Защиты главного двигателя. Быстрая проверка для инспектора

Приветствую читателей! В этой статье рекомендую ознакомиться с основными защитами главного двигателя на судне, которые чаще всего проверяют инспекторы. Защит у главного двигателя и его вспомогательных систем очень много, поэтому будут описаны только основные из них, которые демонстрируются при прохождении той или иной проверки.

Главный двигатель и вспомогательные двигатели отличаются в основном своим назначением. А вот по защитам у них много общего. В статье "Защиты дизель-генератора. Быстрая проверка для инспектора" упоминались детекторы масляного тумана (OMD - Oil Mist Detector), которые могут устанавливаться на дизелях мощностью от 500 - 1000 кВт, так вот на главных двигателях, как правило, они есть. 

И в этой статье мы рассмотрим разные модели таких детекторов и способы их проверки.

Главный двигатель и вспомогательные двигатели на судне отличаются как по функциональному назначению, так и по конструктивным и эксплуатационным характеристикам. Вот основные отличия:

1. Назначение

• Главный двигатель
  Предназначен для обеспечения движения судна. Он передает мощность на гребной вал и гребной винт, что обеспечивает поступательное движение судна.

• Вспомогательные двигатели
  Используются для питания систем судна, таких как генераторы, насосы, компрессоры, системы кондиционирования и другие механизмы, которые не связаны напрямую с движением судна.

2. Тип и мощность

• Главный двигатель
  Это, как правило, мощный двигатель большой мощности, работающий на медленных оборотах (особенно если это двухтактный двигатель), чтобы эффективно вращать гребной вал. В основном это крупногабаритные двигатели, работающие на дизельном или тяжелом топливе (мазуте).

• Вспомогательные двигатели
  Меньшей мощности, рассчитаны на работу с нагрузками от оборудования судна. Обычно это средне- или быстроходные двигатели, работающие на дизельном или тяжелом топливе.

3. Режим работы

• Главный двигатель
  Работает постоянно во время перехода судна из порта в порт, обычно на фиксированном или переменном режиме нагрузки в зависимости от условий эксплуатации.

• Вспомогательные двигатели
  Работают по необходимости, в зависимости от потребностей судна. Как минимум, при нормальных условиях всегда работает один дизель-генератор.

4. Конструкция

• Главный двигатель
  Часто имеет сложную конструкцию с упором на надежность и долговечность, способен работать в тяжелых условиях длительное время без остановок.

• Вспомогательные двигатели
  Конструктивно проще, с меньшими требованиями к долговечности, так как их работа обычно эпизодическая.

Главный двигатель, как и вспомогательный, имеют однотипные датчики температуры и давления, по сути это тот же дизель, только больше в размерах и с другим назначением. Соответственно защиты и процедура их проверки практически не отличаются. Поэтому рекомендую для полной картины читать предыдущую статью по дизель-генераторам.

В статье главным образом рассматриваются двигатели серии MAN B&W. Показания срабатывания тех или иных датчиков температуры или давления рассмотрены на двигателе MITSUI-MAN B & W 6S50ME-C9.5-EGRBP. Детекторы масляного тумана рассмотрены на двигателях SULZER RTA, YMD-MAN B&W 5S50ME-B 9.3 T II и HYUNDAI-MAN B&W 6S70MC-C MK7.

OMD - Oil Mist Detector (детектор масляного тумана)

Как уже писал ранее, основное отличие в защитах главного двигателя и вспомогательных - это наличие устройства для определения масляного тумана в картере двигателя. Рассмотрим разные модели детекторов масляного тумана и способы их проверки согласно инструкции производителя.

Детекторы масляного тумана

Oil Mist Detector (OMD) — это устройство, предназначенное для раннего обнаружения масла в виде аэрозоля (масляного тумана) в картерах судовых двигателей или других замкнутых пространствах. Его основная задача — предотвратить аварийные ситуации, такие как картерные взрывы или пожары, которые могут возникнуть из-за возгорания масляного тумана.

