Аннотация

В данной работе представлен выбор схемы судовой электроэнергетической системы, посредством аналитического метода выбора аппаратуры и расчётного для проверки оборудования.

Целью описания оборудования, участков цепи и самого судна, в теоретической части, является предоставить данные по судну и раскрыть особенности работы СЭЭС.

Переходя к расчётной части использовался аналитический метод описанной выше теории для подбора оборудования в цепи СЭЭС. Цели расчётной части это выбор и расчёт электроэнергетической установки, электрических кабелей, защитной аппаратуры и аварийного источника электропитания.

Также в главу расчётной части входят экономическая часть и техника безопасности.

Экономическая часть обосновывает сделанный мной выбор в пользу генераторов данной модели производства, а раздел по технике безопасности – описывает нормы и порядок действий при выполнении ремонтных работ и эксплуатации электрооборудования.

Заключение представляет моё мнение по отношению к проделанной работе и некоторые специфические моменты из расчётной части, которые нельзя не заметить.

В заключении представлен список источников литературы, который был использован при написании выпускной квалификационной работы.

Содержание

Введение

Глава I. Теоретическая часть

Раздел 1.1 Основные сведения о судне 5

Раздел 1.2 Описание судовой электроэнергетической системы 8

Раздел 1.3 Средства автоматической защиты 20

Раздел 1.4 Аварийное электроснабжение 22

Глава II. Расчётная часть

Раздел 2.1 Выбор генераторов 27

Раздел 2.2 Расчёт кабелей для потребителей 30

Раздел 2.3 Выбор защитной аппаратуры 33

Раздел 2.4 Расчёт аварийного блока питания 35

Раздел 3 Экономическая часть 38

Раздел 4 Требования к технике безопасности 41

Заключение

Список литературы

Введение

Выпускная квалификационная работа описывает электроэнергетическую систему судна СРТМ “Юмир”, путём представленных в работе теоретической части, схематических изображений участков электрических цепей, расчёта и подбора электрической аппаратуры.

Целью данной работы является расчёт электрических характеристик на участках цепи рабочих схем судна СРТМ “Юмир”

В задачи входят:

• Описание судна

• Описание судовой электроэнергетической системы

• Описание защитной аппаратуры

• Описание аварийного электроснабжения

• Подбор и проверка методом расчета судового электрооборудования

• Расчёт и выбор кабеля

• Расчёт на динамическую устойчивость выбранной защитной аппаратуры.

• Расчёт источника постоянного тока для аварийного питания

Выбранное мной судно имеет распространенный тип на Камчатке и схоже с судном, на котором я проходил практику

Глава I. Теоретическая часть

1.1 Основные сведения о судне

Рис.1.1 Вид СРТМ

Таблица 1.1 Данные о судне

Название	ЮМИР (YMIR)
MMSI	273446920
Номер ИМО	8709822
Позывной сигнал	UEHO
Порт приписки	Петропавловск-Камчатский
Флаг	Россия
Символ класса	KM* Ice1 fishingvessel
Тип судна	Рыболовное
Место постройки	Норвегия
Дата постройки	1988

СРТМ “Юмир” рыбопромысловое судно, построенное в 1988 году в Норвегии на судостроительной верфи "Sterkoder", г.Kristiansund, Норвегия.

Предположительно строившееся по проекту “Стеркодер”. Всего было построено 20 таких судов (Проекты “Невельск”R-9104 и “Стеркодер” R-8830) и предназначены они для: лова рыбы донным и разноглубинным тралами; переработки рыбы в мороженую продукцию; переработки непищевого прилова и отходов рыбообработки на кормовую муку и технический жир; хранения и передачи вырабатываемой продукции на транспортные рефрижераторы или транспортировки в порт.

СРТМ “Юмир” был построен, но по неизвестным причинам, не укомплектован оборудованием, частично разобран, и продан в СССР. Отчего судно имеет свои собственные спецификации в технической оснащенности и отличается от других судов проектов R-9104 и R-8830

Порт приписки СРТМ “Юмир” Петропавловск-Камчатский, владельцем судна является рыбная компания “Лунтос”

Таблица 1.2 Размерения и скорость

РАЗМЕРЕНИЯ И СКОРОСТЬ
Валовая вместимость	1225т
Дедвейт	510 т
Длина габаритная	53,00 м
Ширина габаритная	12,55 м
Теоретическая ширина	12,55 м
Высота борта	7,35 м
Осадка	5,7 м
Скорость	11,50 уз

Размеры судна Среднего Рыболовного Траулера Морозильного типа Стеркодер позволяют ему выходить в открытое море и осуществлять безопасный ход в шторм.

