Μια αναλυτική ματιά στα συστήματα ηλεκτρονικού ελέγχου των μηχανών στα πλοία

Στο παρόν άρθρο θα αναλυθούν οι λειτουργίες του συστήματος ηλεκτρονικού ελέγχου (Engine Control System ‒ ECS) μιας μηχανής ΜΑΝ, οι οποίες, σε συνδυασμό με τους βασικούς μηχανισμούς της δίχρονης ναυτικής μηχανής ως έχει αναπτυχθεί τα τελευταία 100 χρόνια και άνω, επιτυγχάνουν την παροχή πρόωσης στην πλειονότητα των εμπορικών πλοίων στις μέρες μας.

Ο λόγος γίνεται για τις μηχανές ME-C, διακριτικό το οποίο αναφέρεται στον ηλεκτρονικό έλεγχο αυτών, οι οποίες βρίσκονται στην αγορά μία εικοσαετία τώρα, προσφέροντας αρκετά πλεονεκτήματα, όπως χαμηλότερες εκπομπές ρύπων και χαμηλότερη κατανάλωση σε σύγκριση με τις συμβατικές δίχρονες ναυτικές μηχανές.

Η βασική διάταξη του ECS φαίνεται στο σχήμα και αποτελείται από τα παρακάτω κύρια μέρη:

Πίνακες ελέγχου: Υπάρχουν τρεις πίνακες ελέγχου (Bridge Panel ‒ Control Room Panel ‒ Local Operating Panel), από τους οποίους ο χειριστής μπορεί να δώσει εντολές στη μηχανή.

Κύριοι πίνακες λειτουργίας (Main Operating Panel ‒ MOP): Υπάρχουν δύο υπολογιστές από τους οποίους ο χειριστής της μηχανής μπορεί να παρακολουθήσει βασικές παραμέτρους λειτουργίας της μηχανής, να δώσει εντολές για συγκεκριμένες λειτουργίες της αλλά και να εκτελέσει διαγνώσεις υποβοηθώντας σε περίπτωση βλάβης ή μετά από κάποια επισκευή.

Ηλεκτρονικές κάρτες πολλαπλών χρήσεων (Multipurpose Controllers ‒ MPC): Ο αριθμός τους ποικίλλει, ανάλογα με τη σχεδίαση της μηχανής. Ουσιαστικά, είναι υπολογιστικές μονάδες χωρίς οθόνη, οι οποίες λαμβάνουν δεδομένα στα κανάλια εισόδου τους και στέλνουν σήματα μέσω των καναλιών εξόδου τους. Όπως φαίνεται και από την ονομασία τους, πρόκειται για ηλεκτρονικές κάρτες που, παρότι είναι ίδιες ως εξαρτήματα, χρησιμοποιούνται με διαφορετικό λογισμικό για να επιτελέσουν διαφορετικούς ρόλους. Συνεπώς, οι βασικές MPC κάρτες σε ένα ECS είναι:

Engine Interface Control Unit (EICU): Είναι οι κάρτες που επικοινωνούν με περιφερειακά συστήματα της μηχανής και μεταφράζουν την πληροφορία που είναι απαραίτητη γι’ αυτήν. Μια σημαντική λειτουργία των EICUs είναι ότι προστατεύουν τη μηχανή από εντολές του χειριστή που δύνανται να αποδειχθούν επιβλαβείς. Για παράδειγμα, εάν ο χειριστής δώσει εντολή στη μηχανή να κινηθεί με ταχύτητα εντός του κρίσιμου εύρους στροφών ‒oι δίχρονες ναυτικές μηχανές έχουν ένα εύρος στροφών λειτουργίας το οποίο θα πρέπει να αποφεύγεται για λόγους στρεπτικών ταλαντώσεων‒, τότε οι EICUs θα τροποποιήσουν την εντολή του χειριστή ούτως ώστε η ταχύτητα της μηχανής να είναι εκτός του προαναφερθέντος εύρους.

