Херсонський морський інститут
кафедра «Суднові електричні системи та автоматика суден»
Шифр № __________ Реєстр. № __________ |
«Затверджено» Проректор з науково-педагогичної роботи ___________________ Бень А.П. «____» _______________ 200___ р. |
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ
з дисципліни «Електрообладнання суден та його експлуатація»
з напряму 1003 «Судноводіння і енергетика суден»
за спеціальністю 6.100300 «Експлуатація суднових енергетичних установок”
м. Херсон
Конспект лекцій дисципліни „Електрообладнання суден та його експ-
луатація” розробив у відповідності з навчальним планом стандарту вищої освіти підготовки бакалавра напряму 1003 „Судноводіння і енергетика су-
ден” за спеціальністю 7.100302 „Експлуатація суднових енергетичних уста-
новок” в.о. доцента кафедри „Суднові електричні системи та автоматика су ден” Миронов В.В.
Рецензенти :
кафедра «Електрообладнання суден» МНМУ, д-р техн. наук професор Шевченко В.В.
кафедра «__________________________” ХНТУ, к.т.н. професор Яким
чук Г.С.
Конспект розглянутий та ухвалений на засіданні кафедри СЕСАС
« » _______________р. протокол № _
Завідуючий кафедрою СЕСАС професор, д.т.н. _________ Ісаєв Є.О.
Методист навчально-методичного відділу _________ Сіденко Т.О.
«___» ____________ 20__р.
Конспект ухвалений Радою факультету «Судноводіння і енергетика суден»
«____» _____________ 20__р. протокол № ____
Голова Ради факультету
«Судноводіння і енергетика суден» ___________ Тригуб С.М.
Начальник навчально-методичного відділу _____ Сокол І.В.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Конспект лекций составлен в соответствии с учебной программой дисциплины
„Электрооборудование судов и его эксплуатация” для специальности 7.100302 «Эксплуа-
тация судовых энергетических установок” морских высших учебных заведений 3-го уров-
ня аккредитации.
В конспекте рассмотрены вопросы современного состояния электрооборудования судов и тенденции его развития.
Конспект содержит основы теории, описание устройства и анализ эксплуатацион-
ных свойств различных видов судового электроборудования.
Порядок изложения учебного материала облегчает усвоение курса и наиболее полно отвечает современному состоянию и тенденциям развития электрооборудования судов.
Значительное место в конспекте лекций отведено практическим вопросам, связан-
ным со специфическими условиями работы судового электрооборудования, его техниче-
ского использования и обслуживания.
При составлении конспекта лекций были использованы международные и нацио-
нальные морские нормативные документы, в том числе:
1. Международная конвенция по подготовке моряков и несению вахты (STCW-78);
2. Международный кодекс по подготовке моряков и несению вахты ( CODE-95 );
3. Правила классификации и постройки морских судов ( Правила Регистра );
4. Правила технической эксплуатации морских и речных судов Украины. Раздел
«Электрооборудование», КНДЗ 31.2.002.07-96;
5. Международная Конвенция по охране человеческой жизни на море ( SOLAS-74);
6. Правила предотвращения загрязнения с судов ( МАРПОЛ-73/78 ).
В конспекте использован обширный справочный материал, который должен по-
мочь студентам при расчете и выборе различных видов судового электрооборудования
из справочников и каталогов.
В конспект включены контрольные вопросы, имеющие целью сосредоточить вни-
мание студентов на наиболее важные особенности изучаемой темы.
Все советы, замечания и пожелания по данному пособию будут приняты автором с благодарностью.
