Сегодня, газопоршневой судовой двигатель перестал быть концептом. В мире не осталось производителя ДВС, не выпускающего или разрабатывающего газовую СЭУ, а в открытом море ходит несколько десятков судов использующих газ как основной вид топлива. Уже не секрет что и в России ведутся разработки подобных судов. Однако газовый двигатель, несмотря на идентичный внешний вид и механику работы, имеет принципиальные отличия в процессах, протекающих в двигателе, делающих газопоршневой двигатель технологически намного сложнее. Подробнее рассказывает наш постоянный эксперт - коммерческий директор Группы компаний "ТЕХ" Геннадий Пашинин.
Касается это в первую очередь систем контроля и управления, систем подачи топлива и зажигания газовой смеси. В этой статье мы подробно расскажем о технических особенностях газовых АСУ.
Газопоршневые двигатели успешно применяются в промышленной энергетике уже более тридцати лет (только на территории нашей страны на сегодняшний день функционируют более 2000 ГПУ), и, по сути, системы управления газовыми СЭУ – это адаптированные промышленные контроллеры. На сегодняшний день лидером мирового рынка по производству контроллеров управления газовыми двигателями является немецкая компания Motortech GMBH, они же первыми в Европе представили свои морские разработки, которыми мы поделимся ниже.
1. ПИД регулирование (Пропорциональное Интегральное Дифференциальное).
Процессы сгорания топлива в традиционном дизельном двигателе управляются ПИД-регулятором. Я хорошо помню те времена, когда настройка производилась с помощью шлицевой отвертки на регуляторах Woodward UG 8 или отечественных ОРН. В современных моторах эти регуляторы "виртуальные", а настройка осуществляется с помощью алгоритмов программирования, построенных в большинстве случаев на PLC-языке. Однако, дизельному двигателю для настройки и по сей день необходим один ПИД-регулятор (виртуальный или механический), а газовому – не менее 10. Эти регуляторы находятся в жесткой зависимости друг от друга, и мельчайшее изменение одного из параметров влечет за собой сдвиг всех остальных. Поэтому логика управления газовым двигателем в десятки раз сложнее.
2. Система зажигания.
В дизельном двигателе нет как таковой системы зажигания, воспламенение топливо – воздушной смеси происходит за счет повышения давления в камере сгорания. В газовом двигателе для воспламенения необходима искра от свечи зажигания. Для этого, с помощью установленной на каждый цилиндр катушки зажигания, создается электрический импульс, который по высоковольтному проводу передается свече. Этот процесс занимает доли секунды, но требует точной синхронизации, за которую отвечает специально разработанный контроллер MIC6 marine.
3. Детонация.
Газ как топливо, в отличие от дизельного, нестабилен. Его параметры меняются постоянно и зависят от многих факторов, что может сопровождаться детонацией в камере сгорания. Следствием детонации становится значительный рост температуры и давления цикла (в 2 или 3 раза), а результатом - разрушение элементов ЦПГ. Для предотвращения детонации на двигатель устанавливаются датчики (чем их больше, тем система работает лучше, в идеале - на каждый цилиндр) и контроллер детонации DetCon. DetCon собирает данные с датчиков и передает управляющий сигнал на изменения параметров к котроллеру зажигания Mic 6, который, в свою очередь, изменяет параметры зажигания и нейтрализует детонацию.
4. Регулировка оборотов двигателя, как часть топливной системы.
Тот самый единственный ПИД регулятор в дизельном двигателе установлен для поддержания частоты вращения. Его исполнительный механизм воздействует непосредственно на топливную рейку. В системе газового двигателя эту роль играет контроллер SC100. В комплекте с датчиками (pickup sensor) он собирает данные о частоте оборотов, и формирует управляющий сигнал для систем зажигания и топливоподачи. Внутри у SC100 запрограммированно 5 ПИД-регуляторов.
5. Общий контроллер управления.
Между собой контроллеры управления всех систем передают данные по протоколу CAN Bus. Однако для оперативного управления и визуального контроля параметров нам требуется общий контроллер, объединяющий все системы, с доступным для оператора (судового механика) визуальным интрефейсом. Эту роль в АСУ ТП газового двигателя Motortech выполняет ALL in ONE. Помимо этого, у контроллера есть аналоговые входы, что позволяет обрабатывать данные более простых систем и датчиков. На сегодняшний день интерфейс AIO, в отличие от многих импортных систем управления, полностью переведен на русский язык, что в значительной степени упрощает его использование на территории нашей страны. Еще одной очень важной функцией этого контроллера является удаленный мониторинг – подключиться к нему можно по интернету из любой точки мира, что позволяет решать 90% проблем из офиса технической поддержки удаленно, то есть без выезда на объект.
