Interrogación de cargas pesadas y operaciones de conmutación automática para cargas críticas.

I. Descripción general de la función de consulta de carga pesada

En los buques modernos, las cargas de alta potencia con unidades individuales que alcanzan cientos o incluso miles de kilovatios son cada vez más comunes. Algunos ejemplos son los sistemas de propulsión, los propulsores, los cabrestantes de gran tamaño, las bombas contra incendios principales y ciertas cargas de potencia especializadas en buques de ingeniería, cuya capacidad puede incluso rivalizar con la de las unidades generadoras individuales. Para poner en marcha cargas tan pesadas, primero hay que verificar si la reserva de potencia existente en la central eléctrica del buque puede satisfacer los requisitos tanto para el arranque como para el funcionamiento de la carga pesada. Si la reserva de potencia es insuficiente para satisfacer los requisitos de arranque y funcionamiento de la carga pesada, primero hay que poner en marcha y sincronizar la unidad de reserva. Solo después de confirmar que la reserva de potencia es adecuada se debe permitir que la carga pesada se conecte a la red. Esto constituye la función de consulta de carga pesada.

Para implementar la función de interrogación de carga pesada, la señal del botón “Start” (Inicio) de la caja de arranque de carga de alta potencia no se envía al circuito de control dentro de la caja de control, sino que se transmite al sistema de gestión automática de la estación eléctrica. A continuación, este sistema determina si es necesario poner en marcha el grupo electrógeno de reserva. Solo cuando existe suficiente reserva de energía en la red, el sistema de gestión emite la orden de arranque para la carga de alta potencia, lo que le permite comenzar a funcionar.

El circuito de consulta de arranque se muestra en la Figura 2-9. Se inserta un contacto de “permiso de arranque” en serie dentro del circuito de arranque original. Este par de contactos puede ser suministrado directamente por el sistema de control automático o ampliado a través de un relé. Teniendo en cuenta que los sistemas de control automático estándar suelen emitir solo un par de contactos, se incorpora un relé de extensión K₂ dentro del arrancador. El botón de arranque S₂ posee dos pares de contactos normalmente abiertos: un par para iniciar el arranque y otro para la consulta de arranque. Cuando el selector de consulta S₃ se coloca en la posición “consulta”, al pulsar S₂ no se activa el contactor K₁ porque la bobina K₂ permanece desenergizada. Esto establece el circuito de consulta, enviando una solicitud de arranque al sistema de control automático. Al recibir una señal de arranque permitida, se cierra el contacto de salida correspondiente del sistema de control automático. Esto energiza la bobina K₂, lo que hace que se ilumine la lámpara indicadora, lo que significa que está listo para el arranque. Al pulsar de nuevo el botón de arranque S₂, se energiza la bobina K₁ y se pone en marcha el motor. Simultáneamente, se abre el contacto auxiliar normalmente cerrado de K₁, desconectando el circuito de consulta para evitar consultas repetidas durante el funcionamiento.

II. Demostración de la función de consulta de carga pesada

El proceso de demostración de consultas de carga pesada en el simulador es el siguiente:

(1) Configuración de estado 1: La central eléctrica está en modo automático, funcionando como una sola unidad, acercándose a una carga de 60%.

Pulse el botón de consulta de carga pesada en la carga simulada. Cuando la reserva de energía de la red es insuficiente, el indicador ámbar parpadea, lo que indica la necesidad de esperar la sincronización de la estación eléctrica. Observe el arranque automático, la sincronización automática y la transferencia automática de carga de la unidad. Posteriormente, el indicador ámbar se apaga, la carga se activa automáticamente y el indicador verde se ilumina. A lo largo de este proceso, observe atentamente los cambios instantáneos en la carga de la red durante la activación de la carga.

(2) Configuración de estado 2: La central eléctrica está en modo automático con dos unidades funcionando en paralelo, cada una con una carga inferior a 50%.

Pulse el botón de consulta de carga pesada en la carga simulada. Si la potencia de reserva de la red es suficiente, la carga se pondrá en marcha directamente y se iluminará el indicador verde.

III. Conmutación automática para cargas críticas

Los sistemas críticos a bordo, como el sistema de lubricación del motor principal y el sistema principal de agua de mar, deben garantizar un funcionamiento ininterrumpido en las condiciones de funcionamiento correspondientes. Además de estar equipados con dos conjuntos de equipos de potencia, estos sistemas también deben contar con una función de conmutación automática. Esto garantiza que, en caso de fallo del equipo operativo, el otro conjunto pueda comenzar a funcionar automáticamente para satisfacer los requisitos operativos del buque. La siguiente explicación utiliza como ejemplo la conmutación automática de la bomba de aceite lubricante del motor principal.

1. Composición del sistema y flujo de trabajo

El sistema de conmutación automática para las bombas de aceite lubricante del motor principal de un barco consta principalmente de dos componentes principales: la bomba de aceite lubricante y el conjunto de control, tal y como se ilustra en la figura 2-10. Se debe instalar un interruptor de presión dentro de la tubería de la bomba, mientras que el conjunto de control incorpora un PLC y circuitos de control eléctrico de uso general.

