiunea de 0,2

bar şi se închide la presiunea de 1,8 – 2 bar.

Presostatele diferenţiale de ulei (U1 şi U2) îndeplinesc funcţii de protecţie. Contactele

acestor presostate sunt închise permiţând funcţionarea compresoarelor atât timp cât diferenţa de

presiune între aspiraţia şi refularea uleiului de ungere are o valoare astfel încât asigură ungerea

normală a agregatelor. Pentru a asigura pornirea compresorului, presostatul diferenţial de ulei

este prevăzut cu un releu termic de temporizare 45 90 secunde care face posibilă pornirea fără

existenţa diferenţei de presiune reglată. Introducerea în funcţiune a presostatului are loc după

scurgerea duratei amintite, deci după ce pompa a avut timpul necesar să creeze diferenţa de

presiune prescrisă. Aceste aparate, după declanşare, rămân în această poziţie fiind necesară

reanclanşarea manuală pentru o nouă pornire.

Se prezintă în continuare funcţionarea de principiu a unuia din cele două circuite prezentate

în figura 5.2 de exemplu circuitul camerelor negative. Considerăm că termostatele b 1 şi b 2

sunt reglate pentru menţinerea temperaturii între limitele: minim –140 C şi maxim –10

0 C.

Atunci când într-o cameră sau în ambele camere temperatura depăşeşte limita maximă termostatele comandă deschiderea electrovalvulelor s2, s3 şi freonul lichid, sub presiune circa 5 bar, trece spre vaporizatoarele A şi B.

Ventilele de reglaj (laminare) montate înaintea vaporizatoarelor permit trecerea unui debit astfel reglat încât să se facă o vaporizare completă.

Freonul pătrunde în vaporizator, se produce fenomenul de vaporizare însoţit de absorbţie de

căldură.

Din vaporizator vaporii de freon pătrund în conducta de aspiraţie spre compresor şi

presiunea începe să crească lent. După un timp, când presiunea pe conducta de aspiraţie ajunge la

limita maximă 1,8 – 2 bar, presostatul de joasă presiune bp1 montat pe conducta de aspiraţie îşi

închide contactul şi comandă pornirea compresorului.

Compresorul lucrează, absoarbe vaporii de freon, îi comprimă şi îi trimite pe circuitul de

refulare spre condensator. În condensator are loc transformarea în stare lichidă a freonului.

Freonul lichid sub presiune de 5 bar este trimis la intrarea în vaporizatoare stabilindu-se astfel un

circuit închis al agentului frigorific. Întrucât valvulele de reglaj lucrează continuu debitând freon

care se vaporizează în vaporizatoare, presiunea pe conducta de aspiraţie a compresorului se

menţine la valoarea 1,8 – 2 bar şi compresorul funcţionează continuu.

Ca urmare a funcţionării vaporizatoarelor, temperatura în camerele frigorifice scade

continuu şi când se ajunge la limita minimă –140 C termostatele comandă închiderea valvulelor

electromagnetice s2, s3 şi se întrerup circuitele de freon spre vaporizatoare. Compresorul

continuă să lucreze aspirând freonul existent după valvulele electromagnetice, presiunea pe

circuitul de aspiraţie scade treptat şi când ajunge la limita minimă 0,2 – 0,3 bar presostatul bp1

îşi deschide contactul şi comandă oprirea compresorului.

De regulă, aşa cum este cazul prezentat, compresorul lucrează cu mai multe vaporizatoare

situate în camere diferite. Funcţionarea lui se întrerupe numai atunci când s-a ajuns la

temperatura programată în toate camerele. În exemplul prezentat, dacă în una din camere, de

exemplu în camera A, s-a atins temperatura reglată şi se opreşte funcţionarea vaporizatorului,

acest lucru este resimţit prin scăderea presiunii pe conducta de aspiraţie la circa 1 bar deoarece

lucrează numai vaporizatorul B. Compresorul continuă să lucreze cu sarcina pe jumătate până la

obţinerea temperaturii reglate şi în camera B.

În situaţia în care sunt mai multe camere pe un circuit, compresorul frigorific lucrează până la

întreruperea funcţionării ultimului vaporizator. Din momentul în care începe să se reducă numărul

consumatorilor se reduce continuu presiunea pe circuitul de aspiraţie şi pentru aceeaşi capacitate a

compresorului se măreşte temperatura de refulare. În astfel de situaţii pentru menţinerea în anumite

limite a presiunii pe circuitul de aspiraţie până la deconectarea ultimului consumator se adoptă una

din soluţiile:

- la reducerea sarcinii compresorului acţionează un presostat de sarcină şi se anulează,

funcţionarea unor cilindri. De exemplu, pentru un compresor cu 4 cilindri se scot din

funcţiune succesiv 2 cilindri obţinându-se reducerea capacităţii acestuia la 75% şi 50%

din sarcina nominală;

- se montează un regulator de capacitate care permite trecerea unei părţi a vaporilor din

circuitul de refulare pe circuitul de absorbţie menţinând în acest fel presiunea pe circuitul

de aspiraţie.

Funcţionarea celui de-al doilea circuit care deserveşte camerele cu temperaturi pozitive

este aceeaşi.

Circuitul de refulare format de condensatorul răcit cu apă de mare, filtrul şi rezervorul de

freon este comun pentru cele două compresoare.