Engine Control Unit (ECU): Είναι κάρτες με πολλαπλούς και κρίσιμους ρόλους και οι οποίες αντικαθιστούν τον μηχανικό ρυθμιστή στροφών (governor) που είχαν οι συμβατικές μηχανές, οπότε είναι υπεύθυνες να υπολογίσουν το καύσιμο που απαιτείται για να επιτευχθεί η αιτηθείσα ταχύτητα προστατεύοντας συνάμα τη μηχανή εάν αυτοί οι υπολογισμοί την ωθούν εκτός ορίων φορτίσεώς της.

Auxiliary Control Unit (ACU): Πρόκειται για τις κάρτες ελέγχου των βοηθητικών συστημάτων της μηχανής, όπου κυρίως ελέγχουν τη λειτουργία των ηλεκτρικών φυσητήρων (blowers) και των υδραυλικών αντλιών μηχανής, οι οποίες είναι απαραίτητες για τη λειτουργία της ηλεκτρονικής μηχανής, καθότι τελικά η υψηλή πίεση λαδιού είναι αυτή που θα ενεργοποιήσει τη διαδικασία έγχυσης καυσίμου, το άνοιγμα των βαλβίδων εξαγωγής καθώς και τη λίπανση των χιτωνίων με κυλινδρέλαιο.

Cylinder Control Unit (CCU): Οι κάρτες οι οποίες εν τέλει θα λάβουν πληροφορίες, αλλά και θα δώσουν τα κατάλληλα σήματα για τη λειτουργία του κάθε κυλίνδρου. Υπάρχει μία για κάθε κύλινδρο και, ανάλογα με τη σχεδίαση της μηχανής, εδώ μπορεί να συναντήσει κανείς και μια «ελαφρύτερη» κάρτα, την MPC-10.

Τα παραπάνω (MOPs και MPC) είναι συνδεδεμένα με δύο δίκτυα ελέγχου (Control Network) τεχνολογίας ARCNET. Όπως θα παρατηρήσει κανείς, υπάρχει μεγάλη εφεδρεία στον εγκέφαλο της μηχανής (π.χ. 2 MOPs, 2 Control Networks, 2 ECUs, 2 EICUs, κ.λπ.), ούτως ώστε να διασφαλίζεται η λειτουργία της μηχανής ακόμα και σε ενδεχόμενες βλάβες μερών του ECS.

Ανάλογα με τη σχεδίαση της εκάστοτε μηχανής, μπορεί να υπάρχουν και άλλες επιπρόσθετες MPC κάρτες, για να χειριστούν ηλεκτρονικά τα συστήματα που μπορεί να είναι εγκατεστημένα, όπως για παράδειγμα το Load Dependent Cylinder Liner (LDCL), που προστατεύει τα χιτώνια από την ψυχρή διάβρωση (cold corrosion) στα χαμηλά φορτία, κρατώντας υψηλή θερμοκρασία ύδατος ψύξης χιτωνίων, ή το Exhaust Gas Bypass (EGB), που προστατεύει τον στροβιλοϋπερπληρωτή (turbocharger) στα υψηλά φορτία, ανοίγοντας μια βαλβίδα εκτόνωσης καυσαερίων.

Λόγω της ανάπτυξης κινητήρων διπλού καυσίμου και των συστημάτων μείωσης ρύπων, αλλά και λαμβάνοντας υπόψη την τεχνολογική εξέλιξη στον χώρο των ηλεκτρονικών, το ECS πλέον στις δίχρονες ναυτικές μηχανές πλοίων που κατασκευάζονται τώρα αξιοποιεί τα Triton Controllers (ως διαδόχους των MPC), που προσφέρουν επιπρόσθετα υψηλότερη ταχύτητα καθώς και μεγαλύτερη ευελιξία/επισκευασιμότητα.

Περιγράψαμε γενικά τη λειτουργία του εγκεφάλου μιας ME-C μηχανής, η οποία αποτελεί τη βάση και για μεταγενέστερες μηχανές διπλού καυσίμου. Όπως και να ’χει, η γνώση και η κατανόηση των συστημάτων ηλεκτρονικού ελέγχου των μηχανών είναι δύναμη για τους ανθρώπους της ναυτιλίας και εξέχουσας σημασίας για τους ναυτικούς που τις χειρίζονται.