Рис. 39. Осциллограмма реверса ГЭУ производственного рефрижератора «Буревестник».
Большое количество аварийных случаев ГЭУ приходится на время работы судов в ледовых условиях и маневренных режимах. Рассмотрим некоторые типичные аварийные случаи в ГЭУ, связанные с настройкой элементов системы регулирования.
Аварийные ситуации из-за неудовлетворительной настройки регуляторов частоты вращения дизелей ГЭУ. Наиболее тяжелыми маневренными режимами работы ГЭУ являются реверсы, особенно при ходе судна в свободной воде. При реверсах наблюдаются значительные броски тока главной цепи и неизбежна рекуперация энергии от системы гребной винт — ГЭД в период работы винта в режиме гидравлической турбины. Следствием этого в ГЭУ постоянного тока является подгон дизелей, так как в период рекуперации энергии главные генераторы переходят в двигательный режим и первичные двигатели начинают работать с повышенной частотой вращения.
При неудовлетворительной настройке регулятора частоты вращения дизеля режим работы установки может еще более осложниться. Обратимся к примерам.
Аварийный случай из-за неудовлетворительной настройки предельного регулятора дизеля.
На рис. 39 представлена осциллограмма реверса ГЭУ производственного рефрижератора «Буревестник» при ходе на свободной воде. Реверс производился при работе двух генераторов на гребной электродвигатель.
Рис. 40. Осциллограмма реверса ГЭУ ледокола «Штефан Янцен» при неудовлетворительной настройке регулятора частоты вращения дизеля.
Параметры ГЭУ, предшествовавшие реверсу, следующие: частота вращения дизель-генератора пг=740 об/мин, частота вращения ГЭД nд= 120 об/мин, скорость судна 10,5 уз, ток главной цепи I=1500 А, напряжение генератора UT=380 В, ток возбуждения генератора iв.г—45 А, ток возбуждения ГЭД iв.д=24 А.
Время перевода поста управления с положения, соответствующего ходу судна вперед, до положения, соответствующего ходу назад, tп.у=2,9 с. Осциллограмма позволяет проследить анормальный характер протекания процесса реверсирования ГЭУ. Частота вращения дизель-генератора возросла за счет энергии рекуперации на 11% относительно номинальной. Это находится в пределах, допустимых Правилами Регистра СССР. Тем не менее, предельная защита сработала, была прекращена подача топлива к дизелю, и он начал останавливаться. В результате судно потеряло ход.
Таким образом, следствием несовершенства настройки предельного регулятора, заключающегося в занижении уставки его срабатывания, является нарушение нормальной работы установки, что может привести к аварии.
Срыв реверса судна из-за низкого быстродействия регулятора частоты вращения дизеля.
Быстродействие регулятора частоты вращения зависит, главным образом, от положения иглы изодрома регулятора (см. гл. 3). На рис. 40 представлена осциллограмма реверса ГЭУ портового ледокола «Штефан Янцен» при ходе судна на свободной воде и работе одного дизель-генератора на два кормовых ГЭД. Как видно из приведенного рисунка, при реверсе гребного электродвигателя в период рекуперации энергии произошло существенное (на 26%) превышение частоты вращения дизель-генератора. Значительный подгон частоты вращения дизель-генератора вызвал срабатывание предельной защиты дизеля. При снижении частоты вращения до 300 об/мин сработала защита дизеля от непроизвольного реверса, в результате чего возбуждение с генератора было снято.
Рис. 41. Осциллограмма реверса ГЭУ ледокола «Штефан Янцен» при удовлетворительной настройке регулятора частоты вращения дизеля.
Анализ процесса показывает, что в момент подгона дизелей характер изменения частоты вращения дизель-генератора монотонен. Это дает основания полагать, что чувствительность и быстродействие регулятора дизеля при данной настройке недостаточны. Подтверждением этому является осциллограмма, приведенная на рис. 41, которая снята при той же, что и на рис. 40, схеме ГЭУ. В данном случае регулятор настроен удовлетворительно. Характер изменения частоты вращения дизель- генератора здесь не монотонен. Ритм работы дизеля в самом начале рекуперативного периода (точка А) замедленный. Указанная точка перегиба соответствует моменту, когда рейка топливного насоса доходит до упора, соответствующего отсечке подачи топлива. Регулятор достаточно быстро реагирует на изменение частоты вращения дизель-генератора, успевая отсечь подачу топлива в начальный период рекуперации. Его чувствительность и быстродействие обеспечивают нормальный характер реверсивных характеристик ГЭУ. Как видно из рис. 41, подгон частоты вращения дизель-генератора в данном случае составляет 10% (в пределах допустимых норм).
Таким образом, от качества настройки регуляторов частоты вращения дизелей в значительной мере зависит надежность работы ГЭУ в целом. По мнению авторов, заводы-изготовители должны проводить их испытания, имитируя рекуперацию энергии от ГЭУ при реверсах на ходу судна.