El diagrama del circuito de control de conmutación automática entre primario y secundario para las bombas de aceite lubricante se muestra en la Figura 2-11. Su secuencia operativa es la siguiente: Arranque manualmente la bomba de aceite lubricante n.º 1, con la bomba n.º 2 seleccionada en modo automático. La bomba n.º 1 actúa como bomba primaria, mientras que la bomba n.º 2 funciona como bomba secundaria. Solo después de que la bomba primaria comience a funcionar, la bomba secundaria puede pasar al estado de espera (en ese momento, la bomba n.º 2 se selecciona en modo automático).

Función 1: Al arrancar la bomba principal, la bomba de reserva pasa por defecto al modo automático. Cuando el PLC detecta la señal de funcionamiento de la bomba principal, la bomba de reserva indica una salida “En espera”. Si la señal del presostato indica persistentemente una presión baja durante 10 segundos, la bomba de reserva se activará mientras que la bomba principal dejará de funcionar (la bomba principal informa de un fallo).

Función 2: Cuando cualquier bomba está en funcionamiento y la barra colectora del cuadro de distribución pierde alimentación, tras el restablecimiento de la alimentación, la bomba volverá a su estado anterior a la pérdida de alimentación en un plazo de 20 segundos (esta función no se ve afectada por los presostatos ni por el modo automático).

2. Principios y ajuste del interruptor de presión

El cambio automático de la bomba principal de aceite lubricante suele activarse mediante un interruptor de presión.

La siguiente explicación utiliza como ejemplo el regulador de presión YT-1226. La figura 2-12 ilustra el diagrama del principio estructural del regulador de presión YT-1226. La presión de la señal de entrada medida P se conecta a la cámara de medición. Se convierte en una señal de fuerza a través de un fuelle y actúa sobre la palanca de comparación, generando un par de medición. Además, la palanca experimenta un par de ajuste generado por el resorte de punto de ajuste y un par diferencial producido por el resorte diferencial.

Cuando la presión de la señal de entrada P se encuentra en el límite inferior del rango de presión, la palanca de comparación permanece en posición horizontal. En este punto, el contacto móvil se desacopla del contacto fijo 1 y se cierra con el contacto fijo 2. Existe un cierto espacio libre entre el tornillo de ajuste y el disco del resorte diferencial, lo que significa que el resorte diferencial no ejerce ninguna fuerza sobre la palanca. A medida que aumenta la presión P, la palanca comparadora gira en sentido antihorario alrededor de su pivote. Esto hace que el marco inferior de la lengüeta se desplace hacia la izquierda a través del brazo de la palanca, comprimiendo la lengüeta y almacenando energía elástica. Simultáneamente, la holgura entre el tornillo de ajuste y el disco del resorte diferencial disminuye gradualmente. A medida que la palanca comparadora continúa girando, debe superar no solo el par establecido, sino también el par diferencial. Cuando la palanca comparadora gira un cierto ángulo, es decir, cuando la presión medida P alcanza su límite superior, la lámina de la lengüeta se alinea con precisión con la placa de la lengüeta. Esto permite que el resorte de presión libere la energía almacenada, impulsando rápidamente la placa de la lengüeta. En consecuencia, el contacto móvil se desacopla del contacto fijo 2 y se cierra con el contacto fijo 1. Cuando la presión P disminuye, la palanca comparadora gira en sentido horario alrededor de su pivote. Al volver a la posición horizontal, la lámina de lengüeta se alinea de nuevo con la placa del resorte de lengüeta. A continuación, el resorte de acción rápida se vuelve a acoplar, lo que hace que la lengüeta se abra de golpe. Esto desacopla el contacto móvil del contacto fijo 1 y lo cierra con el contacto fijo 2. Cuando la presión P fluctúa entre los límites superior e inferior, el resorte mantiene su estado original sin cambios, lo que significa que el estado de salida del regulador permanece constante.

El ajuste del resorte ajusta el valor límite inferior del interruptor de presión, indicado como P₁. El mando de ajuste diferencial se utiliza para ajustar la diferencia de presión △P. El valor límite superior Pa del interruptor de presión es igual al límite inferior P₁ más la diferencia △P, es decir, PH = P₁ + △P. Por lo tanto, el valor límite superior del interruptor de presión se ajusta regulando la diferencia.

El presostato YT-1226 tiene un rango de indicación del indicador fijo de P₁ = 0 a 0,2 MPa. El mando de ajuste diferencial cuenta con diez divisiones graduadas, que corresponden a un rango diferencial de ΔP = 0,07 a 0,25 MPa. El número de divisiones X ajustadas por el mando se puede calcular utilizando la siguiente fórmula. Sin embargo, debido a la precisión relativamente baja de la escala, es aconsejable realizar mediciones de prueba o ajustes in situ durante el uso real.