Принцип работы

Oil Mist Detector работает на основе анализа концентрации масляного тумана в воздухе. Устройство включает в себя датчики, которые измеряют плотность аэрозоля в картере двигателя. Если концентрация превышает установленный порог, система выдает предупреждение или сигнал тревоги.

Основные компоненты:

1. Датчики масляного тумана
   Обнаруживают присутствие микроскопических капель масла в воздухе.

2. Контроллер
   Обрабатывает данные с датчиков и принимает решения о срабатывании тревоги.

3. Сигнализация
   Активация звукового и / или светового сигнала при превышении допустимого уровня масляного тумана.

4. Система блокировки (опционально)
   Может автоматически останавливать двигатель, чтобы предотвратить дальнейшее развитие аварийной ситуации.

Где устанавливается OMD?

• В картерах главного двигателя.
• На компрессорах.
• В местах, где возможно образование масляного тумана, например, в смазочных системах.

Причины образования масляного тумана

• Перегрев подвижных частей двигателя.
• Неисправности в системе смазки (например, утечка масла).
• Высокая скорость трения между движущимися частями.

Зачем нужен Oil Mist Detector?

1. Безопасность: Защита от картерных взрывов, которые могут нанести серьезный ущерб двигателю и поставить под угрозу жизнь экипажа.
2. Соответствие регуляторным требованиям: Международные морские организации, такие как IMO, требуют установки таких устройств на судах.
3. Экономия средств: Предотвращение повреждений двигателя и последующих затрат на ремонт.

Технические характеристики:

• Чувствительность: от 0,1 до 10 мг/л.
• Реакция на превышение уровня: мгновенная (обычно до 1 секунды).
• Подключение к системе управления двигателем или аварийной сигнализации.

Популярные производители:

• Graviner
• Daihatsu
• Schaller Automation
• Kidde
• Heinrich Monitoring

Как правило, детекторы масляного тумана проверяются инспекторами при первой возможности, поэтому важно быть подготовленными к данной проверке. Задача электромеханика тут сымитировать высокую концентрацию масляного тумана на любом датчике. Бывает инспектору подходит проверка на центральном юните с помощью специальной процедуры теста, но это как договоритесь.

При проверке детекторов масляного тумана должен выйти сигнал о высокой концентрации масляного тумана (Oil Mist High Density), а также slowdown главного двигателя (Oil Mist Slowdown).

Oil Mist Slowdown

DAIHATSU MD-SX

DAIHATSU MD-SX - наиболее надежные и беспроблемные японские детекторы масляного тумана в моей практике. Как правило, их можно встретить на судах японской постройки. Два варианта проверки, или на датчике с помощью специального smoke спрея, или на центральном юните. Часто проверяющим подходит проверка на центральном юните.

Расположение датчиков

Центральный контроллер DAIHATSU MD-SX

Центральный контроллер DAIHATSU MD-SX

Процедура теста OMD DAIHATSU MD-SX на контроллере:

1. Нажимаем "TEST";
2. Выбираем ALARM OPERATION CHECK и нажимаем ENTER;
3. Стрелками выбираем сенсор, на котором будем производить тест. Выбираем сенсор и нажимаем ENTER;
4. Занижаем уставку аларма HIGH ALARM ниже текущего значения (с помощью стрелок) и нажимаем CHECK;
5. В результате происходит аларм по высокой концентрации масляного тумана на выбранном датчике;
6. Нажимаем ENTER для окончания теста.

Инструкция по тесту OMD DAIHATSU MD-SX на контроллере

Видео проверки OMD DAIHATSU MD-SX

Видео проверки OMD DAIHATSU MD-SX

Процедура теста датчиков OMD DAIHATSU MD-SX

Что касается проверки на датчике, то тут все просто. Достаточно вынуть датчик из своего посадочного места и распылить спрей на чувствительный элемент. При этом желательно закрыть рукой все другие вентиляционные отверстия, оставить только то, куда распыляется спрей. Подойдут smoke спреи, которые используются для проверки пожарных систем.

