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.

Możliwe 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 dłuższą podróżą (oceaniczną)

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 kąta 0

                            +/- 1,5 st dla kąta od 0 do 5

                            +/- 2,5 st dla kąta 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 przesunięcia

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 położenia środkowego

Może być wykonana jedynie dla ściągania maszyny sterowej. Regulowane jest przez ustawianie długości cięgna w układzie sprzężenia zwrotnego.

Regulacja maksymalnego kąta 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 pn= 16 MPa

·         Ciśnienie nominalne pmax= 20 MPa

·         Kąt wyłożenia a= +/- 35o

·         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 dm3

·         Objętość zbiornika zapasowego 200 dm3

·         Objętość czynnika w systemie bez zbiornika zapasowego ok. 350 dm3

·         Ciśnienie sterujące 1,5 MPa +- 0,2

·         Ciśnienie napełniania pompy głównej 1,0 MPa +- 0,2