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ
АБ – аккумуляторная батарея
АБЛ – автоматическая буксирная лебедка
АВ – автоматический выключатель
АГ – аварийный генератор
АД – асинхронный двигатель
АДГ – аварийный дизель-генератор
АР – автоматический рулевой
АРН – автоматический регулятор напряжения
АРЧ – автоматический регулятор частоты
АСДН – автоматизированная система диагностики и наладки
АСУ – автоматизованная система управления
АТР – автоматический рулевой типизированного ряда
АШЛ – автоматическая швартовная лебедка
АЦП – аналого-цифровой преобразователь
АЭРЩ – аварийный электрораспределительный щит
БСГ – бесщеточный синхронный генератор
ВГ - валогенератор
ВУ – выпрямительное устройство
ВРШ – винт регулируемого шага
ВФШ – винт фиксированного шага
ГА – генераторный агрегат
ГД – главный двигатель
Г – Д – генератор - двигатель
ГНВ – генератор начального возбуждения
ГПМ – грузоподъемные механизмы
ГПТ – генератор постоянного тока
ГРЩ – главный распределительный щит
ГЭД – гребной электродвигатель
ГЭРЩ - главный электрический распределительный щит
Д – двигатель ( электрический )
ДГ – дизель-генератор
ДП – дополнительный полюс
ДПТ – двигатель постоянного тока
ДЭГУ – дизель-электрическая гребная установка
ИМ – исполнительный механизм
КЗА – коммутационно-защитная аппаратура
КН – корректор напряжения
КО – компенсационная обмотка
КПД – коэффициент полезного действия
КСУ – комплекс систем управления
МЭК – Международная электротехническая комиссия
НУВ – неуправляемый выпрямитель
ОВГ – обмотка возбуждения генератора
ОУ – обмотка управления
ПД – приводной двигатель
ПТБ – правила техники безопасности
ПТЭ – правила технической эксплуатации
ПУ – пульт управления
ПЭ – приемник электроэнергии
РУ – рулевое устройство
РЩ – распределительный щит ( электрический )
РЭГ – рулевой электрогидравлический привод
РЭП - рулевой электропривод
РЭМ - рулевой электромеханический привод
САУ – система автоматизированного управления
СВАРН – система самовозбуждения и автоматического регулирования напряжения
СГ – синхронный генератор
СТД – система технической диагностики
СТС – судовые технические средства
СУ – система управления
СЭО – судовое электрооборудование
СЭП – судовой электропривод
СЭС – судовая электростанция
СЭУ – судовая энергетическая установка
СЭЭС - судовая электроэнергетическая система
ТАД – трехфазный асинхронный двигатель
ТВД – тиристорный возбудитель двигателя
ТГ – турбогенератор
ТИ – техническое использование ( электрооборудования )
ТК – трансформатор компаундирования
ТО – техническое обслуживание ( электрооборудования )
ТПЧ – тиристорный преобразователь частоты
ТФК – трансформатор фазового компаундирования
ТЭ – техническая эксплуатация ( электрооборудования )
ТЭГУ – турбоэлектрическая гребная установка
УВ – управляемый выпрямитель
ФПБ – фидер питания с берега
ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь
ЦПУ – центральный пост управления
ЩЭСБ – щит электроснабжения с берега
ЭВМ – электронная вычислительная машина
ЭГК – электрогидравлический кран
ЭДС – электродвижущая сила
ЭП – электропривод
ЭЭ – электроэнергия
ЯШУ – якорно-швартовное устройство
ВВЕДЕНИЕ
Дисциплина „Электрооборудование судов и его эксплуатация” имеет первостепен-
ное значение в образовательно-профессиональной подготовке судовых механиков.
Абсолютное большинство судовых технических средств ( СТС ) морских судов электрифицировано и автоматизировано, поэтому их эффективная эксплуатация невозмож
на без освоения данной дисциплины.
Эта дисциплина закладывает основы знаний судового электрооборудования и си-
стем управления ним, его технического использования и обслуживания.
Необходимость фундаментальных знаний судовыми механиками судовой электро-
техники и ее составной части - судового электрооборудования, определяется, прежде все-
го, нуждами производства.
1. Краткий исторический очерк развития судового электрооборудования. Комплексы су стс. Классы автоматизации судов а1, а2, а3
Первым примером применения на судах электричества принято считать использо-
ние гальванических батарей для вращения гребных колес прогулочной лодки. Эти бата-
реи были установлены на лодке в 1834 г. русским академиком Б. С. Якоби. Они позволя-
ли пеедвигаться по Неве навстречу течению со скоростью около 4 км/ч.
Реальному применению электроприводов на судах долгое время мешало отсутствие надёжных и экономичных источников электроэнергии - генераторов и ее потребителей –
вначале электроосветительных приборов, а затем и электродвигателей.
Лишь после разработки в 70-х гг. 19 века и начала производства электрических ма-
шин постоянного тока работы по внедрению электричества на судах восстановились.
В 1886 г. на крейсерах «Адмирал Нахимов», «Адмирал Корнилов» и «Лейтенант Ильин» были установлены первые электрические вентиляторы.
В 1892 г. на броненосном крейсере «Двенадцать апостолов» установили электро
привод рулевого устройства.
В 1897 г. на транспорте «Европа» применили первую электролебедку.
В 1898—1903 гг. были электрифицированы рулевые и якорные устройства крейсе
ров «Громобой» и «Паллада».
