НГАВТ - Стр 1 из 10

Новосибирская государственная академия водного транспорта

Индекс дисциплины: СД.Ф.06

АВТОМАТИЗАЦИЯ СУДОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ

УСТАНОВОК

Рабочая программа по специальности 140200

«Судовые энергетические установки»

направление 652900 «Кораблестроение и океанотехника»

Новосибирск 2001 Новосибирская Государственная Академия Водного Транспорта НГАВТ - Стр 2 из 10 Рабочая программа составлена проф. Мартыновым А.А. на основании учебного плана НГАВТ по направлению 652900 «Кораблестроение и океанотехника»

Программа обсуждена и одобрена на заседании кафедры судовых двигателей внутреннего сгорания НГАВТ _ Зав. кафедрой С.А. Калашников Программа согласована:

Зав. кафедрой А и ПЭ Ю.С. Березенцев Зав. кафедрой Т и СЭУ В.Д. Сисин Декан заочного обучения А.А. Ратничкин Рабочая программа одобрена советом судомеханического факультета _ Председатель совета Д.Л. Лезин Новосибирская Государственная Академия Водного Транспорта НГАВТ - Стр 3 из

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Дисциплина «Автоматизация судовых энергетических установок»

является специальной дисциплиной, базируется на курсах судовые энергетические установки, теоретическая механика, математика.

Целью дисциплины является: изложить основы теории автоуправления, свойства объектов управления в судовых энергоустановках, особенности расчета динамических характеристик элементов систем автоуправления. Содержание номенклатуры средств автоматизации согласно ГОСТ 14228.

Являясь одной из основных специальных рассматриваемая дисциплина ставит перед собой задачи:

- научить студентов применять теоретические основы формирования математических моделей автоматизированных систем управления в судовой энергетике;

- научить студентов комплексным методам оценки качества систем авторегулирования;

- привить студентам навыки изучения различных систем автоматизированного управления;

- привить студентам навыки оценки качества переходных процессов в системах автоуправления энергетическими установками;

- привить студентам навыки выбора и настройки регуляторов для судовых машин и механизмов.

2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

После изучения дисциплины студент должен знать:

- специальную терминологию теории автоматического управления в приложении к судовым энергетическим установкам;

- состав и содержание четырех уровней автоматизации судовых энергетических установок в дизельном исполнении;

- основные модели объектов управления и регуляторов в составе энергоустановок, а также принципы их изучения и анализа;

уметь:

- применять методы формирования систем автоматизированного управления объектами энергоустановок;

Новосибирская Государственная Академия Водного Транспорта - выполнять расчеты динамических характеристик элементов систем автоуправления;

приобрести навыки:

- выполнения и чтения технических схем автоматизированных систем;

- выбора и настройки регуляторов и систем автоуправления.

3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИН И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ

Виды учебной работы Общая трудоемкость дисциплины:

4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1. Разделы, темы дисциплины и виды занятий

О З О З О З

Раздел 1.

Судовые энергетические установки как объект управления, методы управления Теоретические предпосылки моделирования систем авторегулироваНовосибирская Государственная Академия Водного Транспорта ния, режимы и качество САР Динамические режимы работы дизеля, турбины и др.

Системы энергетической установки как объекты управления, их статика Раздел Автоматические системы регулирования параметров энергетических установок, их передаточные функции Авторегулирование частоты вращения вала двигателя Авторегулирование температур в системах судовых двигателей Раздел Оценка качества переходных процессов в системах авторегулирования судовых двигателей Устойчивость систем авторегулирования Раздел Системы дистанционного управления, централизованного контроля и защиты, перспективные САУ Дистанционное автоматизированное управление главными судовыми двигателями и дизель-генераторами Системы централизованного контроля и защиты судовых энергоустановок Новосибирская Государственная Академия Водного Транспорта Перспективные виды САУ: импульсные и цифровые; адаптивные и оптимальные, их использование для нелинейных объектов управления для студентов заочного обучения ЛР проходят как практические занятия 4.2. Содержание разделов и тем дисциплины Раздел 1. Понятие о комплексной автоматизации СЭУ. Методы управления Тема 1.1.Теоретические предпосылки моделирования систем авторегулирования, режимы и качество САР Режимы работы и статические характеристики судовых двигателей.