Таблица 1.3 Запасы и снабжение

ЗАПАСЫ И СНАБЖЕНИЕ
Тип топлива	Дизельное
Категория якорных цепей	Повышенной прочности
Калибр якорных цепей	36,00 мм
Грузовые люки	Р 1- 2,8* 2,4 м Р 1- 1,9* 1,6 м
Кран	1* 3,0 т
Стрелы	2* 3,0 т

Судно может осуществлять автономные переходы сроком до 45 дней.

Морской район ГМССБ А1+А2+А3

1.2 Описание судовой электроэнергетической системы

Таблица 1.4 Описание СЭЭС

Марка ГД	Wartsila 6R 32BC
Мощность двигательной установки	2727 л.с 1705кВт 720 об/мин
Мощность судового электрооборудования	1566 кВт
Количество и тип движителя	1-Винт регулируемого шага
Количество лопастей	4
Количество котлов	1
Тип Котла	Водогрейный

рис.1.2.схема СЭЭС

Электроснабжение судна является важной составляющей его работоспособности, т.к суда оснащены большим множеством разнообразных потребителей электричества.

На судах различают важных и малозначительных потребителей и поэтому создают различные цепи энергопотребления, разделяя силовые, цепи потребителей, и аварийные друг от друга.

Главный распределительный щит судна имеет структуру механизма контроля над критическими факторами элементов питания сети и поддерживания их в нормальном рабочем состоянии. Именно с ГРЩ ведется наблюдение и управление подачей электроэнергии в цепь потребителей и обратными мощностями. Щит имеет режимы автоматической работы и ручной корректировки. Электрические сети предназначены для распределения и передачи электроэнергии и состоят из электрораспределительных щитов и линий электропередачи. Электрические сети подразделяют на силовые, аварийные и потребителей.

В случае использования фидерной сети ответственные и наиболее мощные потребители получают питание непосредственно от ГРЩ по отдельным фидерам, а потребители малого значения питаются от электрораспределительных щитов: районных РРЩ, отсечных ОРЩ и групповых ГрРЩ, соединенных фидерами с ГРЩ.

При использовании магистральной сети потребители электроэнергии получают питание от электрораспределительных щитов РЩ или магистральных коробок МК, присоединенных параллельно к магистральным линиям МЛ.

На современных судах применяют смешанную, магистрально-фидерную сеть. В этой сети потребители получают питание как по фидерам так и по магистральным линиям.

Фидерная сеть более надежна по сравнению с магистральной, так как при повреждении любого фидера лишается питания один потребитель или группа, в то время как при повреждении магистральной линии прекращается питание всех потребителей на данном поврежденном участке магистрали. Вместе с тем фидерная сеть имеет увеличенную массу по сравнению с магистральной. Ее применяют для питания отдельных ответственных потребителей или групп, например, рулевого и якорного устройств, механизмов СЭУ.

Магистральную сеть используют в основном для питания неответственных потребителей, например, сети освещения. При этом к одной линии магистрали подключают светильники и розетки в нескольких смежных помещениях.

Магистрально-фидерная сеть соединяет достоинства и недостатки фидерной и магистральной сетей. Выбор того или иного типа силовой сети зависит от ряда факторов, среди которых наиболее существенными являются назначение судна, мощность его электроэнергетической системы, а также количество и распределение потребителей.

Судовые электрические сети классифицируют по назначению, конструкции и числу проводов, используемых для передачи электроэнергии.

По назначению судовые сети делят на:

• Силовую сеть, питающую электроприводы судовых механизмов машинно-котельных отделений, судовых устройств и т. п.;

• Осветительную сеть, питающую осветительные приборы всех помещений, сигнальных и отличительных огней и т. д.;

• Сеть основного аварийного освещения, питающую цепи, работающие в аварийном режиме: сигнальные и отличительные огни, светильники коридоров и путей эвакуации, постов управления, шлюпочных палуб и т. п.;

• Сеть малого аварийного освещения, питающую от аккумуляторных батарей светильники постов управления, приборов, проходов и трапов, районов около спасательных шлюпок и т. д.;

• Сеть слабого тока, питающую цепи телефонов, судовых телеграфов, радиосвязи, пожарной сигнализации и пр.;

• Сеть переносного освещения, питающую переносные лампы освещения, вспомогательные бытовые или подсобные приборы и т. п.;

• Сеть электронавигационных приборов, питающую гирокомпасы, эхолоты, электромеханические лаги, радиолокацию и пр.