В 1903—1904 гг. на Сормовском заводе построили первые дизель-электроходы «Вандал» и «Сармат».
Все судовые электрические установки того времени работали на постоянном токе при напряжении, как правило, не превышавшем 110 В.
Переход на переменный ток на судах стал возможным благодаря работам русского учёного М.О. Доливо-Добровольского, который в 1889 г. построил простой и надёжный асинхронный трёхфазный электродвигатель.
В 1908 г. на минном заградителе «Амур» установили трехфазные двигатели для вентиляторов и водоотливных насосов.
В 1909—1911 гг. переменный ток внедрили на линейных кораблях типа «Севасто-
поль».
В 1920 г. был принят так называемый план ГОЭЛРО ( Государственный план элек-
трификации России ), разработанный русским учёным-электротехником Кржижановским Г.М., который предусматривал создание в России сети гидро- и теплоэлектростанций с суммарной мощностью 3 млн. кВт. Выполнение этого плана позволило электрифициро-
вать промышленность и сельское хозяйство.
В период 30-40 гг. ХХ столетия происходило быстрое развитие электрификации
страны – были построены мощные гидро- и тепловые электростанции, заводы по производ
ству электрических машин и электрооборудования.
В период с 1960 по 1970 г. осуществляется переход к использованию на судах пере
менного тока. Это стало возможным благодаря началу выпуска специально для судов гене
раторов 3-фазного переменного тока и асинхронных двигателей серии МАП ( морской асинхронный полюсопереключаемый ) с 2-мя и 3-мя скоростями.
Одновременно разрабатывались и внедрялись на судах системы автоматизировано-
го и автоматического управления и контроля различными видами судового электрообору-
дования ( см. ниже ).
На судах отечественного производства устанавливались различного рода такие си
стемы – навигационные, управления главными и вспомогательными двигателями, судовы-
ми электроприводами и др.
В 70-х годах ХХ столетия для судов отечественной постройки был создан базовый комплекс СУ СТС типа «Залив- М» ( рис. В.1 ).
Рис. В.1. Структурная схема КСУ СТС типа «Залив- М»
В эту систему входят СУ следующими СТС:
«Прибой» – вспомогательными механизмами, обслуживающими ГД;
«Ижора-М» – электроэнергетической системой;
«Нарочь-М» – общесудовыми системами;
«Ильмень» – грузовыми операциями на танкерах;
«Виктория» – системой инертных газов на танкерах;
«Шипка» – приема и обработки информации.
Для электроснабжения всех этих систем используется система «Тангенс».
Системы комплекса связаны не только между собой, но и с локальными СУ, таки-
ми как ДАУ ГД, ДАУ ДГ.
Объем автоматизации механической установки судов, на которых был установлен
комплекс «Залив- М», соответствовал знаку автоматизации А1 в символе класса судна.
В зависимости от объема автоматизации механической установки, Правила Ре-
гистра устанавливают 3 знака автоматизации в символе класса судна А1, А2, А3, а имен-
но:
А1 – судно, за исключением пассажирского, объем автоматизации механической
установки которого позволяет эксплуатацию без вахты в машинных помещениях и центральном посту управления;
А2 – судно, объем автоматизации механической установки которого позволяет экс-
плуатацию без вахты в машинных помещениях, но с вахтой в центральном посту управления;
А3 – судно с мощностью главных механизмов 1500 кВт ( 2040 л.с. ) и менее, объ
ём автоматизации механической установки которого сокращен, но позволяет эксплуата-
цию без вахты в машинных отделениях.
Современные морские суда снабжены микропроцессорными СУ СТС, позволяющи
ми успешно решать основную задачу морского судоходства.- безаварийную и экономич-
ную эксплуатацию судов.
При проектировании и производстве судового электрооборудования приходится
решать две взаимоисключающие задачи:
повышение уровня автоматизации электрооборудования;
упрощение их обслуживания.
Для решения этих задач судовое электрооборудование должно развиваться в сле-
дующих направлениях:
автоматизация отдельных механизмов с последующим их объединением в автома-
тизированные системы, управляемые при помощи микропроцессорных систем;
повышение производительности механизмов и судна в целом за счёт выбора опти-
мальных скоростей переработки грузов;
повышение надёжности и ресурса электрооборудование за счёт улучшения конст-
рукции механизмов и аппаратов управления;
снижение трудозатрат на обслуживание за счёт унификации элементов и примене-
ния блочных конструкций.