Конечно, в одной статье невозможно дать всеобъемлющую информацию о системе автоматики газового двигателя, она действительно намного сложнее привычных нам дизельных, но сегодня мы рассмотрели ее базовые элементы. Подробную техническую консультацию можно получить, обратившись в нашу компанию или написав комментарий под этой статьей.
 |
| ГК "ТЕХ" |
Газопоршневые двигатели успешно применяются в промышленной энергетике уже более тридцати лет (только на территории нашей страны на сегодняшний день функционируют более 2000 ГПУ), и, по сути, системы управления газовыми СЭУ – это адаптированные промышленные контроллеры. На сегодняшний день лидером мирового рынка по производству контроллеров управления газовыми двигателями является немецкая компания Motortech GMBH, они же первыми в Европе представили свои морские разработки, которыми мы поделимся ниже.
1. ПИД регулирование (Пропорциональное Интегральное Дифференциальное).
Процессы сгорания топлива в традиционном дизельном двигателе управляются ПИД-регулятором. Я хорошо помню те времена, когда настройка производилась с помощью шлицевой отвертки на регуляторах Woodward UG 8 или отечественных ОРН. В современных моторах эти регуляторы "виртуальные", а настройка осуществляется с помощью алгоритмов программирования, построенных в большинстве случаев на PLC-языке. Однако, дизельному двигателю для настройки и по сей день необходим один ПИД-регулятор (виртуальный или механический), а газовому – не менее 10. Эти регуляторы находятся в жесткой зависимости друг от друга, и мельчайшее изменение одного из параметров влечет за собой сдвиг всех остальных. Поэтому логика управления газовым двигателем в десятки раз сложнее.
2. Система зажигания.
В дизельном двигателе нет как таковой системы зажигания, воспламенение топливо – воздушной смеси происходит за счет повышения давления в камере сгорания. В газовом двигателе для воспламенения необходима искра от свечи зажигания. Для этого, с помощью установленной на каждый цилиндр катушки зажигания, создается электрический импульс, который по высоковольтному проводу передается свече. Этот процесс занимает доли секунды, но требует точной синхронизации, за которую отвечает специально разработанный контроллер MIC6 marine.
 |
| Mic 6 / ГК "ТЕХ" |
3. Детонация.
Газ как топливо, в отличие от дизельного, нестабилен. Его параметры меняются постоянно и зависят от многих факторов, что может сопровождаться детонацией в камере сгорания. Следствием детонации становится значительный рост температуры и давления цикла (в 2 или 3 раза), а результатом - разрушение элементов ЦПГ. Для предотвращения детонации на двигатель устанавливаются датчики (чем их больше, тем система работает лучше, в идеале - на каждый цилиндр) и контроллер детонации DetCon. DetCon собирает данные с датчиков и передает управляющий сигнал на изменения параметров к котроллеру зажигания Mic 6, который, в свою очередь, изменяет параметры зажигания и нейтрализует детонацию.
4. Регулировка оборотов двигателя, как часть топливной системы.
Тот самый единственный ПИД регулятор в дизельном двигателе установлен для поддержания частоты вращения. Его исполнительный механизм воздействует непосредственно на топливную рейку. В системе газового двигателя эту роль играет контроллер SC100. В комплекте с датчиками (pickup sensor) он собирает данные о частоте оборотов, и формирует управляющий сигнал для систем зажигания и топливоподачи. Внутри у SC100 запрограммированно 5 ПИД-регуляторов.
 |
| ГК "ТЕХ" |
5. Общий контроллер управления.
Между собой контроллеры управления всех систем передают данные по протоколу CAN Bus. Однако для оперативного управления и визуального контроля параметров нам требуется общий контроллер, объединяющий все системы, с доступным для оператора (судового механика) визуальным интрефейсом. Эту роль в АСУ ТП газового двигателя Motortech выполняет ALL in ONE. Помимо этого, у контроллера есть аналоговые входы, что позволяет обрабатывать данные более простых систем и датчиков. На сегодняшний день интерфейс AIO, в отличие от многих импортных систем управления, полностью переведен на русский язык, что в значительной степени упрощает его использование на территории нашей страны. Еще одной очень важной функцией этого контроллера является удаленный мониторинг – подключиться к нему можно по интернету из любой точки мира, что позволяет решать 90% проблем из офиса технической поддержки удаленно, то есть без выезда на объект.
 |
| Общая схема управления / ГК "ТЕХ" |
 |
| ГК "ТЕХ" |
Конечно, в одной статье невозможно дать всеобъемлющую информацию о системе автоматики газового двигателя, она действительно намного сложнее привычных нам дизельных, но сегодня мы рассмотрели ее базовые элементы. Подробную техническую консультацию можно получить, обратившись в нашу компанию или написав комментарий под этой статьей.