Устойчивость режимов работы. Совместная работа дизеля с гребным винтом и генератором электрического тока.

Тема 1.2. Динамика регулирования работы двигателя Определение коэффициентов уравнения динамики. Оптимальное управление судовыми двигателями. Особенности работы дизеля с высоким наддувом.

Тема 1.3. Системы энергетической установки как объекты управления.

Системы охлаждения судовых двигателей, уравнение динамики.

Системы смазочного масла и наддувочного воздуха, особенности авторегулирования.

Раздел 2. Автоматические системы регулирования параметров энергетических установок, их передаточные функции Тема 2.1. Авторегулирование частоты вращения вала двигателя Математическая модель центробежного измерителя скорости (регулятора прямого действия). Регуляторы частоты вращения непрямого действия, особенность их моделирования. Двухимпульсные регуляторы.

Тема 2.2. Авторегулирование температур в системах судовых двигателей Математическое моделирование системы авторегулирования температуры охлаждающей жидкости. Особенности авторегулирования температуры смазочного масла и наддувочного воздуха. Схемы вариантов авторегулирования температур.

Раздел 3. Методы оценки качества переходных процессов в системах авторегулирования судовых двигателей Новосибирская Государственная Академия Водного Транспорта Тема 3.1. Устойчивость систем авторегулирования Выбор способа оценки устойчивости. Влияние на устойчивость различных факторов. Исследование динамики переходных процессов с помощью ЭВМ. Анализ соответствия качества и существующих требований по ГОСТ для переходных процессов.

Раздел 4. Системы дистанционного управления, централизованного контроля и защиты, перспективные САУ 4.1. Дистанционное автоматизированное управление главными судовыми двигателями и дизель-генераторами Назначение и функции систем ДАУ. Стандартные требования, предъявляемые к ним. Особенности систем автоматического управления для дизель-генератора аварийного электроснабжения. Автоматизация параллельной работы двух агрегатов.

Тема 4.2. Системы централизованного контроля и защиты судовых двигателей Стандартные требования, предъявляемые к системам аварийнопредупредительной сигнализации и защиты. Применение ЭВМ для решения задач контроля на четвертом уровне автоматизации судовых энергетических установок.

Тема 4.3. Перспективные виды САУ: импульсные и цифровые; их использование для нелинейных объектов управления Методология и организация новых технических средств автоматизации дизелей и агрегатов на их основе. Перспективы совершенствования существующих систем автоматизации в процессе усложнения СЭУ.

5. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

№ раздела (темы) дисциплины Наименование лабораторных работ Тема 1.3. Системы энергетической Исследование характеристик элеустановки как объекты ментной базы систем авторегулиуправления рования Тема 2.1. Авторегулирование час- Исследование характеристик центоты вращения вала двигателя тробежного регулятора частоты Тема 2.2. Авторегулирование тем- Исследование параметров термоператур в системах судовых дви- регуляторов систем охлаждения Тема 3.1.Устойчивость систем ав- Исследование переходных процесторегулирования сов в системах авторегулирования Новосибирская Государственная Академия Водного Транспорта Тема 4.1. Дистанционное автома- Наладка и регулировка системы тизированное управление главны- дистанционного автоматизированми судовыми двигателями и ди- ного управления дизельзель-генераторами генератором ДГ- Тема 4.2. Системы централизован- Наладка и регулировка системы ного контроля и защиты судовых автоматического контроля и защидвигателей ты судового дизеля 6ЧНСП18/

6. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ

Для студентов дневного обучения практические занятия не предусмотрены. Для студентов заочного обучения практические занятия в объеме 6 часов проходят в режиме лабораторных работ (см. выше).

7. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

7.1. Расчетно-графические (контрольные) работы Для студентов дневного обучения расчетно-графические (контрольные) работы не предусмотрены, только реферат на тему: «Адаптивные и инвариантные системы авторегулирования». Для студентов заочного обучения предусмотрено выполнение одной контрольной работы в виде конспекта по всему объему изучаемого курса с защитой при сдаче экзамена.

8. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

1. Тимофеев Ю.К. Системы управления судовыми энергетическими процессами СПБ: Судостроение, 1994. – 312 с.

2. Автоматизация судовых энергетических установок: Справочное пособие /Под ред. Р.А. Нелепина. Л.: Судостроение, 1986. – 534 с.

3. Автоматизированные системы управления судовыми дизельными и газотурбинными установками: Учебник для втузов/Под ред. В.И. Ланчуковского. – М.: Транспорт, 1990. – 335 с.

б) дополнительная литература 4. Крутов В.И. Автоматическое регулирование и управление двигателей внутреннего сгорания. М.: Машиностроение, 1989. – 416 с.

5. Мартынов А.А. Расчет центробежного регулятора прямого действия: Методические указания к курсовому проектированию. – Новосибирск: Изд-во Новосиб. госуд. акад. водн. трансп. – 2001. – 20 с.

6. Овсянников М.К. Дизель в пропульсивном комплексе морских судов. Справочник. Л.: Судостроение, 1987. – 254 с.

Новосибирская Государственная Академия Водного Транспорта 7. Мартынов А.А. Лабораторный практикум по курсу «Автоматизация СЭУ» для студентов судомеханического факультета. – Новосибирск: Изд-во Новос. гос. акад. водн. тр-та. – 1995. – 40 с.

8.2. Средства обеспечения освоения дисциплины Комплект билетов к письменному (тестовому) контролю знаний по дисциплине.

9. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОГБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

Специализированная лаборатория в НГАВТ по судовым энергетическим установкам в составе которой:

- лабораторное оборудование для проведения работ по исследованию центробежных регуляторов, регуляторов температуры и давления, демонстрации в действии систем дистанционного автоматизированного управления;

- вычислительная техника для моделирования переходных процессов;

- модели и натурные образцы около 20 наименований.

10. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ

ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Методические рекомендации по организации изучения отдельных разделов и дисциплины в целом для студентов (главным образом заочной формы обучения) приведены в [1].

Экзамен в устной форме проводится при условии выполнения студентами учебного графика (выполнение и защита лабораторных работ и реферата).

11.1. Примерный перечень вопросов включенных в экзаменационные билеты приведен в конце каждого раздела в [1].

11.2. Примерный перечень вопросов при защите курсовой работы:

1. Какие принципы регулирования используются в регуляторах судовых дизелей.

2. Какие законы регулирования используются в регуляторах судовых дизелей.

3. Почему регулятор прямого действия может быть только статическим.

4. Чем отличаются между собой статический и астатический регулятор.

Новосибирская Государственная Академия Водного Транспорта 5. Чем отличаются между собой регуляторы прямого и непрямого действия.

6. Почему в всережимном регуляторе две цилиндрические пружины.

7. Что дает в регуляторе непрямого действия жесткая обратная связь.

8.. Что дает в регуляторе непрямого действия исчезающая обратная связь.

9. Что дает в регуляторе упруго присоединенный катаракт.

10. Объясните достоинства и недостатки управления частотой вращения дизеля через рейку ТНВД и через пружину регулятора.

11. Что такое фактор саморегулирования и что он характеризует.

12. Объясните физический смысл постоянной времени дизеля.

13. Чем вызвана нестабильность частоты вращения в установившемся режиме работы дизеля.

14. Какие требования предъявляются к ДАУ главными ДВС.

15. Назовите каналы воздействия на ДВС в системе авторегулирования частоты вращения.

16. Что такое работоспособность регулятора.

17. Объясните понятие «заброс частоты вращения»

18. Объясните понятие «перерегулирование частоты вращения».

19. Расшифруйте обозначение СПАС30-10.

20. Что является главным условием переходного процесса в САР.

21. Назовите и объясните суть 1-го постулата Вышнеградского.

22. Назовите и объясните суть 2-го постулата Вышнеградского.

23. Почему катаракт в центробежном регуляторе соединен упруго.

24. Перечислите этапы оценки устойчивости по критерию РаутаГурвица.

Сведения о корректировках учебной программы 2001- 2002- 2003- 2004- 2006- Новосибирская Государственная Академия Водного Транспорта