În cazul în care debitul apei de răcire este insuficient sau se întrerupe, presiunea de

refulare creşte peste limita normală. Depăşirea presiunii normale de refulare este sesizată de

presostatul diferenţial de ulei (U1 sau U2) şi se întrerupe funcţionarea compresorului. Repunerea

în funcţiune se face manual după luarea măsurilor corespunzătoare.

Filtrul uscător (cu silicagel) reţine urmele de apă din freon. Eliminarea apei este deosebit

de importantă pentru buna funcţionare a instalaţiei având în vedere solubilitatea redusă a apei în

freon 12. Orificiile valvulelor de reglaj (de laminare) sunt foarte mici, de ordinul 0,1 – 0,5 mm şi

particulele mici de apă pot constitui dopuri de gheaţă care blochează funcţionarea acestora.

5.3 Schema electrică de comandă automată, protecţie de semnalizare

Automatizarea instalaţiilor frigorifice asigură:

- menţinerea în limite prescrise a parametrilor mediului din camerele frigorifice fapt care

asigură calitatea produselor conservate prin frig;

- funcţionarea în condiţii economice a instalaţiei cu consum redus de energie electrică şi

fără carturi permanente pentru supraveghere pe timpul funcţionării;

- siguranţă sporită în exploatare.

În fig. 21.3 a, b, c, d, e şi f este prezentată schema electrică de comandă automată,

protecţie şi semnalizare pentru instalaţia frigorifică de cambuză prezentată în fig. 21.2.

Funcţionarea instalaţiei frigorifice se prezintă pe etape urmărindu-se schemele din fig. 21.3.

Pregătirea pentru pornire constă în executarea următoarelor operaţiuni:

- se conectează manual întrerupătoarele automate a0, a1, a2, a3, a4 (fig. 21.3a). Prezenţa

tensiunii de alimentare este semnalizată de aprinderea lămpii h0 (fig. 21.3d);

- sunt alimentate rezistenţele r5, r6 (fig. 21.3b) pentru încălzirea uleiului de ungere din

carterul compresoarelor. Funcţionarea rezistenţelor de încălzire este semnalizată de

aprinderea lămpilor h1, h2 (fig. 21.3d). În situaţia în care temperatura mediului este

ridicată şi nu este necesară încălzirea uleiului prin apăsarea pe butoanele b1, b2 cu reţinere

în poziţia apăsat, se deconectează circuitele rezistenţelor de încălzire;

- se stabileşte regimul de lucru pentru compresoare prin poziţionarea comutatorului b4 (fig.

21.3b) pe una din poziţiile: 1-funcţionare compresor nr.1; 2- funcţionare compresoare nr.1

şi nr.2; 3- funcţionare compresor nr.2. Considerăm că se fixează comutatorul pe poziţia 2

corespunzătoare funcţionării ambelor compresoare;

- se alege pompa de răcire care urmează să lucreze punând comutatorul b12 (fig. 21.3c) pe

poziţia 1 sau 2.

- se verifică integritatea lămpilor de semnalizare prin conectarea de scurtă durată a

întrerupătorului b13 (fig. 21.3d). Pe durata conectării sunt alimentate lămpile de semnalizare

h1 – h4, releul d5, şi prin închiderea contactului d5 (22-24) sunt alimentate lămpile h5 – h16.

Pornirea instalaţiei se realizează prin apăsarea pe butonul cu reţinere b3 (fig. 1.3b). Este

alimentat releul d1 care realizează: închide contactul d1 (2-4) din circuitelereleelor d2, d3 şi pune

sub tensiune circuitele electrovalvulelor s4, s5, s6 care aparţin camerelor cu temperaturi pozitive;

închide contactul d1 (6-8) şi prin contactul închis C10(3-5) se aplică tensiunea circuitelor

electrovalvulelor s2, s3 aparţinând camerelor cu temperaturi negative.

Este alimentată electrovalvula s1 care deschide circuitul de absorbţie pentru

compartimentele cu temperaturi negative. De asemenea sunt alimentate contactoarele C5, C6

(fig.22.3c) care pun în funcţiune ventilatoarele m5, m6 din camerele cu temperaturi negative; se

închide contactul d1 (10-12) (fig. 21.3c) prin care se alimentează contactoarele C7, C8, C9 şi

sunt puse în funcţiune ventilatoarele m7. m8, m9 din camerele cu temperaturi pozitive.

Funcţionarea ventilatoarelor este semnalizată local de aprinderea lămpilor h12 – h16

(fig. 21.3e).

În momentul pornirii, temperaturile în camerele frigorifice sunt peste limitele reglate,

contactele termostatelor b 1 – b 5 (fig. 21.3b) sunt în poziţia prezentată în schemă şi prin

contactele lor închid circuitele de alimentare a electrovalvulelor s2, s3, s4, s5, s6. Ca urmare sunt

deschise circuitele agentului frigorific spre vaporizatoare.

Agentul frigorific pătrunzând în vaporizatoare se produce fenomenul de vaporizare însoţit de

absorbţie de căldură. Vaporii de freon ajungând pe conducta de absorbţie creşte presiunea pe

acest circuit. Când presiunea de aspiraţie ajunge la limita maximă, 2 bar, presostatele de joasă

presiune bp1, bp2 închid contactele şi stabilesc circuitele de alimentare pentru releele d2, d3 prin

contactele închise ale presostatelor diferenţiale de ulei, U1, U2 şi contactele închise ale

întrerupătoarelor automate a1, a2 acţionate anterior în faza de pregătire a pornirii.

