2 Исходные данные

Выполнить расчет мощности ГЭУ переменного тока и определить параметры ГЭУ в режиме эконом хода при следующих исходных данных:

Мощность на валу гребного винта, Р_г.в, кВт ………………………..………1300

Обороты гребного вала, ω, об/мин …………………………………………...250

КПД гребного вала, η …………………………………………………..……..0.95

Количество винтов, z , шт …………………………………………………..…...2

Тип гребного двигателя……………….……………………….СДМ – 15/49 – 24

Мощность ГЭД, Р_дв, кВт …………………………………………...………...1300

КПД редуктора, η_ред……….…………………………………………………...0.90

КПД гребного двигателя, η_дв……………………………………….…………0.95

Обороты ГЭД, n , об/мин………………………………………………………250

Тип винта…………………………………………………………………ВФШ - 2

3 Расчет и выбор количества генераторов

3.1. Определяем мощность ГЭУ

, кВт (1)

3.2. Определяем количество генераторов, необходимых для питания

электроэнергией двух ГЭД

С целью определения оптимального варианта рассмотрим несколько компоновочных решений электростанции электродвижения (таблица 1)

Таблица 1

№ вар.	Марка генератора	Частота вращения n , об/мин	Номинальная мощность PН, кВт	Кол. генерат. шт.	Суммарная мощность, кВт	Избыточная мощность P -P
1	МСК-1875-1500	1500	1500	2	3000	64
2	МСК-1250-1500	1500	1000	3	3000	64
3	МСК-940-1500	1500	750	4	3000	64
4	МСК-1000-1500	1500	800	4	3200	264

Из рассмотренных в таблице 1 вариантов предпочтительным является вариант третий, как наиболее эффективный при работе ГЭУ в режиме экономхода.

Поэтому применяется четыре генератора марки МСК 940-1500 мощностью 750 кВт при 1500 об/мин.

4 Расчет режимов экономхода

При эксплуатации ГЭУ возникает необходимость, с целью наиболее эффективного использования ГЭУ, отключения части генераторов. В этом случае, чтобы оставшиеся генераторы не перегружались необходимо в ГЭУ с ВФШ снижать частоту вращения гребного вала или уменьшать угол разворота лопастей у винтов ВРШ.

В методическом издании рассматриваются два варианта: аналитический (вариант 1) и графический (вариант 2)

4.1 Аналитический метод расчета

Порядок расчета

Расчет ведем для четырех режимов работы ГЭУ: одного, двух, трех и четырех генераторов на два гребных электродвигателя. В основе данного метода расчета, с целью обеспечения постоянства мощности на валу ген двигателя (дизеля), необходимо выполнить равенство движущего момента первичного двигателя и статического момента ГЭД.

где, n – число генераторов;

z – число ГЭД;

Откуда частота вращения ГЭД вычисляется по формуле:

n

Используя данное выражение рассчитаем режимы работы ГЭУ при различных компоновочных решениях состава гребной установки.

Вариант I. Работа ГЭУ в составе одного генератора, питающего два ГЭД:

1. частота вращения (сети) ГЭД:

n

б) мощность, отдаваемая генератором в сеть:

кВт

в) мощность, потребляемая ГЭД:

кВт

г) напряжение на зажимах генератора при данной частоте сети:

В

При этом ток генератора в главном контуре остаётся номинальным, равным 1500А.

д) при постоянном токе в главной цепи ГЭУ определим ток ГЭД

А

е) частота питающей сети

Нz

ж) скорость вращения гребного винта

n об/мин

Таким образом, чтобы не перегружать первичный двигатель и генератор, необходимо при работе ГЭУ от одного генератора снизить скорость вращения гребного вала с 250 до 132 об/мин.

Вариант II. Работа ГЭУ в составе двух генераторов, питающих два ГЭД:

Расчет аналогичен предыдущему варианту I.

а) частота вращения (сети) ГЭД:

n

б) мощность, отдаваемая генератором в сеть:

кВт

в) мощность, потребляемая ГЭД и генератором:

P кВт

г) напряжение на зажимах генератора при данной частоте сети:

В

д) при постоянном токе в главной цепи ГЭУ определим ток ГЭД

А

е) частота питающей сети

Нz

ж) скорость вращения гребного винта

n об/мин

Вариант III. Работа ГЭУ в составе трех генераторов, питающих два ГЭД:

а) частота вращения (сети) ГЭД:

n

б) мощность, отдаваемая генератором в сеть:

кВт

в) мощность, потребляемая ГЭД и генератором:

P кВт

г) напряжение на зажимах генератора при данной частоте сети:

В

д) при постоянном токе в главной цепи ГЭУ определим ток ГЭД

А

е) частота питающей сети

Нz

ж) скорость вращения гребного винта

n об/мин

Вариант IV. Работа ГЭУ в составе четырех генераторов, питающих два ГЭД:

а) частота вращения (сети) ГЭД:

n

б) мощность, отдаваемая генератором в сеть:

кВт

в) мощность, потребляемая ГЭД и генератором:

P кВт

г) напряжение на зажимах генератора при данной частоте сети:

В

д) при постоянном токе в главной цепи ГЭУ определим ток ГЭД

А

е) частота питающей сети

Нz

ж) скорость вращения гребного винта

n об/мин

Из расчета следует что при отключении генераторов с целью снижения перегрузки генераторов и первичных двигателей, необходимо снижать обороты гребного винта в пределах номинального тока генератора и гребных двигателей.