1. Расчет мощности судовой электрической станции.

Потребляемую электрическую мощность приемника вычисляют по формуле:

Р_{потр.ед.­}=Р_уст./η, кВт,

где Р_уст. – установленная единичная мощность, кВт

η – номинальное значение КПД.

Для рулевого устройства :

Р_{потр.ед.1}=Р_уст.1/η₁=2,2/0,83 =2,7 кВт.

Соответственно также определяем потребляемую мощность для остальных приемников.

Мощность потребляемой группой приемников находим по формуле:

Р_{потр.общ.}=Р_{потр.ед}*n_уст., кВт,

где n_уст. – количество одноименных приемников.

Для рулевого устройства :

Р_{­потр.общ.1}=2,7*2=5,4 кВт.

Соответственно также определяем потребляемую мощность для остальных приемников.

Коэффициент одновременной работы одноименных приемников определяется по формуле:

К_одн.= n_раб./n_уст.,

где n_раб – количество работающих одноименных приемников в данном режиме

n_уст. – количество установленных на судне одноименных приемников.

Коэффициент одновременной работы определяем для каждого режима в отдельности.

В данном проекте рассчитывается три режима работы:

1. Ходовой режим

2. Стояночный режим

3. Аварийный режим.

Для рулевого устройства в стояночном режиме не используется поэтому:

К_одн.ст.= 0 / 2 = 0

Для рулевого устройства на ходу :

К_одн.х= 1 / 2= 0,5

Для рулевого устройства в аварийном режиме :

К_одн.а= 2 / 2 =1

Соответственно также определяем коэффициент одновременности для остальных приемников.

Коэффициент загрузки определяется по формуле:

К_загр.=Р_факт./Р_ном.

где Р_факт. – фактическая мощность приемника в конкретном эксплуатационном режиме,

Р_ном. – номинальная мощность приемника.

Значение Р_факт. и К_загр. определяется на основании анализа режимов работы приемников электрической энергии, а также методикой их выбора.

Выбор коэффициента загрузки следует производить исходя из ожидаемой нагрузки механизма или устройства в рассматриваемом режиме работы судна.

При выборе К_загр. следует считаться с фактической загрузкой приемников на уже настроенных судах того же типа, что и проектируемое судно.

Как правило К_загр.˂1,0 и диапазон его значений достаточно широк. Коэффициент загрузки большинства приемников механизмов и устройств судовой силовой установки и судовых систем изменяется в пределах 0,8÷0,9:

-коэффициент загрузки палубных механизмов в пределах 0,3÷0,9;

-бытовых приемников электрической энергии в пределах 0,5÷0,9;

-электродвигателя шпиля в режиме снятия с якоря в пределах 0,6÷0,8;

-пожарных, балластных и осушительных насосов 0,3÷0,7;

-компрессоров пускового воздуха в пределах 0,7÷0,9.

Для рулевого устройства :

К_загр.1=2,2/2,7=0,81

Соответственно также определяем коэффициент загрузки для остальных приемников.

Значение коэффициента мощности определяют по графику приведенному ниже:

Значение активной мощности группы приемников в различных эксплуатационных режимах находят по формуле:

Р=Р_{потр.общ.}*К_одн.*К_загр., кВт.

где Р – активная потребляемая мощность группы приемников

Для рулевого устройства на стоянке:

Р₁=5,4*0*0,81 = 0 кВт;

Для рулевого устройства на ходу:

Р₁=5,4*0,5*0,81 =2,2 кВт;

Для рулевого устройства в аварийном:

Р₁=5,4*0,9*0,81 = 4,4 кВт.

Соответственно также определяем активную потребляемую мощность для остальных приемников.

Значение реактивной мощности группы приемников в режимах находят по формуле:

Q = Р*tgφ_реж. , кВар;

Значение tgφ_реж. Определяется по коэффициенту мощности cosφ_реж. В данном режиме работы:

Q₁ = Р₁ * tgφ_реж.

Для рулевого устройства на ходу:

Q₁ = 2,2 * 0,7 = 1,5 кВар.

Для рулевого устройства в аварийном режиме :

Q₁ = 4,4 * 0,7 = 3,1 кВар.

Соответственно также определяем реактивную потребляемую мощность для остальных приемников.

Расчетную активную, реактивную и полную мощности определяют в соответствии с формулами:

Р_расч.=К_n*∑Р*К_в.с.р., где:

Р_расч. – расчетная активная мощность,

К_n – коэффициент, учитывающий потери в сети (для малых судов К_n=1,02, для средних судов – 1,03, для крупных судов – 1,04),

∑P - суммарная активная мощность без учета эпизодической нагрузки.

К_с.в.р. – коэффициент вероятности совместной работы;

Коэффициент, характеризующий вероятность совместной работы K_в.с.р. выбирается по следующему принципу:

-для стоянки без грузовых операций в пределах 0,7÷0,75;

-для стоянки с грузовыми операциями и съемки с якоря 0,75÷0,8;

-для ходового режима 0,8÷0,9;

-для аварийного режима 0,9÷1,0.

Наибольшие значения коэффициента обычно соответствуют режимам в которых работает наименьшее количество приемников электрической энергии или режимам, которые характеризуются особой стабильностью работы приемников.

Примем для работы следующие коэффициенты вероятности совместной работы:

Для стояночного режима – 0,7

Для ходового режима – 0,8

Для аварийного режима – 0,9

Тогда: в стояночном режиме :

Р_расч.= 1,03*271,03*0,7 = 195,41кВт;

в ходовом режиме :

Р_расч.= 1,03*373,3*0,8 = 326,8 кВт ;

в аварийном режиме :

Р_расч.= 1,03*254,5*0,9 = 235,92 кВт ;

Находим реактивную мощность :

Q_расч.= ∑Q * K_в.с.р., кВар; где:

Q_расч. – расчетная реактивная мощность,

∑Q – суммарная реактивная мощность без учета эпизодической нагрузки в данном режиме работы.

Тогда : в стояночном режиме:

Q_расч.= 162,6*0,7 = 113,82 квар;

в ходовом режиме :

Q_расч.= 218,5*0,8 = 185,73 квар;

в аварийном режиме :

Q_расч.= 107,1*0,9 = 96,39 квар.

Находим расчетную полную мощность :

S_расч.=√(Р_расч.)²+(Q_расч.)², где :

S_расч. – расчетная полная мощность.

Тогда : в стояночном режиме:

S_расч.= = 226,1 кВА;

в ходовом режиме :

S_расч.= кВА;

в аварийном режиме :

S_расч.= = 254,8 кВА.

Средневзвешенный коэффициент мощности определяется по формуле:

сosφ_ср.взв.=Р_расч./S_расч.

в стояночном режиме:

сosφ_ср.взв.= 195,41/226,1 = 0,86

в ходовом режиме :

сosφ_ср.взв.= 326,8/375,9 = 0,87

в аварийном режиме :

сosφ_ср.взв.= 235,92/254,8 = 0,93.

Все приемники электрической энергии можно разделить на три группы:

1. Непрерывно работающие (н.р.)

2. Периодически работающие (п.р.)

3. Эпизодически работающие (э.р.)

- Непрерывно работающие являются одно- или многократно подключаемые приемники, общее время работы которых от 17 до 24 часов в сутки (70-100%)

- Периодически работающие приемники – это многократно подключаемые приемники, общее время работы от 3,5 до 17 часов в сутки (15-70%)

- Эпизодически работающие приемники – это одно или многократно включаемые приемники, общее время работы которых менее 3,5 часов в сутки (менее 15%)