Releele d2, d3 anclanşează şi prin contactele lor realizează: alimentarea contactorilor C1, C2

prin închiderea contactelor d2 (2-4), d3 (2-4); prin închiderea contactelor d2 (6-8), d3 (6-8)

(fig.21.3e) sunt alimentate lămpile h6, h7 pe panoul local şi h17, h18 la distanţă care

semnalizează funcţionarea compresoarelor; se închid contactele d2 (10-12), d3 (10-12) pregătind

circuitele de alimentare pentru lampa de semnalizare h9 “Lipsă apă de răcire”. Această lampă nu

se aprinde atâta timp cât există presiune pe circuitul apei de răcire şi contactul b14 este deschis.

Contactoarele C1, C2 prin închiderea contactelor principale realizează punerea în funcţiune

a compresoarelor nr.1 şi nr.2. În acelaşi timp se deschid contactele auxiliare C1 (3-5), C2 (3-5)

(fig. 21.3b) care deconectează rezistenţele de încălzire ale uleiului şi se închid contactele C1

(6-8), C2 (6-8) (fig. 21.3c) prin care se alimentează contactorul C3 sau C4 în funcţie de poziţia

comutatorului b12 stabilită în faza de pregătire a pornirii.

Prin contactorul C3 sau C4 este pusă în funcţiune una din pompele sistemului de răcire.

Funcţionarea pompei de răcire este semnalizată local de aprinderea lămpii h10 “Funcţionare

pompă răcire”. Presiunea apei pe circuitul de răcire deschide contactul b14 şi întrerupe

funcţionarea lămpilor h9, local şi h12 la distanţă, care semnalizează “Lipsă apă răcire”.

Funcţionarea instalaţiei. În funcţionare, pe măsură ce în camere se ajunge la temperatura

reglată, termostatele b 1 – b 5 (fig. 21.3b) comandă pe rând închiderea electrovalvulelor s2 – s6

şi se întrerupe alimentarea cu freon lichid a vaporizatoarelor din camere. La decuplarea

termostatelor se închid contactele normal deschise ale acestora şi sunt alimentate releele d6 – d10

(fig.21.3d) care întrerup funcţionarea lămpilor de semnalizare la distanţă h23 – h27 (fig. 21.3f),

stingerea treptată a acestor lămpi indică la postul de supraveghere de la distanţă că în camerele

frigorifice s-a stabilit temperatura reglată.

Pe măsură ce circuitele spre vaporizatoare se închid ca urmare a ajungerii la valoarea

temperaturii reglate scade presiunea pe circuitele de absorbţie spre compresoare. După

închiderea ultimului vaporizator de pe fiecare din cele două circuite independente, compresoarele

continuă să absoarbă gazele de după electrovalvule, presiunea pe circuitele de absorbţie scade

treptat şi când ajunge la limita minimă, 0,2 bar, presostatele de joasă presiune, bp1 pentru

compresorul nr.1 şi bp2 pentru compresorul nr.2, îşi deschid contactele şi întrerup funcţionarea

compresoarelor.

Când ambele compresoare sunt oprite ca urmare a acţiunii presostatelor de joasă presiune, se

întrerupe şi funcţionarea pompei de răcire.

Acţiunea presostatelor bp1, bp2 este semnalizată local de aprinderea lămpii h3 (fig.21.3d) şi

la distanţă de aprinderea lămpii h19 (fig. 21.3f) “Decuplat presostat bp1, bp2”.

După o perioadă de timp, când în una sau mai multe camere creşte temperatura peste limita

maximă reglată, automat termostatele din camerele respective comandă alimentarea

electrovalvulelor şi deschiderea circuitelor de alimentare cu freon lichid a vaporizatoarelor.

Vaporizatoarele intră în funcţiune, creşte presiunea pe circuitele de absorbţie şi când valoarea

acesteia ajunge la limita maximă 2 bar, presostatele de joasă presiune, bp1, bp2, comandă

pornirea compresoarelor. Compresoarele şi pompa de răcire lucrează până la refacerea temperaturii

reglate în camerele respective. Ciclul se repetă automat ori de câte ori se depăşesc temperaturile

reglate, menţinându-se permanent, în camere, temperatura în limitele reglate.

Ventilaţia în camerele frigorifice lucrează continuu pentru omogenizarea temperaturilor în

volumul camerelor. În situaţia în care după stabilirea regimului termic în unele camere nu se

intră o perioadă mare de timp, ventilaţia în aceste camere poate fi oprită manual prin apăsarea

butoanelor cu reţinere b5 – b9 (fig. 21.3c).

Degivrarea. În funcţionare, pe vaporizatoarele din camerele cu temperaturi negative se formează gheaţa care este izolant temic şi împiedică transferul de căldură.

Pentru topirea gheţii este necesar ca periodic să se efectueze operaţiunea de degivrare.

Degivrarea se poate efectua automat sau manual. Regimul este ales prin fixarea

comutatorului b10 (fig. 21.3c) pe poziţia dorită. Regimul automat constituie regimul de bază şi

se consideră, în cele ce urmează, că s-a ales acest regim.

