6. Выбор характерных режимов работы судна

В действительности мощность, потребляемая судовыми механизмами и устройствами, не является постоянной, а изменяется в зависимости от режима работы судна.

Правила Регистра предписывают, что при расчете мощности судовой электростанции для определения ее наибольшей и наименьшей загрузки, кроме режимов, предписываемых Регистром, в таблице нагрузок необходимо представить все режимы, рассматриваются также характерные режимы, охватывающие рейсовый (технологический) цикл работы именно данного типа судна.

Определение состава и мощности генераторов основного источника электрической энергии должно производиться с учетом следующих режимов работы судна:

• ходового режима,

• маневров,

• во время пожара, пробоины корпуса или других влияющих на безопасность плавания судна условий при работе основного источника электрической энергии,

• других режимов в соответствии с назначением судна.

Характерные режимы промысловых судов:

• стоянка в порту без охлаждения трюмов;

• стоянка в порту с охлаждением трюмов и кондиционированием;

• маневрирование (швартовка, съемка с якоря, прохождение узкостей и др.);

• переход на промысел;

• ход с промысла с работой холодильного и технологического оборудования (при его наличии на судне);

• промысловый режим (день);

• промысловый режим (ночь);

• аварийный режим при работе основной электростанции;

• аварийный режим при работе аварийных генераторов.

При заполнении табличной модели необходимо ясно представлять, в каких режимах и с какой загрузкой работают различные судовые ПЭ. Очевидно, что не все эти приемники работают одновременно и одинаково длительно. В общем случае можно исходить из следующих положений:

• В ходовом режиме работает подавляющее количество ПЭ, за исключением аварийных, резервных, швартовных, погрузочных, спасательных и других специализированных средств. Работают механизмы, обеспечивающие главную энергетическую установку и движение судна, действуют средства судовождения и связи. При этом работают система кондиционирования и другие бытовые приборы и устройства, создается комфорт для экипажа.

• Промысловый режим является наиболее энергоемким по сравнению с другими режимами таких судов. В промысловом режиме работают те же приемники, что и в ходовом режиме. Однако в этом режиме к ним добавляется большая группа приемников, обеспечивающих добычу рыбы, ее переработку и хранение (поисковое оборудование, траловая лебедка, механизмы рыбцеха, технологическое оборудование, механизмы рефрижераторной установки и др.).

• В режиме стоянки с грузовыми операциями на судне находится большая часть экипажа, которую необходимо обеспечить нормальными условиями обитаемости. В случае, если грузовые операции производятся на рейде или е районе промысла, то работают все погрузочно-разгрузочные средства (краны, грузовые лебедки и др.). Следует отметить, что в порту грузовые операции, как правило, осуществляются средствами порта.

• В режиме стоянки судна без грузовых операций находится небольшая часть экипажа, которая может заниматься профилактическим ремонтом и осмотром. При этом работает незначительное количество ПЭ, а именно: средства освещения и отопления, станочное оборудование, часть камбузного оборудования, средства связи, общесудовых систем. Механизмы силовой установки и палубные в режиме стоянки обычно не работают. В этом режиме нагрузка электростанции, как правило, является наименьшей для обеспечения ПЭ в режиме стоянки без грузовых операций иногда прибегают к установке специального стояночного генератора или получают питание с берега, чтобы исключить нерациональную работу более мощных генераторов, имеющихся на судне.

• В режиме маневров, съемки с якоря и швартовки работает главная судовая энергетическая установка, якоре подъемные и швартовные устройства, на судне находится весь экипаж, и судно полностью подготовлено к ходовому режиму. Этот режим, как правило, является кратковременным. В режиме маневров для обеспечения безопасности мореплавания обычно в работу вводится дополнительный генератор, создающий необходимый резерв мощности в СЭЭС. Поэтому при большом количестве расчетных режимов при определении мощности судовой электростанции режим маневров допускается не рассматривать.

• В аварийном режиме с работой основной электростанции можно от казаться от работы малоответственных приемников электроэнергии, но обязательно должны работать ПЭ, обеспечивающие ход судна и внутреннюю связь, навигационное оборудование, радиостанции, а также пожарные и осушительные насосы и другие спасательные средства.

В данном курсовом проекте при составлении табличной модели (Приложение 1) были использованы следующие режимы:

• Ход с промысла с работой холодильного и технологического оборудования;

• Стоянка в порту без грузовых операций;

• Маневрирование с работой холодильного и технологического оборудования;

• Аварийный режим при работе основного генератора.

• Промысловый режим (ночь);

7. Составление табличной модели СЭЭС для определения

требуемой мощности электростанции.

Таблицы нагрузок составляются для каждой группы источников и преобразователей электроэнергии (или для каждой генераторной секции ГРЩ), между которыми не предусмотрена параллельная работа.

В графе № 1 приведены наименования приёмников электроэнергии;

В графе №2 приведена степень ответственности приёмника электроэнергии

ОО – особо ответственный приёмник

ОП – ответственный приёмник

НО – неответственный (малоответственный) приёмник

В графах №3 и 4 приведено количество приёмников и их номинальная мощность на валу механизма соответственно;

В графе №5 приведена номинальная мощность на валу электродвигателя;

В графе №6 приведен тип электродвигателя;

В графах №7 и 8 приведены номинальные значения коэффициента мощности cosφ и коэффициента полезного действия η соответственно;

В графе №9 приводится значение коэффициента использования электродвигателя К₁, который определяется отношением:

Например, для рулевого устройства:

где — номинальная мощность механизма со стороны привода в соответствии с заданием, (графа № 4);

— номинальная установленная мощность электродвигателя (графа № 5);

Введение коэффициента К₁ объяснятся тем, что из-за ограниченной номенклатуры ЭД не всегда представляется возможным найти такой ЭД, у которого номинальная мощность соответствовала бы номинальной мощности механизма . В этом случае необходимо выбирать ЭД ближайшему значению номинальной мощности. При выборе электродвигателя необходимо учитывать назначение механизма и места его размещения на судне.

