Budowa maszyny sterowej
Na system maszyny sterowej składa się szereg elementów połączonych w bloki
funkcjonalne, odpowiedzialne za poszczególne etapy pracy maszyny sterowej. Wyróżniamy
następujące bloki:
•
Zespół pompowy – składający się z pompy napędzanej przez silnik elektryczny,
pompy pomocniczej (zębatej) służącej do sterowania zaworu odcinającego pompę
główną a także do dopełniania systemu, bloku zaworów uzupełniających.
•
Zespół siłowy połączony ze sterownicą
•
Zespół sterownicy
•
Zespół sprzężenia zwrotnego
•
Zaworów odcinających i bloków zaworowych
•
Zbiorników cyrkulacyjnych i zbiornika zapasowego
•
Instalacji hydraulicznej
Działanie
Praca normalna
Podczas normalnej pracy systemu jedna pompa napędza dwa cylindry hydrauliczne. W
wyjątkowych sytuacjach obydwie pompy mogą pracować równolegle. Silnik elektryczny
napędza pompę główną jak również pompę pomocniczą. Pompa pomocnicza dostarcza olej ze
zbiornika obiegowego do głównego bloku gdzie jest on filtrowany i rozdzielany na
sterowanie pompy głównej i uzupełnianie. Nadmiar oleju jest odprowadzany przez zawór
przelewowy do obudowy pompy głównej. Jeżeli silnik jest ustawiony do pracy, olej
kierowany jest do przełączników sterujących nad zaworami odcinającymi w bloku głównym i
w bloku sterowania. Pompa główna jest połączona z systemem hydraulicznym, a cylinder
sterujący do systemu sterowania. Kiedy mechanizm zmiany wydajności pompy głównej jest
w położeniu środkowym, pompa nie przetłacza oleju. Sterowanie rozpoczyna się w momencie
kiedy elektryczny system sterowania wyśle sygnał sterowania do jednego z elektromagnesów
zaworu suwakowego w bloku sterowania. Cewka zaworu suwakowego przesuwa się w
skrajne położenie i prowadzi olej do jednej z komór roboczych cylindra sterującego. Trzon
tłoka przesuwa dźwignię sterowania która, podczas obracania się w łożyskach na dźwigni
sterującej, odchyla się, za pomocą połączonego przegubowo popychacza zmienia wydajność
pompy głównej. Olej tłoczony jest do odpowiedniej komory cylindra hydraulicznego zespołu
siłowego. Dźwignia sterująca obraca dźwignie mechanizmu sterującego wydajnością pompy
do ustawienia jej w pozycji środkowej. Kończy to proces sterowania.
Kiedy ster jest odchylany, olej jest zmieniany w głównym systemie. Zawór upustowy
w bloku głównym odprowadza część oleju z części niskociśnieniowej, strona ssania pompy,
poprzez zawór kontrolny do obudowy pompy. W tym czasie świeży olej ponownie
napełniający system jest podawany przez zawór kontrolny na ssanie pompy. Z obudowy
pompy olej jest odprowadzany poprzez filtr i system chłodzenia do zbiornika obiegowego. W
systemie chłodzenia olej oddaje swoje ciepło.
Praca awaryjna
Konstrukcja maszyny sterowej zapewnia ciągłą kontrolę, nawet w przypadku awarii
części instalacji hydraulicznej lub części systemu zdalnego sterowania. Awaria jest
sygnalizowana przez spadek poziomu oleju w zbiorniku obiegowym pracującej pompy.
Sygnalizują
to
czujniki
niskiego
poziomu.
Sygnał
taki
powoduje
załączenie
elektromagnetycznego rozdzielacza na głównym bloku który przełącza zawór rozdzielając w
ten sposób instalację hydrauliczną na dwie niezależne części. Pompa napędza tylko jeden
cylinder więc prędkość statku musi zostać zmniejszona.
Jeżeli awaria wystąpi w systemie pracującej pompy, spadnie poziom oleju,
zasygnalizuje to czujnik poziomu. Sygnał ten spowoduje wyłączenie pracującej pompy i
włączenie drugiej.