Funcţionarea în regim automat este comandată de releul programator u3 (fig. 21.3c). La pornirea instalaţiei, prin închiderea contactului d1 (10-12) contactul închis u3 (4-5) al programatorului şi contactul b10 (A-B), se stabileşte circuitul de alimentare al releului d4. Concomitent este alimentat şi servomotorul releului programator.

Prin închiderea contactului d4 (2-4) se stabileşte un nou circuit de alimentare a releului d4 prin contactul propriu şi contactul presostatului bp3 închis numai în perioada în care presiunea pe circuitul de absorbţie este sub limita minimă şi deci compresorul nu lucrează.

Se închide contactul d4 (6-8) pregătind circuitul de alimentare al contactorului C10.

Releul programator în funcţie de reglajul efectuat poate asigura până la 12 operaţiuni de degivrare în 24 ore cu durate cuprinse în limitele 10-90 minute. Comanda de degivrare este dată de releul programator prin deschiderea contactului u3 (4-5) şi închiderea contactului u3 (5-6) care stabileşte circuitul de alimentare al contactorului C10.

Contactorul C10 prin contactele sale principale conectează rezistenţele de încălzire r1, r2, r3, r4 (fig. 21.3a) pentru topirea gheţii de pe vaporizatoare şi tăvi. Se deschide contactul C10 (3-5) având ca urmare: blocarea circuitului de absorbţie spre compresor prin întreruperea alimentării

electrovalvulei s1; întreruperea tensiunii aplicată termostatelor b 1, b 2 din camerele cu temperaturi negative şi contactorilor C5, C6. Prin această întrerupere se interzice posibilitatea pornirii vaporizatoarelor şi funcţionarea ventilaţiei în camerele cu temperaturi negative. Se închide contactul C10 (2-4) (fig. 21.3e) şi la postul local se aprinde lampa h11 iar la postul de la distanţă lampa h22 (fig. 21.3f) care semnalizează “Funcţionare degivrare”.

După parcurgerea perioadei fixate pentru degivrare, releul programator u3 comută din nou contactele; se deschide u3 (5-6) şi se închide u3 (4-5), restabilind situaţia iniţială.

Efectuarea periodică a operaţiunii de degivrare împiedică formarea de gheaţă cu grosimi mai mari de 2-3 mm asigurând permanent transmisia optimă a căldurii. Prezenţa contactului presostatului bp3 montat pe circuitul de aspiraţie împiedică aplicarea regimului de degivrare în perioada în care lucrează compresorul.

În situaţia în care se alege regimul manual pentru efectuarea degivrării se pune comutatprul b10 pe poziţia 2 “Manual”. Funcţionarea este aceeaşi cu deosebirea că momentul degivrării şi durata acestei operaţiuni este stabilită de operator.

Protecţia instalaţiei. Electromotoarele compresoarelor şi pompelor de răcire sunt protejate cu întrerupătoare automate care asigură protecţie la suprasarcină şi scurtcircuite. Protecţia electroventilatoarelor este realizată cu siguranţe pentru scurtcircuite şi cu relee termice pentru suprasarcină. Circuitele de alimentare a contactoarelor, releelor, lămpilor de semnalizare şi rezistenţele de încălzire sunt protejate cu siguranţe.

Releele diferenţiale de ulei, U1, U2 asigură protecţia compresoarelor şi a instalaţiei la depăşirea presiunii maxime de refulare. Schema electrică a presostatelor diferenţiale de ulei este prezentată în fig. 21.3b.

Situaţia fiind similară pentru cele două presostate, în continuare se prezintă funcţionarea presostatului diferenţial de ulei U1.

Atât timp cât diferenţa de presiune între aspiraţia şi refularea uleiului de ungere este în limitele normale, contactul presostatului diferenţial de ulei U1 (4-5 este deschis). Circuitul de alimentare al elementului termic este întrerupt şi ca urmare este închis contactul U1 (1-3) şi este deschis contactul U1 (1-2). Prin contactul închis U1 (1-3) este permisă funcţionarea compresorului comandată de presostatul de joasă presiune bp1.

Prezenţa releului termic este necesară pentru ca presostatul diferenţial să nu acţioneze pe durata regimului tranzitoriu de pornire a compresorului. La pornire, iniţial presiunea de ulei este nulă şi creşte treptat după pornirea compresorului. Pe durata acestui regim tranzitoriu contactul presostatului U (4-5) este închis întrucât diferenţa de presiune este sub limita normală. Elementul termic al releului este parcurs de curent pe circuitul: d1 (2-4), b4 (I-H), U1 (1-3), r, element termic, U1 (4-5), C1 (2-4). Durata întârzierii acţionării releului termic este reglabilă în limitele 45 – 90

secunde. Această durată se stabileşte prin alegerea corespunzătoare a valorii rezistenţei r. Dacă în această perioadă se formează presiunea normală de ungere, se deschide contactul presostatului diferenţial de ulei U (4-5), se întrerupe trecerea curentului electric prin elementul termic al releului şi se continuă funcţionarea compresorului. În situaţia în care în această perioadă nu se formează presiunea nominală, acţionează elementul termic al releului, se deschide contactul U1 (1-3) şi se întrerupe funcţionarea compresorului.

În funcţionare, la depăşirea presiunii maxime pe conducta de refulare şi acest lucru poate avea loc dacă debitul pompei de răcire este insuficient sau se întrerupe circuitul de răcire, presostatul diferenţial de ulei închide contactul U1 (4-5), este alimentat releul termic şi aceasta cu temporizare deschide contactul U1 (1-3) întrerupând funcţionarea compresorului.

