Пример расчета мощности и выбора комплектации электростанции навалочного судна

1. Исходные данные для расчетов

1. Тип судна — навалочное для плавания в умеренной и тропической зонах.

2. Страна постройки — Украина.

3. Полное водоизмещение при осадке по летнюю грузовую марку

D = 66 тыс. т.

4. Главные двигатели и винты: один МОД Брянского машиностроитель­ного завода

типа 8ДКРН74/160-3; винт фиксированного шага.

5. Максимальная двигательная мощность ГД N = 11 МВт, 120 об/мин.

6. Подруливающее устройство не предусматривается; вспомогательные

воздухонагреватели ГД для использования в режиме маневров не

предусматриваются.

6. Грузовые средства — предусматриваются вспомогательные лебедки и краны

5x1,4 кВт.

1.8. Знак автоматизации А2 в символе класса Регистра.

1.9. Должны быть проработаны варианты комплектации СЭС, включающие

систему глубокой утилизации с УГ.

2. Расчет мощности электростанции и определение суммарной номинальной мощности генераторов

2.1. Максимальная интегральная мощность в ходовом режиме.

2.1.1. Средняя мощность

Р_ход == 13N + 330 = 13·11 + 330 = 473 кВт.

С учетом норм искусственного освещения на судах морского флота:

Р_ход = 473 + 30 = 503 кВт.

2.1.2. Стандартное отклонение мощности

S_ход = 0,12D + 25 = 0,12·66 + 25 = 33 кВт.

2.1.3. Максимальная мощность

Р_max' = Р_ход + 3S_ход = 503 + 99 = 602 кВт.

2.2. Максимальная интегральная мощность в режиме стоянки без грузовых

операций.

2.2.1. Средняя мощность

P_ст = 0,6D +100 = 0,6·66 + 100 = 140 кВт.

С учетом норм искусственного освещения

Р_{ст '} = 140 + 30 = 170 кВт.

2.2.2. Стандартное отклонение мощности

S = 4,2D^0,5 = 4,2· = 34 кВт.

2.2.3. Максимальная мощность

P_{max ст} = Р_ст + 3S_ст = 170 + 102 = 272 кВт.

2.3. Добавочная мощность

2.3.1. Добавочная мощность, обусловленная работой климатической установки в тропиках

∆Р₀₁' = 18D^0,5 = 18· = 150 кВт.

2.3.2. Суммарная номинальная мощность ЭП вентиляторов машинного отделения

Р_в.МО = 25N^0,6 = 25·11^0,6 = 82 кВт.

Мощность на вентиляцию МО в режиме стоянки судна в умеренной зоне

∆Р₀₂' = 0,25 Р_в.МО = 21 кВт.

Мощность на вентиляцию МО в режиме стоянки судна в тропической зоне

∆Р'₀₂= 0,5 Р_в.МО = 41 кВт.

2.3.3. Мощность на ЭП циркуляционной и конденсатной систем для обслуживания

системы УГ принимаем

∆Р₀₁₄ = 40 кВт.

2.3.4. Мощность на работу ЭП балластных насосов во время грузовых операций

∆Р₀₂₁ = 12D^0,5 = 12·8 = 96 кВт.

2.4. Суммарная расчетная мощность в основных режимах

2.4.1. Ходовой режим в умеренной зоне

Р_{СЭС ход}' = Р_{max ход} = 599 кВт.

Ходовой режим в тропической зоне

Р'_{СЭС ход} = Р_{max ход} + ∆Р'₀₁ = 599 + 150 = 749 кВт.

2.4.2. Режим стоянки в умеренной зоне

Р_{СЭС ст '} = P_{max ст.} + ∆Р₀₂' = 272 + 21 = 293 кВт.

Режим стоянки в тропической зоне

Р'_{СЭС ст} = P_{max ст.} + ∆Р'₀₂ = 272 + 41 = 313 кВт.

2.5. Оценка суммарной мощности в производственных режимах

2.5.1. Режим маневров в умеренной зоне

Р_{СЭС ман} = Р_{СЭС ход} + ∆Р₀₃ + ∆Р₀₉.

Поскольку на судне не установлены ПУ и ЭП воздухонагревателей, то

∆Р₀₃ = 0; ∆Р₀₉ = 0; Р_{СЭС ман '} = 599 кВт; Р'_{СЭС ман} = Р'_{СЭС ход} = 749 кВт.

