3.2. Табличный метод определения мощности сэс

Этот метод так назван потому, что для определения мощности СЭС используется таблица нагрузок СЭС ( таблица 2.1 ).

Таблица нагрузок предназначена для расчета нагрузки судовой электростанции в каждом из режимов работы судна ( электростанции ), предусмотренных Правилами Реги-

стра для данного типа судна.

Примерный вид таблицы приведен ниже ( таблица 2.1 ).

Таблица 2.1. ( левая часть )

Таблица нагрузок судовой электростанции

	Наименование приемников электроэнергии	Исходные данные
		n, шт.	Р , кВт	Р , квт	cos φ	η , %
1	2	3	4	5	6	7
1	Рулевое устройство	2	35	38	0,86	88
2	Брашпиль	1	50	52	0,89	90
3	Шпиль	1	38	41	0,88	89
4	Краны грузовые	4	40	43	0,88	90
5	Лебедки грузовые	8	34	37	0,85	88
6	Вентиляторы трюмов	16	6	7	0,78	86
7	Насосы пресной воды главного двигателя	2	26	28	0,82	88
8	Насосы забортной воды главного двигателя	2	30	31	0,85	86
9	Топливные насосы главного двигателя	2	18	19	0,8	76
10	Масляные насосы главного двигателя	2	20	22	0,82	78
11	Насосы пресной воды вспом. двигателей	2	20	22	0,82	78
12	Насосы забортной воды вспом. двигателей	2	6	7	0,78	80
13	Топливные насосы вспом. двигателей	2	8	9	0,79	82
14	Масляные насосы вспом. двигателей	2	4	5	0,69	68
15	Главный компрессор	1	45	47	0,89	90
16	Подкачивающий компрессор	1	26	28	0,82	88
17	Компрессор хозяйственных нужд	1	6	7	0,78	80
18	Насосы топливоперекачивающие	2	7	9	0,79	82
19	Сепараторы топлива	2	8	9	0,79	82
20	Сепараторы масла	2	6	7	0,78	80
21	Валоповоротное устройство	1	12	14	0,79	74
22	Насосы санитарной воды	2	5	6	0,75	78
23	Насосы бытовые пресной воды	2	6	8	0,78	80
24	Питательные насосы котлов	2	4	5	0,69	68
25	Циркуляционные насосы котлов	2	5	7	0,78	80
26	Вентиляторы машинного отделения	6	15	17	0,79	75
27	Вентиляторы котельного отделения	2	12	14	0,79	75
28	Пожарные насосы главные	2	50	52	0,89	90
28	Пожарный насос вспомогательный	1	25	27	0,82	88
29	Насосы балластные	2	40	42	0,88	90
30	Насосы осушительные	2	36	38	0,86	88
31	Компрессор системы кондиционирования	2	28	30	0,84	87
32	Насосы системы кондиционирования	2	14	16	0,8	74
33	Вентиляторы системы кондиционирования	2	6	8	0,79	81
34	Камбузные плиты	1	4	3	1,0	100
35	Электродвигатели камбуза	3	3	4	0,65	65
36	Электропечь хлебопекарная	1	6	6	1,0	100
37	Рефрижераторная установка	5	4	5	0,65	68
38	Радиооборудование	1	10	12	0,74	72
39	Электронавигационные приборы	3	4	5	0,69	68
40	Электродвигатели мастерской	3	4	5	0,69	68
41	Освещение ( лампы накаливания )		50	50	1	100
42	Освещение ( люминисцентные лампы )		38	38	0,9	100
43	Другое моторное оборудование		200	220	0,8	88
…
…
…
A	Cуммарная активная Р = и реактивная Q = мощности периодически и непрерывно работающих приемников
B	То же, с учетом коэффициента одновременности режима Р = k Р и Q = k Q
C	То же, с учетом потерь в линии: активная Р = k Р , реактивная Q = Q и полная S = мощности
D	Средневзвешенный коэффициент мощности режима cos = Р / S

Таблица 2.1. ( правая часть )

Таблица нагрузок судовой электростанции

		Ходовой режим								Режим маневров и др.
		Режим работы	m	k	k	η	cosφ	Общая потребляемая мощность		Режим работы	m	k	k
								Р, кВт	Q, кВАр
	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20...
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
…
…
…
A								Р	Q
B								P	Q
C								Р	Q
								S
D								cosφ

Колонки таблиц заполняются так:

1. номера приёмников электроэнергии по порядку;

2. наименование приёмников электроэнергии;

3. общее количество однотипных приёмников электроэнергии n, шт.;

4. установленная мощность одного механизма Р , кВт;

5. номинальная мощность одного электродвигателя Р , кВт;

6. номинальный коэффициент мощности электродвигателя cos φ ;

7. номинальный коэффициент полезного действия электродвигателя η , %.