Funcţionarea releelor diferenţiale de ulei pentru protecţia compresoarelor este semnalizată local de aprinderea lămpii h20 “Decuplat presostat diferenţial de ulei”. Circulaţia apei de răcire este de asemenea importantă pentru funcţionarea normală a instalaţiei. În cazul în care se întrerupe circuitul apei de răcire, se închide contactul b14 şi se aprind lămpile de semnalizare h9 la postul local şi h 21 la distanţă “Lipsă apă răcire”. Dacă nu se iau măsuri pentru refacerea circuitului apei de răcire, după un timp, creşte presiunea pe circuitul de refulare şi acţionează presostatul diferenţial de ulei care comandă oprirea compresorului.

6. Centrala automată de avertizare incendiu CUAM-N

6.1 Descrierea funcţionării centralei de avertizare

Prezentare generală

Centralele automate de avertizare incendiu pentru mediul marin, tip CUAM-N, sunt

echipamente electronice complexe destinate în principal sesizării şi semnalizării locale (optic şi

acustic) a începuturilor de incendiu la bordul navelor maritime şi fluviale.

Pe lângă funcţia principală, de semnalizare a începutului de incendiu, centrala de avertizare

execută permanent autosupravegherea circuitelor proprii aflate în stare de aşteptare şi alarmează

(optic şi acustic) la apariţia unor avarii ale circuitelor proprii, ale liniilor de legătură cu

traductoarele de incendiu sau ale sistemului de alimentare.

Pentru supravegherea tuturor compartimentelor, nava este împărţită în zone de supraveghere

marcate cu lămpi de semnalizare şi prezentate pe o schemă sinoptică a navei. Fiecare zonă de

supraveghere constituie o linie de alarmare. Numărul detectoarelor (traductoarelor) pe o linie se

stabileşte astfel încât să se asigure acoperirea integrală a zonei supravegheată.

Centrala automată prelucrează informaţiile primite de la traductoarele montate în zonele

supravegheate.

Traductoarele pot fi active, dacă pentru funcţionare primesc energie electrică şi pasive dacă

funcţionează fără consum de energie electrică. Din punct de vedere electric, traductoarele active

şi pasive prezintă, în starea de veghe, un contact electric normal închis care la apariţia

începutului de incendiu se deschide şi produce alarma de incendiu.

Avertizoarele manuale de incendiu (butoane) se utilizează în locuri unde există o

supraveghere permanentă, orice început de incendiu putând fi observat. Butoanele de

semnalizare sunt vopsite cu roşu, amplasate sub geam şi prevăzute cu iluminare.

Avertizoarele automate (traductoare active sau pasive) se montează în zone nesupravegheate

sau fără o supraveghere continuă. Principiile de funcţionare de detectoarelor

(traductoarelor)automate de incendiu se bazează pe fenomenele fizice care însoţesc apariţia

începutului de incendiu: ridicarea temperaturii, mărirea vitezei de creştere temperaturii, lumina

flăcării, degajarea fumului. Din această categorie fac parte: detectoare termostatice, detectoare

termovelocimetrice, detectoare de flacără, detectoare de fum.

Detectoarele de temperatură sunt detectoare automate cu pastilă fuzibilă realizată dintr-un

aliaj special cu punct fix de topire: 500C (pastilă roşie), 70

0C (pastilă neagră), 100

0C (pastilă

maro), 1300C (pastilă verde). La atingerea pragului de temperatură fixat, se topeşte fuzibilul şi

prin deschiderea unui contact, normal închis, se dă alarma de incendiu.

Detectoarele termovelocimetrice acţionează la o valoare determinată a vitezei de creştere a

temperaturii. Indiferent de valoarea temperaturii mediului ambiant, aceste traductoare

reacţionează imediat ce viteza de creştere depăşeşte un prag stabilit.

Funcţia termovelocimetrică este asigurată de două termistore cu constante de timp diferite

conectate la un amplificator cu semiconductoare având ieşirea pe un releu. În starea de veghe

releul este acţionat se închide contactul iar la apariţia începutului de incendiu se deschise

contactul şi se declanşează alarma de incendiu.

Detectorul de fum este format din două camere de ionizare şi un amplificator diferenţial cu

semiconductoare. Prima cameră de ionizare are rolul de etalon iar ce-a de-a doua, de măsură. În a

doua cameră ionizarea este variabilă în funcţie de atmosferă din încăperea supravegheată.

Amplificatorul diferenţial, cu ieşirea pe un releu, sesizează diferenţa dintre camerele de ionizare.

În de starea veghe releul este alimentat şi contactul de alarmare este închis. La apariţia fumului

se deschide contactul şi se dă alarma de incendiu.

