3.3 Резервирование насосов судовых энергетических систем.

Согласно требованиям Правил Российского морского регистра судоходства (ПРМРС), насосы, обеспечивающие нормальный тепловой режим судовой энергетической установки, должны иметь резерв. При этом способ включения в работу резервных насосов следует выбирать исходя из условия, исключающего снижение мощности установки при отказе одного насоса. К таким насосам относятся насосы систем охлажде­ния, смазки главного оборудования СЭУ и конденсатно-питательной системы паротурбинных установок..

Наиболее простым способом является однократное резервирование за­мещением. В этом случае рабочая точка, характеризующая пара­метры насоса на рабочем режиме, определяется точкой пересече­ния характеристики насоса с характеристикой сети. Однократное резервирование замещением представлено рис 3.3.

0 G

Рис 3.3. A – характеристика насоса, B- характеристика сети.

Недостатком однократного резервирования замещением является возможность отказа резервного насоса в момент пуска из за нарушений в работе пускорегулирующей аппаратуры. В этом случае, в связи с задержкой пуска резервного насоса, параметры теплоносителя начнут расти, достигая опасных пределов .При этом большая тепловая инерционность охлаждаемого оборудования, даже при снижении его мощности , не исключает опасности повреждения главного оборудовании На графике рис.3.4 в качестве примера показано изменение температур масла и воды при задержке пуска резервного насоса и остановке ДВС через 15 сек.

Рис. 3.4 Изменение температур масла и воды при задержке пуска резервного насоса и остановке ДВС через 15 сек.

.

Рис 3.5. Резервирование насосов при постоянным

однократным резервировании

Указанный недостаток сводится к минимуму в схеме с посто­янным однократным резервированием. Параметры насосов в рабочем режиме, характеризуемые точкой 1 показаны на рис.3.5. Они соответствует параметрам при параллельной работе двух насосов в системе охлаждения. Однако, согласно требованиям надежности, расчетную производительность на­соса следует выбирать из условия нормального функционирова­ния системы охлаждения при работе лишь одного насоса (точка 2). Таким образом, рабочие и расчетные пара­метры насоса не совпадают и электродвигатель насоса, в рабочем режиме, работает с недогрузкой. При нагрузке асинхронного короткозамкнутого электродвигателя ниже 50% его к.п.д. и мощностной коэффициент заметно падают. Величина недогрузки зависит от формы характеристики насоса. Суммарная подача двух параллельно работающих насосов (точка 3) превышает необходимый расчетный расход среды, приравниваемый к расчетной подачи одного насоса ( точка 2), что должно компенсироваться работой системы автоматического регулирования теплообмена в охлаждаемом оборудовании.

Наконец, требования Правил РМРС, могут быть удовлетво­рены схемой резервирования параллельно работающих насосов методом замещения В этом случае расход теплоносителя в расчетном режиме СЭУ осуществляется двумя параллельно работающими на­сосами. Третий насос находится в резерве и включается в работу по принципу замещения, т. е. в момент отказа одного из рабо­тающих насосов.

Характеристики насосов и сети для этого примера приведены на рис.3.6. Принципиальная схема резервирования, рассматриваемым методом, приведена на рис.3.7.Такой вариант использова­ния насосов отличается тем, что рабочие параметры насосов (точка 1) являются одновременно и расчетными пара­метрами. Рабочая производительность одного насоса равна половине расчетного расхода теплоносителя (точка 3), а напор равен напору при па­раллельной работе двух насосов. Такая схема резервирования отличается максимальным к.п.д.. .насоса на расчетном режиме и наи­меньшим износом насосов, но в то же время характеризуется увеличением массы и габарита системы охлаждения, а также усложне­нием ее обслуживания по сравнению с двумя предыдущими примерами. Кроме того, не в полной мере, но все же сохраняется не­достаток, присущий первой схеме резервирования: отказ или задержка запуска резервного насоса приводит к снижению рас­хода теплоносителя в системе охлаждения оборудования (точке 2).

Рис 3.7 Схема резервирования параллельно работающих насосов методом замещения.

H

Рис 3.6. Характеристики насосов и сети при параллельной работе двух насосов и резервирования их замещением.

При выборе электронасосов, помимо гидродинамических параметров, необходимо учитывать характер изменения параметров электродвигателей. К параметрам электродвигателя относятся:

- мощность двигателя и его тип,

- допустимые величины и продолжительность перегрузок двигателя

- к.п.д. и мощностной коэффициент;

- показатели надежности;

- масса и габарит.

Рассмотренные различия в рабочих и расчетных па­раметрах насосов распространяются и на их двигатели.

В первом примере, когда рабочие и расчетные параметры насоса совмещены в одной точке его рабочей ха­рактеристики назначение расчетной мощ­ности электродвигателя не вызывает сомнения.

Во вто­ром варианте резервирования электронасосы, как это отмечалось выше, следует выбирать применительно к аварийному случаю работы одного насоса при этом электродвигатель насоса на рабочем режиме будет работать с недогрузкой и в зависимости от ее величины с худшими энергетическими показателями. Целесообразно рассмотреть также возможность выбора расчетных параметров электродвигателя в режиме совместной работы в эксплуатационном ре­жиме системы (см. т 1 на рис. 3.5 ).Такое решение оправдано стремлением выбрать электродвигатель меньшей мощности и следовательно меньшей массы и габарита. При этом электродвигатель на основном рабочем режиме системы работает с полной нагрузкой и следовательно с максимальными значениями к.п.д. и мощностного коэффициента. Возможность такого решения зависит от допустимой перегрузки электродвигателя, возникающей, в аварийной ситуации, величина которой должна соответствовать требованиям технических условий на электронасос

В третьем варианте резервирования насосов расчетную мощность электронасоса допустимо принимать для условий работы, ха­рактеризуемой точкой 1[ см. рис. 3.6 } то есть в режиме совместной работы насосов, в связи с тем, что работа одного насоса при отказе второго насоса и возникающая при этом перегрузка электродвигателя кратковременна и определяется временем ввода в действие третьего насоса.

.