Датчик OMD DAIHATSU MD-SX

Проверка датчика smoke спреем

VISATRON VN (Schaller)

VISATRON VN (Schaller) - более "капризные" детекторы масляного тумана чем DAIHATSU, которые требуют к себе периодического внимания. Необходимо регулярно их чистить, менять фильтра, калибровать отрицательное давление, пополнять масло в сифонах (если предусмотрены), а также чистить специальные пазы. В этой статье я не рассматриваю maintenance и поломки, поэтому не буду углубляться в эти процедуры. Если вам интересна информация по обслуживанию и ремонту детекторов масляного тумана, то пишите в комментариях к статье.

Проверить детектор масляного тумана VISATRON можно с помощью специальной тестовой пластинки и стекла.

Центральный юнит VISATRON

Тестовая пластинка и стекло

Тестовая пластинка и стекло

Процедура теста масляного тумана на OMD VISATRON VN (Schaller)

1. Откройте защелки крышки блока управления OMD и откиньте крышку на левую сторону.
2. Прижмите тестовую пластину к отверстиям. Убедитесь, что отверстия полностью закрыты. Теперь устройство снова начинает создавать отрицательное давление всасывания.
3. Дождитесь, пока на дисплее загорится светодиод «Готово».
4. Вставьте тестовое стекло в слот тестовой пластины. Стекло имитирует масляный туман и генерирует сигнал тревоги масляного тумана.
5. Дождитесь загорания светодиода «Alarm». При его загорании двигатель должен остановиться (shutdown) или перейти в режим slowdown.
6. Извлеките тестовую пластину.
7. Аккуратно закройте крышку управления.
8. Дождитесь загорания светодиода «Готово».
9. Нажмите кнопку RESET сигнализации масляного тумана, чтобы подтвердить состояние тревоги и войти в обычный режим мониторинга.

Инструкция по тесту детектора масляного тумана VISATRON VN (Schaller)

Инструкция по тесту детектора масляного тумана VISATRON VN (Schaller)

Процедура теста отдельных линий OMD VISATRON VN

Также может быть вариант проверки отдельных линий по цилиндрам. Для этого достаточно отдать какую-то трубку (они соответствуют номерам цилиндров) и распылить smoke спрей в эту трубку. В конце теста нажать RESET.

Внимание! Что касается проверок с помощью smoke спреев, будьте осторожны! Некоторые спреи могут сильно загрязнять чувствительный элемент датчика или всего юнита (VISATRON). Потом долго прийдётся заниматься отдельной чисткой, т.к. система будет показывать высокую концентрацию масляного тумана. Лучший вариант проверки - это сигаретным дымом, об этом ниже.

Deficiency! На одном судне итальянский PSC сделал замечание при проверке детектора масляного тумана. Второй механик закурил сигарету перед проверяющим, находясь в машинном отделении (возле OMD юнита) с целью проверки детектора.

Если вы хотите проверять датчики OMD сигаретным дымом, то соблюдайте безопасную процедуру. Действительно, на некоторых моделях VISATRON после проверки юнитов smoke тестерами, которые используются для проверки дымовых датчиков пожарных систем, возникали проблемы. Поэтому если вы проверяете сигаретным дымом, то наберите дым в бутылку в разрешённом для курения месте на судне.

GRAVINER Mk 6 / Mk 7

GRAVINER - довольно хорошие детекторы масляного тумана, но также как VISATRON бывают капризные, и периодически их необходимо чистить. Кстати, DAIHATSU датчики тоже бывает нужно чистить, особенно на старых судах. С гравинерами я начал своё знакомство ещё с версии Mk 4 и в итоге добрался до Mk 7.