Caracteristicile tehnice ale centralei CUAM-N

- tensiunea de alimentare a sursei principale: 220V - 50Hz

- tensiunea nominală de lucru: 24V c.c. + 10% - 15% obţinută de la un redresor stabilizat

- sursa de rezervă: baterie de acumulatori 2 x 12V/45Ah conectată în tampon cu un redresor

alimentat de la reţeaua navei

- rezistenţa maximă a liniei: RL = 10 ohmi

- curentul maxim absorbit pe o linie: 200mA

- curentul maxim absorbit de centrală cu 40% linii alarmate: 3A

- numărul de linii supravegheate:

CUAM - N2 - 10 linii

CUAM - N4 - 20 linii

CUAM - N6 - 30 linii

- temperatura mediului ambient: - 100C ÷ +50

0C

- umiditatea relativă a aerului: 95 3%

Prezentarea centralei electrice CUAM-N2

În fig. 6.1 se prezintă aspectul general al centralei CUAM-N2 având elementele de

semnalizare şi comandă:

1- lămpi de semnalizare INCENDIU – cvadruple;

2- lămpi de semnalizare LINIE RUPTĂ - duble;

3- lămpi de semnalizare LINIE LA MASĂ - duble;

4- lămpi de semnalizare DEFECT DE ALIMENTARE - duble;

5- lămpi de semnalizare SIGURANŢĂ MODUL ARSĂ - duble;

6- lămpi de semnalizare LAMPĂ LINIE ARSĂ - duble;

7- lămpi de semnalizare LINIE ÎN SCURTCIRCUIT - duble;

8- buton OPRIRE ALARMĂ SONORĂ;

9- buton ŞTERGERE;

10- buton VERIFICARE LĂMPI;

11- buton măsură.

12- cheie (buton) simulare LINIE RUPTĂ

13- buton cu lampă simulare INCENDIU/MĂSURĂ LINIE montate pe liniile de alarmare

de la 1 la 30

Fig. 6.1 Centrala CUAM - N2

a) Modul de serviciu (MS) asigură următoarele semnalizări şi comenzi:

- alarma de incendiu;

- ruperea liniei de legătură între centrală şi detectoare;

- arderea siguranţei unui modul de linie;

- linie la masă;

- defecţiune în sistemul de alimentare;

- filament întrerupt la una din lămpile de linie;

- linie în scurtcircuit.

Cu aparatul de măsură montat pe MS se verifică: tensiunea de alimentare, tensiunile pe linii

la intrarea în modul de lucru (ML).

Modulul de serviciu asigură retranslaţia următoarelor alarme:

- alarma - incendiu - modulată în cod internaţional

- alarmă incendiu - pentru blocare uşi, oprirea ventilatoarelor

- avarie care cuprinde toate defecţiunile semnalizate optic pe MS

Prin butoane se pot comanda:

- anularea alarmei sonore (cu menţiunea alarmelor optice)

- ştergerea (aducerea centralei în starea iniţială după o alarmare)

- verificarea integrităţii lămpilor de pe MS

b) Modul de linii (ML) semnalizează optic:

- acţionarea unui detector

- întreruperea linie de legătură cu detectorul

Semnalizările modului de serviciu sunt comune pentru toate liniile supravegheate de

centrală. Semnalizarea modului de linie indică linia pe care s-a dat semnalul de alarmă. De

exemplu, concomitent cu alarma de incendiu semnalizată de MS se va aprinde şi lampa modului

ML de pe linia care a provocat apariţia alarmei de incendiu.

Schema electronică a centralei CUAM-N este realizată cu circuite de cumulaţie statică

(tranzistoare cu siliciu) utilizând ca elemente de ieşire relee capsulate de tip REED. La centrală

se cuplează trei surse de alimentare:

- ALIMENTAREA PRINCIPALĂ - furnizată de la reţeaua navei prin intermediul unui

redresor stabilizat (24V)

- ALIMENTAREA DE REZERVĂ - furnizată de o baterie de acumulatoare 2 x 12V/45Ah.

Pentru menţinerea permanentă în starea încărcată, în tampon cu bateria se conectează un

redresor alimentat de la reţeaua navei.

- ALIMENTAREA DE SEMNALIZARE - se conectează numai la căderea primelor două

surse şi asigură alimentarea lămpilor de semnalizare „DEFECT DE ALIMENTARE”

Detectoarele montate pe linii furnizează la intrarea circuitului sesizor un semnal de

întoarcere reprezentând tensiunea continuă rezultată prin divizarea tensiunii de alimentare între

rezistenţa de scurtcircuit a linie (470 ) şi rezistenţa r1. În figura 6.2. se prezintă schema de

principiu a unei linii de alarmare.

Circuitul sesizor este format din două circuite logice SAU-NU cu praguri diferite. Pe

intrările respective, la tensiuni mai mari decât pragul de basculare, semnalul la ieşirea circuitului

SAU-NU este „O” (tensiune OV….0,2V).

Borna -24V conectată la masă se consideră „O” volţi. În scheme toate tensiunile sunt date în

raport cu tensiunea „O” volţi.

ATENŢIE! Inversarea polarităţii sursei de alimentare produce defecţiunii în schemele

electronice.

În continuare, se prezintă schemele logice de funcţionare a centralei în situaţiile: stare de

veghe, alarmă de incendiu, producerea unor defecţiuni pe liniile de alarmare sau în centrală.

Fig. 6.2 Schema de principiu a liniei de alarmare

a) Semnalizare stare de veghe şi incendiu

Fig. 6.3 Schema logică de semnalizare a stărilor de veghe şi de incendiu

Pentru starea de veghe semnalul de întoarcere este tensiunea de 18V. Acest semnal

aplicat pe intrarea circuitului sesizor face ca la ieşirea acestuia să se obţină semnalul logic „O”

.În această situaţie nu sunt acţionate elementele de comandă a semnalizărilor optice şi acustice.