2.5.2. Режим стоянки с грузовыми операциями

Р_{СЭС СТГ '} = Р_{СЭС ст '} + ∆Р₁₁ + ∆Р₂₁;

Р'_{СЭС СТГ} = Р'_{СЭС ст} + ∆Р₁₁ + ∆Р₂₁;

∆Р₁₁ = 0, поскольку на судне установлены только вспомогательные грузовые средства;

Р_{СЭС СТГ '} = 293 + 96 = 389 кВт;

Р'_{СЭС СТГ} = 313 + 96 = 409 кВт;

2.6. Расчетные средние нагрузки СЭС в основных и производственных режимах.

Р_ход' = Р_{СЭС ход}' - 3S_ход = 599 - 3·33 = 500 кВт;

Р'_ход = Р'_{СЭС ход} - 3S_ход = 749 - 99 = 650 кВт;

Р_{СЭС ст '} = Р_{СЭС ст '} - 3S_ст = 293 - 3·34 = 191 кВт;

Р' _ст = Р'_{СЭС ст} - 3S_ст = 313 - 102 = 211 кВт;

Р _{СТГ '} = Р_{СЭС СТГ '} - 3S_ст = 389 - 102 = 287 кВт;

Р' _СТГ = Р'_{СЭС СТГ} - 3S_ст = 489 - 102 = 387 кВт;

Р _{ман '} = Р_{СЭС ман '} - 3S_ход = 599 - 3·33 = 500 кВт;

Р' _ман = Р'_{СЭС ман} - 3S_ход = 749 - 3·33 = 650 кВт;

2.7. Определение суммарной номинальной мощности генераторов.

На судне могут быть использованы ДГ типа ДГР. Для МОД заданного типа может быть использована система глубо­кой утилизации тепла с УГ. Номинальная мощность ГД N=11 МВт позволя­ет установить УГ типа ТГУ 500 мощностью Ругн = 50О кВт. С учетом имеюще­гося ряда ДГ указанного типа и номинальной мощности УГ Руг = 500 кВт оп­ределяются значения (∑Рг.ном)min в основных и производственных режимах

работы СЭС по условию (∑Рг.ном)min ≥ Р_СЭС.

Расчетные нагрузки могут быть обеспечены следующими пятью вариантами:

1. 4 ДГ х 320 кВт;

2. 3 ДГ х 400 кВт + 1 УГ х 500 кВт;

3. 3 ДГ х 400 кВт + 1 СДГ х 320 кВт;

4. 2 ДГ х 800 кВт + 1 СДГ х 320 кВт;

5. 4 ДГ х 320 кВт + 1 УГ х 500 кВт.

Далее производится по каждому варианту оценочный расчет затрат, анализ результатов расчета и выбор варианта комплектации по методике, изложенной в подразделе 1.2.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Баранов А. П. Судовые автоматизированные электроэнергетические сис­темы. — М.: Транспорт, 1988.

2. Справочник судового электротехника/Под ред. Г. И. Китаенко. — Л.: Судостроение, 1980. — 520 с.

3. Никифоровский Н. Н., Норневский Б. И. Судовые электрические стан­ции. — М.: Транспорт, 1974. — 431 с.

4. Яковлев Г. С. Судовые электроэнергетические системы. — Л.: Судострое­ние, 1987. — 269 с.

5. Михайлов В. А. Автоматизированные электроэнергетические системы судов. — Л.: Судостроение, 1977. — 508 с.

6. Лейкин В. С, Михайлов В. А. Автоматизированные электроэнергетические системы промысловых судов. — М.: Агропромиздат, 1987. — 328 с.

7. Технико-эксплуатационные требования по оптимальной комплектации электростанций морских транспортных судов. РД 31.03.41—84. М.: В/О «Мор-техинформреклама» 1985. — 90 с.

8. Конечные автоматы судовых энергетических установок/Васильев В. Н., Пипченко А. Н., Винницкий А. Н., Михайлов С. А. — Киев.: Вища школа, 1985. — 160 с.

9. Болотин Б. И., Вайнер В. Л. Инженерные методы расчетов устойчивости судовых автоматизированных электростанций. — Л.: Судостроение, 1974. — 331 с.

10. Веретенников Л. П. Исследование процессов в судовых электроэнерге­тических системах. Теория и методы. — Л.: Судостроение, 1975. — 246 с.

11. Константинов В. Н. Системы и устройства автоматизации судовых электроэнергетических установок. — М.: Транспорт. 1982. — 220 с.