Jeżeli dwie pompy pracują jednocześnie system zostanie rozdzielony przez sygnał
niskiego poziomu. Każda pompa będzie zasilać tylko jeden siłownik. Sygnał awaryjnie
niskiego poziomu wyłączy pompę pracującą w uszkodzonej części systemu. Po ustaleniu
przyczyny uszkodzenia powinna ona zostać usunięta.
Mo
ż
liwe tryby pracy systemu
•
Praca normalna – w całym zakresie kątów obrotu steru dwa siłowniki są
zasilane jedną pompą
•
Praca wyjątkowa – w rejonach pływania gdzie jest to wymagane (kanały) –
obydwie pompy pracują
•
Praca awaryjna – przy zredukowanej prędkości i pełnym zakresie pracy steru
jeden siłownik jest zasilany jedna pompą
•
Zatrzymanie steru – Zatrzymanie steru w każdej pozycji zapewnia zawór
odcinający w zespole napędowym. Zatrzymuje on ster w momencie
wyłączenia działania pompy głównej.
Napełnianie systemu olejem
Napełnianie systemu odbywa się za pomocą zespołu napędowego maszyny sterowej.
Przed napełnieniem, olej znajdujący się w zbiorniku obiegowym powinien byś dokładnie
przefiltrowany.
Do tego celu powinien zostać załączony jeden z zespołów pompowych, ustawiona
wydajność odpowiedniej pompy i utrzymana do przesunięcia się tłoczyska głównego
siłownika do skrajnego położenia. Napełniona komora siłownika hydraulicznego powinna
zostać odpowietrzona. Następnie czynność należy powtórzyć dla drugiej komory siłownika.
Odpowietrzanie systemu
Odpowietrzanie systemu wykonuje się za pomocą zaworów spustowych
zamontowanych na siłownikach hydraulicznych. W siłownikach sterujących znajdują się
odpowietrzniki zamykane kulkami podtrzymywanymi przez sprężyny. Odpowietrzanie
odbywa się również przez luzowanie nakrętek np. manometrów. W dobrze odpowietrzonym
systemie ze wszystkich miejsc gdzie zostanie poluzowana nakrętka lub przyciśnięty
odpowietrznik powinien wyciekać czysty olej bez pęcherzyków powietrza.
Sprawdzanie maszyny sterowej przed dłu
ż
sz
ą
podró
żą
(oceaniczn
ą
)
Powinno zostać wykonane 12 godzin przed rozpoczęciem podróży.
•
Oględziny zewnętrzne maszyny sterowej, ze szczególnym zwróceniem uwagi na
dźwignie, węzły, szczelność.
•
Sprawdzenie sterowania z pomieszczenia maszyny sterowej, przez naciśnięcie zaworu
suwakowego na maszynie sterowej, przesunięcie w krańcowe położenia steru.
•
Sprawdzanie zdalnego sterowania ze wszystkich możliwych miejsc.
•
Sprawdzeni wskaźników wychylenia i rzeczywistego wychylenia steru, nie powinny
zostać przekroczone następujące limity:
+/- 1 st dla konta 0
+/- 1,5 st dla konta od 0 do 5
+/- 2,5 st dla konta od 5 do 35
•
Sprawdzenie samo załączenia drugiego zespoły w przypadku zaniku napięcia w
pracującym. Powinny zostać sprawdzone obydwa zespoły.
•
Sprawdzenie samo załączenia drugiego zespołu w przypadku spadku poziomu oleju w
zbiorniku cyrkulacyjnym pracującego zespołu. Powinny zostać sprawdzone obydwa
zespoły
Sprawdzanie maszyny sterowej po remoncie, naprawie
Po naprawie i regulacji maszyny sterowej zgodnej z instrukcją należy przeprowadzić testy
mające na celu sprawdzenie poprawności działania i kontrolę zgodności parametrów z
instrukcją. Przed rozpoczęciem testów maszyna sterowa powinna zostać przygotowana jak do
pierwszego uruchomienia. Powinno zostać sprawdzone:
•
Szczelność systemu – przez podłączenia ręcznej pompy, podnieść ciśnienie w
systemie do maksymalnej wartości podanej w instrukcji. System musi zostać pod
stałym ciśnieniem przez 3 minuty. W przypadku spadku ciśnienia 1,5 MPa należy je
podnieść. Przecieki w systemie są niedopuszczalne.