В графах № 10 и 11 представлены значения суммарной установленной мощности. В графу 10 занесена активная мощность Р, а графу 11 – реактивная мощность Q_y.

Например, для рулевого устройства:

кВт

кВА_р

В графе №12 приведены режимы в которых работаю все потребители электроэнергии на судне:

• НР – непрерывно работающие (длительно работающие) приёмники;

• ПР – периодически работающие приёмники;

• ЭР – эпизодически работающие приёмники;

Непрерывно работающие являются однократно подключаемые приемники, время работы которых соответствует продолжительности рассматриваемого эксплуатационного режима.

Периодически работающие являются многократно подключаемые приемники, суммарное время работы которых более 10, но менее 100% от продолжительности режима (в суточном режиме более 2,5, но менее 24 часов)

Эпизодически работающие являются однократно или многократно подключаемые приемники, суммарное время работы которых менее 10% от продолжительности режима (в суточном режиме 2,5 ч и меньше).

В графе № 13 приведены значения коэффициентов загрузки механизма К₂.

Рассмотрим более подробно порядок выбора всех перечисленных коэффициентов.

Коэффициент загрузки механизма определяется по следующей формуле:

где - фактическая мощность механизма в конкретном характерном режиме работы судна [кВт].

Значения и К₂ принимаются на основании анализа режимов работы соответствующих приемников электроэнергии. Так как информация о действительных значениях Р_фм в различных режимах работы судна может быть получена только на основании статистических данных то в проектной практике удобнее пользоваться значениями не , а коэффициента загрузки механизма К₂.

Например, для механизмов рулевого устройства коэффициент загрузки принимаем следующим: в маневренном и аварийном ре жимах К₂ = 0,65; а в ходовом режиме К₂=0,5, а впрмомысловом К₂ = 0,55.

В графе № 14 приведены значения коэффициентов загрузки электродвигателя К_з.

Коэффициент загрузки электродвигателя К_з определяется следующим произведением:

Например, для рулевого устройства в аварийный режим при работе основных генераторов:

В графах № 15 и 16 представлены значения КПД h и коэффициент мощности Cosj приемников электроэнергии в данном режиме работы судна.

КПД и коэффициент мощности Cos приемников электроэнергии в значительной степени зависят от их загрузки в режимах работы судна. Для определения значений  и Cos ПЭ по загрузке в конкретном режиме воспользуемся кривыми на рис. 3.

Рис. 3

В графе № 17 приведены значения коэффициента одновременности К_о приемников электроэнергии. Коэффициент одновременности К_о определяется отношением количества работающих электродвигателей в данном режиме к числу установленных

В графах № 15 и 16 представлены значение потребляемой активной и реактивной - мощности приемников электроэнергии в данном режиме.

Для каждого режима судна определяется суммарное значение потребляемой активной и реактивной мощности сначала в отдельности для непрерывно, периодически и эпизодически работающих приемников:

и

Далее определяется суммарная активная и реактивная мощность, потребляемая всеми приемниками в данном режиме.

При определении требуемой мощности судовой электростанции нагрузка эпизодически работающих приемников обычно не учитывается. Ее значение необходимо учитывать только при проверке перегрузочной способности генератора.

Значение коэффициента одновременности для приемников электроэнергии, работающих в непрерывном режиме, очень колеблется и его рекомендуется принимать в пределах 0,6-0,9 в зависимости от режима работы судна. для второй группы приемников электроэнергии, то есть работающих периодически, коэффициент одновременности рекомендуется принимать в пределах 0,3-0,6.

Так в длительных режимах работы ЭС (ходовой, работа на промысле и др.) рекомендуются следующие значения этих коэффициентов: K₀₁=0,8-0,9; К₀₂=0,4-0,5.

для маневренного, аварийного и других кратковременных режимов рекомендуются более низкие значения этих коэффициентов.

Определяется суммарная активная и реактивная мощность, потребляемая приемниками с учетом потерь электроэнергии в судовой электрической сети (5%) и значения заносятся в таблицу.

P_ПРΣ = 1,05*P_ПΣ=1,05*305,185=320,445

Q_ПРΣ = 1,05*Q_ПΣ=1,05*170,946=179,494

Определяется полная суммарная мощность приемников в режиме.

кВА – для аварийного режима с работой основного генератора.

Определяется средневзвешенный коэффициент мощности

- для аварийного режима с работой основного генератора.

Если значение Соsj_cp окажется равным 0,8 (номинальное значение коэффициента мощности большинства отечественных генераторов равно 0,8) или более его, то следующий далее выбор генераторов производится по активной мощности.

При значении Соsj_cp менее 0,8 выбор генераторов производится по полной мощности.

Дальнейшие расчеты показали, что во всех режимах работы судовой электростаеции средневзвешенный коэффициент мощности больше 0,8, значит выбор генераторов будем производить по активной мощности.

8. Выбор числа и единичной мощности генераторов