OMD GRAVINER Mk 6

OMD GRAVINER Mk 7

Процедура теста OMD GRAVINER Mk 7 на контроллере

На контроллере Гравинер можно проверить как систему Slowdown, так и каждый датчик по отдельности. Для произведения тестов понадобится зайти в систему под правами администратора (инженера). Для этого вводится соответствующий логин и пароль.

Процедура теста на панели управления OMD GRAVINER Mk 7

Процедура теста на панели управления OMD GRAVINER Mk 7

Процедура теста на панели управления OMD GRAVINER Mk 7

1. Зайти в панели управления под правами админа;
2. Выбрать двигатель для теста ME 1;
3. Нажать кнопку "Test";
4. Нажать кнопку "1" напротив Slow Down Relay;
5. Нажать "OK";
6. Таким же способом можно проверить Pre-Alarm Relay;
7. Для проверки Fault Relay необходимо нажать кнопку "0";
8. Backup Alarm, Optics Test, Front Panel Test - проверяются с помощью кнопок "Test".

Процедура теста датчиков на панели управления OMD GRAVINER Mk 7 

Процедура теста датчиков на панели управления OMD GRAVINER Mk 7 

Процедура теста датчиков на панели управления OMD GRAVINER Mk 7 

Процедура теста датчиков на панели управления OMD GRAVINER Mk 7

1. Зайти в панели управления под правами админа;
2. Выбрать двигатель для теста ME 1;
3. Выбрать цилиндр (датчик) для теста DET 1;
4. Нажать "Alarm Test";
5. Нажать "Test";
6. Нажать "ME 1" - "Accept";
7. Нажать "OK";
8. Нажать "Reset";
9. Нажать "OK";
10. Таким образом можно проверить каждый датчик.

Процедура теста датчиков OMD GRAVINER Mk 7

Проверка этих датчиков достаточно простая, необходимо использовать специальный тестовый девайс от мэйкера. Этот девайс представляет из себя грушу с трубкой, в капсулу необходимо положить тлеющий фитиль, который заранее промочить маслом и поджечь. 

Груша с трубкой

А процедура теста заключается в том, чтобы вставить трубку в специальное отверстие в датчике и впустить дым к чувствительному элементу. Датчик сработает. Разумеется, как и в предыдущем случае, поджигать фитиль необходимо в специально отведённом для этого месте (без внимания проверяющего). Кстати, чтобы фитиль долго тлел и давал дым нужно часто нажимать на грушу.

Дымовой тест датчика

В конце проверки вытащите трубку из отверстия, потушите фитиль, его ещё можно будет использовать для дальнейших тестов.

Проверка датчиков на OMD GRAVINER Mk 6

Как вы видите, проверка датчиков на OMD GRAVINER Mk 6 ничем не отличается от седьмой версии.

ME FO Leakage (Alarm)

Второй по значимости аларм для проверяющих - это протечки топлива главного двигателя. Его проверяют всегда. Обычно он реализован с помощью ёмкостного датчика, который обнаруживает высокий уровень в стакане протечек топливной аппаратуры главного двигателя.

Датчик топливных протечек главного двигателя

Датчик топливных протечек главного двигателя

Для проверки необходимо достать датчик из стакана и опустить его электроды, например, в ёмкость с дизельным топливом. Бывает также вариант, что предусмотрена кнопка "TEST". Если проверяющий находится в ЦПУ во время проверки, то можно сымитировать аларм перемкнув электроды отверткой или гаечным ключом.

Защиты главного двигателя (дополнительно)

Проверки детекторов масляного тумана и датчика топливных протечек являются основными пунктами для проверяющих. И на этом обычно они заканчивают свои проверки по главному двигателю. За редким исключением бывают и другие проверки, которые мы рассмотрим ниже.

Thrust Pad Bearing High Temperature (Slow Down)

Защита по высокой температуре опорного подшипника гребного вала главного двигателя. Срабатывает при достижении температуры в 70˚C. В моей практике такая проверка часто производилась на панамаксах.