La apariţia începutului de incendiu se deschid contactele detectoarelor de incendiu şi în

circuitul liniei de semnalizare se introduc trepte de rezistenţa care modifică valoarea semnalului

de tensiune. Tensiunea la intrarea circuitului sesizor devine aproximativ 6V determinând

bascularea circuitului şi apariţia stării logice „1”. În starea logică „1”, prin intermediul circuitelor

logice de prelucrare a informaţiilor, acţionează releele care comandă funcţionarea semnalizărilor

optice (selectiv pe modulul ML şi neselectiv pe modulul MS) şi sonoră (în cod internaţional).

Semnalizarea sonoră poate fi întreruptă prin apăsarea pe butonul „ANULARE SEMNAL

ACUSTIC”, menţinându-se în continuare semnalizarea optică. La dispariţia evenimentului,

semnalizare optică se anulează prin apăsarea pe butonul „ŞTERGERE”.

b) Circuit de semnalizare „linie ruptă”

Fig. 6.4 Schema logică de semnalizare „LINIE RUPTĂ”

Pentru starea „linie ruptă” tensiunea de întoarcere devine „O” V. În această situaţia

basculează al doilea circuit logic şi sunt acţionate elementele de comandă a semnalizărilor optice

(selectiv pe ML şi neselectiv pe MS) şi sonore. Semnalul sonor, cu tonalitate diferită de semnalul

de incendiu, indică situaţia de defect. Semnalizarea acustică poate fi întreruptă prin apăsarea pe

butonul „ANULARE SEMNAL ACUSTIC”. Menţinându-se semnalizarea optică până la

dispariţia evenimentului (refacerea liniei întrerupte).

La scurtcircuitarea liniei tensiunea de întoarcere are valoarea tensiunii de alimentare.

Această stare este sesizată de un circuit SAU-NU (special) care transmite o comandă, prin

intermediul amplificatorului, elementelor de acţionare a semnalizării optice (neselectiv pe MS) şi

sonore. Alarma optică se întrerupe la dispariţia evenimentului (înlăturarea scurtcircuitului).

Circuitul realizează ca primă funcţionare (A) un impuls de ştergere la aplicarea tensiunii

de alimentare. Acest impuls nu se aplică la constarea alimentărilor cu durata de circa 50ms.

A doua funcţie este ştergerea propriu-zisă realizată prin comutarea porţii „SAU” la

aplicarea impulsului de comandă prin apăsarea pe butonul „ŞTERGERE”.

c) Circuit de semnalizare „linie în scurtcircuit”

Fig. 6.5 Schema logică de semnalizare „linie în scurtcircuit”

d) Circuit de ştergere

Fig. 6.6 Schema logică a circuitului de ştergere

e) Circuit generator de cod

Fig. 6.7 Circuit generator de cod

Generatorul de cod este realizat cu circuite de comutaţie statică, într-o schemă logică cu

circuite temporizate.

Aceasta este format din patru circuite de temporizare, închise ciclic, astfel încât la comanda

dată pe primul, să existe înmagazinat impulsul de deplasare, determinând generarea codului ales:

t1 - timpul primului impuls al codului - t1 = 25ms

t2 - timpul pauzei mici (contacte neacţionate) - t2 = 370ms

t3 - timpul celui de-al doilea impuls al codului - t3 = 425ms

t4 - timpul pauzei mari - t4 = 1825ms

La centrala CUAM-N sunt conectate detectoarele montate pe liniile de semnalizare incendiu

şi sursele de alimentare.

Conectarea detectoarelor pasive (fără consum de energie electrică) este prezentată în fig. 6.8.

Fig. 6.8 Linie de detectoare pasive

În paralel, pe contactul normal închis al fiecărui detector, se montează o rezistenţă de 3,9 k ,

0,5w.

Pentru detectarea scurtcircuitelor pe liniile de legătură dintre centrală şi detectoare se

montează o rezistenţă de scurtcircuit, RSC, de 470 .

În figura 6.9 se prezintă o linie de detectoare active (alimentate de la centrala de avertizare

incendii).

Fig. 6.9 Linie de detectoare active

Pentru protejarea firului de nul, linia detectoarelor active trebuie să fie prevăzută cu un releu

având un contact normal deschis în starea de repaus.

La alimentarea centralei se alimentează releul şi liniile sunt conectate printr-o rezistenţă de

scurtcircuit, RSC, de 470 , 5w.

Pe o linie se pot monta maxim 5 detectoare active sau 20 de detectoare pasive.

În figura 6.10 se prezinte conectarea surselor de alimentare la centrala CUAM-N.

Fig. 6.10 Conectarea surselor de alimentare

a - alimentare principală; b - alimentarea de rezervă; c - alimentare de semnalizare

„Defect de alimentare”

6.2 Centrala automată de avertizare incendiu SESAM-N

6.2.1 Prezentare generală

Centrala SESAM-N reprezintă o variantă îmbunătăţită a centralei CUAM-N.

