Практическая работа№8.

Тема: Изучение судовых электростанций и метода расчета их мощности.

Цель работы: Составление таблицы электрических нагрузок и определение мощности судовой электростанции.

Исходные данные: по судну – прототипу.

Изучение (повторение) этой темы надо начать с определения понятия о судовой электростанции, усвоить состав ее основные потребители электроэнергии на судне. Необходимость знать, что в качестве приводов судовых генераторов могут служить дизели и турбины. При выборе того или иного двигателя рассматривают надежность, экономичность, вес и габариты, простоту обслуживания. Турбины более надежны, имеют большой срок службы и большие межремонтные сроки, в меньшей степени боятся перегрузок (перегрузка двигателей внутреннего сгорания недопустима). Оно сопровождается не только повышением температуры газов, но и возникновением больших тепловых напряжений в таких частях, как поршни, рабочие втулки, крышки цилиндров. Параллельная работа турбогенераторов устойчива, т.к. крутящий момент у турбин постоянный. ДВС экономичнее, а обслуживание турбин проще, однако время для запуска требуется больше, чем высокооборотных ДВС. ДВС всегда готовы к пуску и приему нагрузки (не более 10 минут). Поэтому в качестве аварийных и резервных применяются ДВС.

В последнее время широко стали использоваться утилизационные турбогенераторы мощностью 200-250 кВт и более, что вполне достаточно для полноты обеспечения электроэнергией судна в ходовом режиме. В связи с тем, что экономичность использования тепловых потерь с увеличением мощности СЭУ увеличивается, утилизационные турбогенераторы экономичны на крупных судах с дизеля более 9000 кВт.

При выборе рода тока необходимо рассмотреть положительные и отрицательные стороны электродвигателя, как основного потребителя электроэнергии на судах, влияние изоляции на род тока (переменный или постоянный), а также сети освежения и мощности судовой электростанции.

С выбором величины напряжения связано решение таких вопросов,

как вес, в первую очередь, кабелей сети и электробезопасности. Обратить внимание на требования Регистра СССР в отношении величины напряжения и частоты тока.

Выбор числа и мощности генераторов судовой электростанции является сложным вопросом. Если генераторы будут выбраны по завышенной мощности, то увеличиваются капиталовложения, а если- по заниженной, то работать они будут с перегрузкой и быстро выйдут из строя.

Решается эта задача путем составления таблиц нагрузок.

Студент должен знать рекомендации Регистра СССР по выбору режимов работы для заданного судна, усвоить на какие, группы необходимо разбить все потребители электроэнергии в зависимости от их назначения и разработать методику определения мощности генераторов, необходимой для работы потребителей электроэнергии в одном режиме работы судна. Подбор мощности генераторов для остальных режимов работы судна ведется аналогично.

Наиболее распространенным методом определения нагрузок судовой электростанции в настоящее время является табличный метод. Основное достоинство этого метода состоит в том, что он прост, нагляден и универсален, т.е. применим к судам любого типа и назначения.

Величина нагрузки судовой электростанции определяется количеством и мощностью потребителей, что в свою очередь зависит от режимов работы судовых силовых установок и особенностей эксплуатации судна в различных условиях.

Регистры СССР для определения нагрузок судовой электростанции рекомендуется рассматривать режимы, которые связаны со стоянкой, ходом и аварийным режимом эксплуатации (пожар, пробоина и т.д.).

В зависимости от типа судов необходимо рассматривать следующие режимы для грузовых транспортных судов - стоянку без погрузки и с погрузкой, маневрирования (съемка с якоря), ходовой (с грузом), аварийный; для рыбопромысловых судов, кроме общих для всех судов режимов работы (стоянка, маневрирование, ход, авария)- промысловый ход; для судов технического флота - стоянку без работы и с работой технологического оборудования, ходовой, аварийный; для пассажирских судов - стоянку без работы пассажиров и с пассажирами, маневрирование, ходовой (с пассажирами) и аварийный; для буксиров, кроме общих режимов - ход порожнем, с буксировкой; для ледоколов, кроме общих режимов – ход в чистой воде и во льдах.

Порядок определения нагрузок судовой

электростанции табличным методом.

1. Составляется табличная форма Приложение №2. Количество режимов работы выбирается исходя из с типа судна и характером его эксплуатации.

2. Заполняется графа 1, включая все потребители электроэнергии, предварительно разбитые на однородные группы (палубные механизмы, механизмы машинно-котельной группы, механизмы систем и устройств и т.д.).

3. В графе 2 указывается число потребителей, объединенных в одну группу, включая резерв (n).

4. В графе 3 указывается необходимая мощность каждого потребителя

(Р_у).

5. В графе 4 определяется суммарная мощность группы потребителей.

Р_у.сум.=Р_у n

6. В графах 5,6 заносят значения коэффициентов, соответственно, коэффициент полезного действия и мощности , определяемых по каталогу или по “Таблице нагрузок судовых потребителей”.

7. Потребляемую единичную мощность в графе 7 определяют по формуле:

;

где:

- установленная единичная мощность;

- номинальное значение КПД электродвигателя.

8. Общую потребляемую мощность в графе 8 находят по формуле:

;

где:

n – количество одноименных потребителей.

7. В графе 9 указывается коэффициент одновременности работы одноименных потребителей, определяемый отношением

где:

- количество работающих в данном режиме одноименных потребителей;

- количество установленных на судне одноименных потребителей;

Коэффициент одновременности работы потребителей принимают равным единице в случае, если потребитель один, если потребителей более двух принимают в пределах в зависимости от режима работы судна.

8. В графе 10 коэффициент загрузки потребителей определяется отношением:

;

где:

- фактически потребляемая мощность в данном режиме;

- номинальная потребляемая мощность.

Коэффициент загрузки определяется на основе экспериментальных данных и лежит в пределах 0,6- 1.

9. Значение коэффициентов мощности потребителей на режиме в графе 11 определяется в зависимости от их нагрузки по Рис.12.[2]. В предварительных расчетах его можно принять на 3…5 % меньше, чем указанным в графе 6.

10. Значение активной мощности, потребляемой группой потребителей в данном режиме в графе 12, находят по формуле:

11. Реактивную мощность в графе 13 вычисляют по формуле:

;

где:

- определяется по коэффициенту мощности потребителя в данном режиме работы.

12. Находят общую суммарную потребляемую мощность по графам 12 и 13.

13. Выбирают общие коэффициенты одновременности работы потребителей в различных режимах и определяют суммарную потребляемую мощность по графам 12 и 13 путем умножения (К ) на суммарную потребляемую мощность.

Общий коэффициент одновременности работы потребителей принимают в пределах в зависимости от режима работы судна. В наиболее напряженных режимах работы, к которым относятся, например, аварийный и ходовой режимы, этот коэффициент принимают равным или близким к единице. В других режимах его берут в пределах 0,5-0,8 и очень редко 1.

14. Увеличивают суммарную активную и реактивную мощность на 3…5 %, с учетом потерь в сети.

15. Определяется средневзвешенный коэффициент мощности по каждому режиму:

;

;

где:

S - суммарная полная (кажущаяся) мощность, кВт;

Р – активная суммарная мощность, кВт;

Q – суммарная реактивная мощность, кВар.

16. Проводят выбор генераторов. Если , то выбор генераторов производят по суммарной активной мощности Р, если по – S.

Выбор производят с учетом обеспечения работы потребителей на каждом режиме работы судна, при этом для каждого режима указывается число и марка работающих генераторов.

При выборе генераторов должны быть соблюдены 2 основных требования:

- загрузка генераторов должна быть 70-80%;

- число типоразмеров должно быть минимальным.