В колонку 8 вносят суммарную мощность, потребляемую всеми электродвигателя-

ми данного приемника из сети, которую рассчитывают по формуле

= ( Р / η ) n ( 2.1 ),

где: Р - номинальная мощность двигателя, кВт ( колонка 5 );

η - номинальный КПД двигателя ( колонка 7 ), выраженный в относитель-

ных единицах ( для чего значение КПД двигателя делят на число 100 );

n - общее количество однотипных приёмников электроэнергии, шт ( колонка

3 ).

Далее таблица нагрузок развёртывается по эксплуатационным режимам работы

судна: ходовой, манёвров ( съёмка с якоря ), аварийный, стоянка с грузовыми операциями.

В каждом режиме приёмники электроэнергии работают в одном из 3-х режимов:

1. эпизодический,

2. периодический;

3. непрерывный.

В эпизодическом режиме ( ЭР ) приёмники включаются одно- или многократно,

общее время работы - менее 3,5 часов в сутки ( 15% времени суток ). К таким приемникам относятся: брашпиль, шпиль, подкачивающий компрессор, компрессор хозяйственных нужд, валоповоротное устройство, пожарные насосы главные и вспомогательные в режи-

ме маневров, электродвигатели камбуза, электропечь хлебопекарная и др.

В периодическом режиме ( ПР ) приёмники включаются многократно, общее время

работы – от 3,5 до 17 часов в сутки ( 15 - 70% ). К таким приемникам относятся: главный компрессор в режиме маневров и аварийном, топливоперекачивающие насосы, сепарато-

ры топлива и масла, пожарные насосы главные и вспомогательные в ходовом и аварийном режимах, насосы санитарной и пресной воды, питательные насосы котлов, балластные и осушительные насосы, компрессор системы кондиционирования, рефрижераторная установка, камбузные плиты, радиооборудование, электродвигатели мастерской и др.

В непрерывном ( НР ) режиме приёмники включаются одно- или многократно, об-

щее время работы – от 17 до 24 часов в сутки ( 70 - 100% ). К таким приемникам относят-

ся: рулевое устройство, грузовые лебедки и краны, вентиляторы трюмов, топливные и мас

ляные главного и вспомогательных двигателей, циркуляционные насосы котлов, вентиля-

торы машинного и котельного отделений, насосы и вентиляторы системы кондициониро-

вания, освещение ( лампы накаливания и люминисцентные ), другое моторное оборудова-

ние.

В колонки 9, 17, 25, 33 и 41 вносят условное обозначение режима работы приёмни

ка – «ЭР» - эпизодический, «ПР» - периодический, «НР» - непрерывный.

В колонки 10, 18, 26, 34 и 42 вносят число m однотипных приемников, работающих в данном режиме. Это число зависит от степени ответственности приемника и режима работы судна.

На судах особо ответственные и ответственные судовые механизмы и устройства резервируются.

Например, на каждом судне установлено 2 рулевых электропривода, в ходовом ре-

жиме работает один из них ( m = 1 ), в то же время в режиме маневров, особенно когда судно проходит узкости, работают оба электропривода ( m = 2 ).

Резервируются насосы главного двигателя – по два топливных, масляных, пресной и забортной воды, поэтому в режимах ходовом, маневров, аварийном работает по одному из них ( m = 1 ).

Сказанное выше справедливо и для насосов вспомогательных двигателей ( дизель-генераторов ).

При стоянке с грузовыми операциями следует считать, что все грузовые устройст-

ва ( лебедки и краны ) работают одновременно, и т.п.

В режимах ходовом, маневров и аварийном, когда работает главный двигатель,

включена большая часть вентиляторов МО, в то же время на стоянке часть из них может быть отключена и т.д.

В колонки 11, 19, 27,35 и 43 вносят значение коэффициента одновременности рабо

ты однотипных приемников

k = m / n ( 2.2 ),

где: m - число однотипных приемников, работающих в данном режиме ( колонка

10 ),

n - общее количество однотипных приёмников электроэнергии ( колонка 3 ).