Thrust Pad Bearing Temperature

Thrust Pad Bearing (опорно-тяговый подшипник) на главном двигателе судна – это критически важный компонент судовой энергетической установки, который передает осевую тяговую силу от вала двигателя на корпус судна.

Основные функции:

1. Передача тяговой силы:

   • Главный двигатель передает вращательный момент на гребной вал, создающий поступательную силу гребного винта.
   • Осевые силы, возникающие при этом (реакция от тяги винта), передаются через опорно-тяговый подшипник на корпус судна.

2. Поддержка вала:

   • Подшипник удерживает гребной вал в правильном положении, предотвращая его продольное перемещение.

3. Снижение трения:

   • Использование смазки (масло или другой вид смазочного материала) снижает трение между подшипником и поверхностью вала.

Имитация высокой температуры опорного подшипника на ДАУ BMS - 2000 III ME

Имитация высокой температуры опорного подшипника на AMS JRCS

Как правило, в этой системе защиты стоит обычный термосвич (термостат). Для его проверки достаточно сымитировать высокую температуру на датчике.

StandBy. Кстати, обычно все подобные проверки производятся в порту или на якоре. И соответственно, главный двигатель разготовлен и находится в режиме F/E (Finish with Engine). При этом многие алармы и шатдауны по главному двигателю могут находиться в статусе Repose, т.е. отключены (это зависит от системы ДАУ). Это значит, что при срабатывании какого-либо датчика по главному двигателю, который находится в repose, система сигнализации не отработает. Поэтому необходимо переводить главный двигатель в режим S/B (StandBy), чтобы была возможность проверить эти датчики. С этим можно столкнуться, например, на системе ДАУ Norcontrol (Kongsberg). Только имейте ввиду, что режим стэндбай на главном двигателе запускает вспомогательные воздуходуйки (auxiliary blower), если они стоят в автоматическом режиме.

Overspeed (Shut Down)

Симуляция оверспида на главном двигателе, как правило, производится на ДАУ. С помощью специального меню накручиваются обороты выше предельных.

Симуляция оверспида на BMS-2000III

Симуляция оверспида на BMS-2000III

Симуляция оверспида на BMS-2000III (инструкция)

Также делается симуляция оверспида и на других ДАУ (Kongsberg AutoChief, Nabtesco и др.). Если вас интересуют инструкции как делать оверспид на вышеперечисленных ДАУ, то пишите в комментариях, добавлю их в статью.

На самом деле не могу вспомнить, когда делали такие проверки при проверяющих, похоже оверспид на главном их мало интересует. Нет никакой динамики в таких симуляциях, проверка очень простая.

Shut Down и Slow Down защиты главного двигателя

Защит у главного двигателя много и перечислять их все не имеет смысла, но стоит обратить внимание на те, что влияют на его динамику, т.е. замедляют его работу (slowdown) и тормозят (shutdown).

Shut Down и Slow Down защиты главного двигателя (BMS-2000III)

Датчики давления главного двигателя

Manual Stop (Shut Down)

Кнопки аварийной остановки главного двигателя обычно расположены в трёх местах (мостик, ЦПУ и аварийный пост управления ГД). При активации кнопки главный двигатель должен остановиться.

Аварийный стоп главного двигателя (кнопка Manual Stop)

Main LO Low Pressure (Slow Down - Shut Down)

Низкое давление смазочного масла проверяется обычно остановкой основного масляного насоса (standby насос должен быть отключен). При падении давления в системе меньше 0.170 MПа (1.7 кг) срабатывает slowdown, ниже 0.150 MПа (1.5 кг) - shutdown главного двигателя. Также можно одновременно с остановкой основного насоса проверить standby защиту (запуск запасного насоса). При обесточке или остановке основного насоса должен запуститься standby насос.