•
Ustawienie zaworów bezpieczeństwa
•
Czas wyłożenia steru od kąta –35 do kąta +30 powinien zawierać się w podanym w
instrukcji. Powinien zostać sprawdzony dla każdego zespołu oddzielnie.
•
Sprawdzeni dokładności sterowania, nie powinny zostać przekroczone następujące
limity:
+/- 1 st dla nastawy 0
+/- 1,5 st dla nastawy od 0 do 5
+/- 2,5 st dla nastawy od 5 do 35
•
Dokładność wskazań wskaźników elektrycznych
•
Ustawienie wyłączników krańcowych
Podsumowanie wyników i potwierdzenie zgodności ich z wymogami towarzystwa
klasyfikacyjnego.
Regulacja
Regulacja pozycji tłoka i maksymalnego przesuni
ę
cia
Wykonywane według instrukcji zespołu siłowego polega na wkręcaniu i wykręcaniu trzonu
łączącego od cięgna aż do osiągnięcia pożądanej odległości „a”. Zgodnie z zaleceniami.
Odległości powinny być równe z obydwóch stron tłoka i jednakowe dla obu tłoków. Przy
wychyleniu steru odległość z przodu jednego siłownika powinna być równa odległości z tyłu
siłownika drugiego. Tolerancja różnicy tych odległości wynosi 0,5 mm.
Regulacja poło
ż
enia
ś
rodkowego
Może być wykonana jedynie dla ściągania maszyny sterowej. Regulowane jest przez
ustawianie długości cięgna w układzie sprzężenia zwrotnego.
Regulacja maksymalnego k
ą
ta wychylenia steru
Ograniczenie kąta wychylenia steru może zostać wykonane przez odpowiednie nastawienie
mechanicznych stoperów w stoperach kontrolnych lub elektrycznych wyłącznikach
krańcowych.
Zabiegi konserwacyjne
•
Smarowanie – sworznie kuliste, trzony tłoczysk siłowników przez wychylenie raz
dziennie od skrajnego położenia do skrajnego położenia, raz w tygodniu: łożyska,
połączenia dźwigni sprzężenia zwrotnego, wskaźników steru.
•
Czyszczenie filtrów – Zanieczyszczeni jest sygnalizowane przez lampkę w skrzynce
zasilania. Powinny być oczyszczane okresowo po zasygnalizowaniu zabrudzenia.
•
Wymiana oleju – zmieniany po 3 miesiącach od rozpoczęcia eksploatacji, następnie co
4 lata. Raz w roku stan oleju powinien być sprawdzony przez laboratorium. Jeżeli
zajdzie potrzeba należy go wymienić. Przy wymianie oleju należy zwrócić szczególną
uwagę na czystość systemu przed wprowadzeniem świeżego oleju, filtry, zbiorniki itp.
•
Sprawdzanie poziomu oleju w zbiornikach – raz na tydzień sprawdzony i uzupełniony
do Vmax.
Główne dane techniczne
•
Nominalny moment obrotowy przy ciśnieniu nominalnym i kącie wychylenia steru 35
Mn=500 kNm
•
Maksymalny moment obrotowy przy ciśnieniu maksymalnym i kącie wychylenia steru
35
Mn=625 kNm
•
Ciśnienie nominalne p
n
= 16 MPa
•
Ciśnienie nominalne p
max
= 20 MPa
•
Kąt wyłożenia
α
= +/- 35
o
•
Czas wyłożenia od kąta –35 do kąta +35
Dla pracującej jednej pompy t<=28 s
Zalecane ustawienie na statku t=25 – 27 s
Dla dwóch pomp t<=14 s
•
Objętość zbiorników cyrkulacyjnych 2 x 130 dm
3
•
Objętość zbiornika zapasowego 200 dm
3
•
Objętość czynnika w systemie bez zbiornika zapasowego ok. 350 dm
3
•
Ciśnienie sterujące 1,5 MPa +- 0,2
•
Ciśnienie napełniania pompy głównej 1,0 MPa +- 0,2