Значение коэффициент одновременности, в основном, зависит степени ответствен-

ности приемника и режима работы судна

Для единичного потребителя всегда k = 1 / 1 = 1.

В то же время особо ответственные и ответственные судовые механизмы и устрой-

ства резервируются.

Например, на каждом судне установлено 2 рулевых электропривода, в ходовом ре-

жиме работает один из них, поэтому коэффициент одновременности k = m / n = 1 / 2 = 0,5. В то же время в режиме маневров, особенно когда судно проходит узкости, работают

оба электропривода, поэтому коэффициент одновременности k = m / n = 2 / 2 = 1.

Резервируются насосы главного двигателя – по два топливных, масляных, пресной и забортной воды, поэтому в режимах ходовом, маневров, аварийном работает по одному из них, для этих насосов k = 1 / 2 = 0,5.

Сказанное выше справедливо и для насосов вспомогательных двигателей ( дизель-генераторов ).

В режимах ходовом, маневров и аварийном включена большая часть вентиляторов

МО, в то же время на стоянке часть из них может быть отключена и т.д.

В колонки 12, 20, 28, 36 и 44 вносят значение коэффициента загрузки к электро

двигателя в данном режиме, который в общем виде находят по формуле

к = k k ( 2.3 ),

где: k = Р / Р - коэффициент использования двигателя ( колонки 4 и 5 таблицы нагрузок индивидуального задания ),

k = Р / Р - коэффициент загрузки механизма в данном режиме,

где: Р - фактически потребляемая мощность механизма;

Р - установленная мощность механизма ( колонка 4 ).

Значение коэффициента загрузки механизма k зависит от режима работы судна.

Поскольку на стадии проектирования СЭЭС фактическую загрузку механизма

определить невозможно, значение k выбирают из таблицы 2.2 . В ней приведены обоб-

щенные значения коэффициентов загрузки разных механизмов. Эти значения получены в результате эксплуатации большого числа серий судов разных типов ( сухогрузные, для перевозки наливных грузов, универсальные и др. ).

Таблица 2.2.

Коэффициенты загрузки механизмов ( k ) в разных режимах

Приемники электроенергии	Режимы
	ходовой	маневров	стоянка	стоянка с грузовыми операциями	аварийный с работой основной электро- станции
1	2	3	4	5	6
Рулевое устройство	0,3...0,4	0,4...0,6	-	-	0,4...0,6
Брашпиль	-	0,7...0,9	-	-	-
Краны, лебедки	-	-	-	0,5...0,8	-
Насосы главного двигателя	0,8...0,9	0,7...0,8	-	-	0,7...0,8
Сепараторы	0,6…0,8	-	0,4…0,6	0,4…0,6	-
Насосы котельной установки:
конденсатный	0,8...0,9	0,8...0,9	0,8...0,9	0,8...0,9	0,8...0,9
циркуляционный	0,8...0,9	0,8...0,9	0,8...0,9	0,8...0,9	0,8...0,9
питательной воды	0,5...0,7	0,5...0,7	0,5...0,7	0,5...0,7	0,5...0,7
Насос пожарный	0,8...0,9	0,8...0,9	-	-	1,0
Насос балластно-осушительный	0,7...0,9	0,7...0,9	0,7...0,9	0,7...0,9	0,8...0,9
Компрессор главный	-	0,8...0,9	-	-	-
Компрессор подкачивающий	0,7...0,9	-	0,7...0,9	0,7...0,9	0,7...0,9
Вентиляторы	0,8…1,0	0,8…1,0	0,8…1,0	0,8…1,0	0,6...0,8
Кондиционеры	0,7…0,8	0,7…0,8	0,7…0,8	0,7…0,8-
Плиты камбуза	0,5...0,9	0,5...0,9	0,5...0,9	0,5...0,9	-
Мастерская	0,3…0,4	0,3…0,4	0,3…0,4	0,3…0,4	0,3…0,4
Навигационное оборудование	0,4...0,6	0,5...0,7	-	-	0,5...0,7
Зарядный агрегат	0,7...0,9	-	0,7...0,9	0,7...0,9	-
Сеть освещения	0,6...0,7	0,6...0,7	0,6...0,8	0,6...0,8	0,7...0,8
Радиооборудование	0,5…0,6	0,5…0,6	0,2...0,3	0,2...0,3	0,7...0,8

В колонки 13, 21, 29, 37 и 45 вносят значение коэффициента полезного действия

электродвигателя в данном режиме η , которое находят ( рис.2.1, а ) в зависимости от коэффициента загрузки к ( колонки 12 и др. ).