Проверка защит главного двигателя по давлению масла (BMS-2000III)

Проверка защит главного двигателя по давлению масла и циркуляции охлаждающего масла в поршнях (BEMAC BE-D10)

На электронных главных двигателях также имеются дополнительные защиты по системе контроля двигателя. Комплекс защит Slow down по EICU (Engine Interface Control Unit), а также защиты по протечкам гидравлического масла, реализованные с помощью поплавков (по типу FO Leakage).

Система управления электронным главным двигателем MAN B&W

Поплавки по протечкам системы гидравлики 

Рассматривать эти защиты в данной статье я не буду (выложил просто для общей информации), обычно на судне инспекторы не проверяют такие защиты главного двигателя.

Slow down from EICU

Аварийное управление главным двигателем

Аварийное управление также является критически важной составляющей комплекса защит главного двигателя. В случае проблем с системой ДАУ главным двигателем можно управлять аварийно на местном посту управления.

Аварийный пост управления ГД MITSUI-MAN B & W 6S50ME-C9.5-EGRBP

Аварийный пост управления ГД YICHANG (YMD)-MAN B&W 5S50ME-B 9.3 T II

Процедура проверки аварийного управления довольно простая. Управление главным двигателем передаётся на аварийный пост, на котором с помощью специальных органов можно запустить (остановить) главный двигатель, а также задавать обороты. В своей практике я не помню случаев проверки аварийной системы управления ГД со стороны проверяющих.

Защиты главного двигателя на судне (кратко)

Защиты главного двигателя на судне направлены на предотвращение аварийных ситуаций, вызванных неисправностями или отклонениями в работе двигателя. Они включают в себя систему контроля, сигнализации и аварийной остановки при выявлении критических параметров. Рассмотрим основные виды защит:

1. Низкое давление масла

• Причины: утечка масла, засорение фильтров, неисправность масляных насосов.
• Механизм защиты: датчики давления масла контролируют уровень давления в системе. При его падении ниже допустимого уровня подается звуковая и световая сигнализация. Если проблема не устранена, двигатель останавливается автоматически.

2. Оверспид (чрезмерная скорость вращения вала)

• Причины: сбой в системе управления подачей топлива, внезапное снижение нагрузки.
• Механизм защиты: установка ограничителя скорости (оверспид-трип). При превышении предельной скорости подача топлива блокируется, и двигатель останавливается.

3. Высокая температура охлаждающей воды

• Причины: недостаточный поток воды (проблемы с насосами), засорение теплообменников, неисправность термостатов.
• Механизм защиты: температурные датчики контролируют температуру воды. При превышении установленного уровня сигнализация предупреждает оператора, а при критическом уровне возможна остановка двигателя.

4. Протечки топлива

• Причины: повреждение топливопроводов, уплотнений или форсунок.
• Механизм защиты: системы контроля утечек фиксируют присутствие топлива в поддоне или других частях двигателя. При обнаружении утечек подается сигнал, а двигатель может быть остановлен вручную или автоматически.

5. Высокая концентрация масляного тумана в картере

• Причины: перегрев масла, попадание топлива в масло, чрезмерный износ деталей.
• Механизм защиты: устанавливаются датчики масляного тумана, которые фиксируют концентрацию паров масла. При превышении допустимого уровня подается сигнал, а двигатель автоматически останавливается.

Подведём итог

В статье мы рассмотрели основные защиты главного двигателя, которые чаще всего подвергаются проверкам со стороны инспекторов. Эти защиты являются критическими и на основании их работы можно судить о безопасности системы движения судна.

Какие у вас были интересные случаи с проверками защит главных двигателей на судне? Остались вопросы или есть что добавить? Пишите в комментариях к статье!

Инструкции! Кстати, если вас интересуют инструкции к главным двигателям и ДАУ, которые описывались в данной статье, то рекомендую наш закрытый телеграмм канал Marine Engineering Manuals.

Спасибо за внимание! Надеюсь данная статья была для вас полезной.