Centralele SESAM;-N sunt echipamente electronice complexe care împreună cu elementele

anexe din componenţa unui sistem naval de semnalizare a incendiilor asigură următoarele

funcţiuni:

- Supravegherea, prin intermediul detectoarelor, de diverse tipuri, a spaţiilor de la bordul

navelor

- Semnalizează optic general selectiv şi acustic general apariţia unui început de incendiu în

unul din spaţiile supravegheate

- Semnalizează optic general selectiv şi acustic general apariţia unui defect pe circuitele de

linie

- Semnalizează optic general selectiv şi acustic general a unei defecţiuni de alimentare în

următoarele cazuri:

- cădere alimentare de la reţea 220V

- cădere sursă stabilizată

- cădere totală alimentare

- Semnalizează optic selectiv situaţiile de incendiu pe panoul sinoptic local cu schema navei

- Retranslarea alarmelor de incendiu şi de defect

- Asigură alimentarea detectoarelor active

Centrala SESAM-N se încadrează în următoarele caracteristici tehnice:

- Tensiunea de alimentare de la reţeaua navei 220V c.a. + 10%, - 15%

- Tensiunea de alimentare de la sursa de avarie formată din baterii de acumulatori: 24V c.c.

15%

- Tensiunea de alimentare de siguranţă 4,5V c.c. (baterie uscată tip 3R 12)

- Temperatura mediului ambiant - 100C + 55

0C

- Umiditatea relativă maximă 95% la 200C

Centrale SESAM-N sunt compuse din următoarele blocuri electronice şi subansamble:

a) Sursă stabilizată de tensiune

b) Circuit semnalizări generale CG1

c) Circuit testare naval CG 2N

d) Circuit control sursă CG3

e) Circuit avertizor principal CG4

f) Circuit avertizor de incendiu CI

g) panou sinoptic local

h) panou sinoptic independent

i) Telefon

j) Cutia de conexiuni

Constructiv, centrala SESAM-N este formată dintr-o confecţie metalică care cuprinde

sertarul pentru circuitele funcţionale protejate de o uşă cu sistem de blocare, o incintă în care este

montat panoul sinoptic local al navei şi cutie de conexiuni pentru legăturile exterioare.

Ansamblul centralei este prezentat în figura 6.11.

Panoul sinoptic local este realizat cu schema sinoptică a navei compartimentată în zone de

supraveghere şi numerotate în concordanţă cu numerele circuitelor sesizoare respective.

Centrala SESAM-N este prevăzută în partea superioară cu sistemul de semnalizare optică

generală, în partea stânga şi cu difuzor de alarmă acustică locală în partea dreapta. În partea de

mijloc este montat dispozitivul de anulare alarmă acustică şi totodată accesul la siguranţe

generale.

Fig. 6.11 Centrala SESAM-N

a - vedere de ansamblu; b - panourile frontale de circuitelor cu elementele de comutare

şi semnalizare

Circuitele electronice realizate pe plăci montate pe sertare au prevăzute pe panourile frontale

elemente de semnalizare optică şi de comutare în funcţie de destinaţia fiecăruia.

Funcţional centrala SESAM-N este formată din următoarele elemente:

- Sursa de tensiune stabilizată care asigură alimentarea centralei de la reţeaua electrică a

navei de 220V/50Hz cu o tensiune continuă stabilizată de 27,5V c.c. şi care asigură

totodată şi încărcarea acumulatoarelor 24V, 70Ah care formează sursa de avarie.

- Circuitele sesizoare de incendiu CS care pot fi în număr de 38 buc. în funcţie de

complexitatea instalaţiei. Circuitele sesizoare au conectate la ele circuitele de linie pe care

sunt instalate detectoarele în punctele supravegheate. Fiecare circuit sesizor împreună cu

linia respectivă formează o zonă distinctă de supraveghere. Circuitele sesizoare ca

principiu de funcţionare lucrează la modificarea treptelor de tensiune pe linia respectivă

în funcţie de starea acesteia.

Modul de funcţionare al circuitelor sesizoare în funcţie de treptele de tensiune este prezentat

în figura 6.12.

Circuitele generale centralizează informaţiilor primite de la circuitele sesizoare şi asigură

alarmarea generală, selectivă locală şi la distanţă. Circuitele generale sunt în număr de 4 buc. şi

anume:

- CG1 - circuit de semnalizări generale care asigură prelucrarea informaţiilor de la circuitele

sesizoare şi selectarea lor

- CG 2N - circuit testare naval care funcţional asigură efectuarea testelor de verificare a

funcţionării circuitelor sesizoare

- CG3 - circuit control sursă care asigură reglarea sursei stabilizate şi semnalizează căderea

surselor de alimentare

- CG4 - circuit avertizor principal care asigură acţionarea avertizorului principal în cod şi

totodată supraveghează circuitul avertizorului principal

Fig. 6.12 Semnale transmise de circuitul sesizor în funcţie de treptele de tensiune pe

linie

Centralele SESAM-N permit conectarea pe linii a următoarelor tipuri de detectoare:

- Detectoare pasive cu contact NI

- Butoane de avertizare manuală

- Detectoare active cu ieşire pe contact NI

În fig. 6.13 se prezintă scheme de conectare a detectoarelor.

Fig. 6.13 Scheme de conectare a detectoarelor

a) supraveghere cu detectoare pasive

b) supraveghere cu detectoare active

Verificarea funcţionării circuitelor sesizoare şi a liniei se poate realiza în următoarele

condiţii:

- prin testarea funcţională la nivelul centralei

- prin modificarea treptelor de tensiune pe linie cu rezistenţe montate pe linii sau întreruperea circuitului

- prin simularea funcţionării detectoarelor montate pe linia respectivă, cu ajutorul simulatoarelor