На рис. 2.1, а следует принять, что значения этого коэффициента отложены по оси абсцисс, т.е. к = Р ( о.е. – относительные единицы ).

Если коэффициент загрузки электродвигателя к ≥ 0,75, то можно принять cosφ =

= cosφ ( т.е. не пользоваться рис. 2.1, а ).

В колонки 14, 22, 30, 38 и 46 вносят значение коэффициента мощности электродви-

гателя в данном режиме cosφ , которое находят ( рис. 2.1, б ) в зависимости от коэффи-

циента загрузки к ( колонки 12 и др. ).

На рис. 2.1,б следует принять, что значения этого коэффициента отложены по оси абсцисс, т.е. к = Р ( о.е. – относительные единицы ).

Если коэффициент загрузки электродвигателя к ≥ 0,6, то можно принять sinφ =

= sinφ ( т.е. не пользоваться рис. 2.1, б ).

Рис. 2.1. Зависимость коэффициента полезного действия η ( кривые 1 ) и коэффициента мощности cosφ ( кривые 2 ) асинхронных двигателей от коэффици-

ента его загрузки к ( мощности Р , выраженной в относительных единицах о.е ):

а ) для двигателей мощностью до 10 кВт; б ) для двигателей мощностью 10…75 кВт

В колонки 15, 23, 31, 39 и 47 вносят значение суммарной потребляемой однотипны

ми приёмниками активной мощности в данном режиме

Р = k * к * ( 2.4 ),

где: k , к и - значения, указанные в колонках соответственно 11, 12 и 8.

В колонки 16, 24, 32, 40 и 48 вносят суммарную потребляемую однотипными при

ёмниками реактивную мощность

Q = Р*tg φ = Р* tg ( arc cosφ ),

при этом значение tg φ находят по значению коэффициента мощности cos φ при

помощи калькулятора или тригонометрических таблиц.

После заполнения всех колонок и строчек находят итоговые значения ( нижняя

часть таблицы нагрузок ( строчки «А», «В», «С» и «D»):

строчка «А»

суммарные значения активной Р = ( Р_п.р + Р ) и реактивной

Q = ( Q _п.р + Q ) мощностей для периодически и непрерывно работающих приёмников;

строчка «В»

те же значения мощностей Р и S , с учётом коэффициента одновременности рабо-

ты приёмников в каждом режиме

Р = к_0.р ( Р_п.р + Р ) и Q = к_0.р ( Q _п.р + Q ).

где коэффициент одновременности режима к_0.р характеризует вероятность одновре-

менной работы всех приемников в данном режиме ( таблица 2.3 )

:

Таблица 2.3

Значения коэффициента одновременности работы приемников электроэнергии

в зависимости от режима работы судна ( электростанции )

	Режимы работы судна ( электростанции )
	ходовой	маневров	стоянка без грузовых операций	стоянка с грузовыми операциями	аварийный с работой основной электро- станции
коэффициент одновременности режима к0.р	0,8...0,9	0,75...0,8	0,7…0,75	0,75...0,8	0,9...1,0

Строчка «С»

те же значения мощностей Р и S с учётом коэффициента потерь мощности в линии к

Р = к * Р , S = S ( 2.5 ),

значение которого зависит от водоизмещения судна, а именно: для малых судов

( водоизмещением до D = 2000 р.т ) к = 1,02, для средних ( D = 2000…10000 р.т) к = 1,03, для крупных ( D>10000 р.т) к = 1,04.

полная ( кажущаяся ) мощность ( кВ*А )

S = ( 2.6 ).

Строчка «D»

средневзвешенный коэффициент мощности каждого режима

cos φ = Р / S ( 2.7 ).

Значение cos φ влияет на порядок выбора генераторов по мощности, а именно:

1. если cos φ ≥ cos φ выбираемого генератора, то генератор выбирают по актив-

ной мощности;

2. если cos φ < cos φ выбираемого генератора, то генератор выбирают по реак-

тивной мощности.

Технические характеристики судовых синхронных генераторов приведены в Прило

жении 2.

При этом следует учесть, что у генераторов серий МСК, МСС, ГСС, ГМС, 2СН

cos φ = 0,8, а у генераторов серии ТК2-2 cos φ = 0,7.

Результаты расчета мощности СЭС в каждом режиме работы судна используются для выбор количества и мощности генераторов в этих режимах.