«Электрическая сеть потребителей предназначена для распределения электроэнергии от определенного распределительного щита или преобразователя электроэнергии до одноименных потребителей. К таким сетям относят сети основного освещения, аварийного освещения, переносного освещения, сеть установок слабого тока, сеть радиотрансляции.

Сеть основного освещения применяется для снабжения электроэнергией осветительных приборов и получает питание, как правило, от электрораспределительных щитов различного назначения: наружного освещения, освещения МКО, служебных и пассажирских помещений и др. Напряжение сетей основного освещения составляет 220В, реже 127В.

Сеть основного освещения делят в свою очередь на несколько сетей. В сети освещения судовых помещений светильники общего освещения получают питание по одним кабельным линиям, светильники местного освещения и розетки — по другим. В сети освещения машинного отделения светильники получают питание в шахматном порядке как минимум от двух независимых щитов освещения или двух фидеров ГРЩ. В сети наружного освещения, кроме установки местных выключателей, обязателен выключатель централизованного отключения из ходовой рубки.

Сеть трюмного освещения питается от самостоятельного щита трюмного освещения и снабжена трюмными люстрами и стационарными светильниками. Сеть сигнально-отличительных огней получает питание от ГРЩ, АРЩ и ближайшего щита освещения через специальный коммутатор сигнально-отличительных огней.

Сеть аварийного освещения является составной частью сети основного освещения. Эта сеть получает питание от АРЩ и поэтому снабжается электроэнергией практически бесперебойно: при нормальном режиме работы основной электростанции от ГРЩ через шины АРЩ, а при выходе ее из строя от АДГ. При обесточивании основной и аварийной электростанций автоматически включается сеть аварийного освещения напряжением 12 или 24В, питающая от АБ ограниченное количество осветительных точек в постах управления, коридорах и проходах. Сеть аварийного освещения получает питание в нормальном режиме от ГРЩ через АРЩ и не имеет выключателей. Сеть аккумуляторного аварийного освещения автоматически подключается при исчезновении напряжения на ГРЩ или АРЩ при наличии АДГ. Освещение осуществляется малогабаритными катерными светильниками от общей АБ напряжением 24В или светильниками с местными малогабаритными АБ с автоматической подзарядкой от сети нормального освещения

Сеть переносного освещения применяется для снабжения электроэнергией переносных светильников напряжением 12 или 24В, позволяющих усилить местную освещенность при проведении ТО или ремонтных работ. Для получения указанных напряжений используют понижающие трансформаторы соответствующей мощности. Сеть низковольтного переносного освещения служит для обеспечения осмотров и ремонта оборудования и получает питание через общие понижающие трансформаторы или вилки-трансформаторы.

Сеть установок слабого тока обеспечивает работу телефонов внутренней связи, машинных телеграфов, рулевых указателей, звонковой и пожарной сигнализации и других потребителей ограниченной мощности. Сети слабого тока включают сети: машинных и рулевых телеграфов, тахометров, рулевых указателей, солемеров, газоанализаторов, влагомеров, термометров, пирометров, средств управления, контроля и сигнализации. Сеть радиотрансляции соединяет радиотрансляционный узел с громкоговорителями, установленными в различных помещениях судна. Сеть электро и радионавигационного оборудования включает сети гирокомпаса, лага, эхолота, радиолокатора, радиопеленгатора и др. Сетью радиотрансляции обеспечивается трансляция радиопередач, служебных команд, магнитофонных записей.» [1]

«Электрические сети выполняют изолированными от корпуса судна. Исключение составляют электрические сети маломерных судов, на которых допускается применение корпуса судна в качестве второго провода при напряжениях до 30В переменного и 55В постоянного тока.

По конструкции сети могут быть воздушными или кабельными. На судах применяют только кабельные сети.

Сети постоянного тока бывают 2-проводными и 1-проводными. В 1-проводной сети роль 2-го проводника выполняет корпус судна. В 1-проводной сети повышается опасность поражения электрическим током и отсутствует возможности контроля качества изоляции сети.

Сети 3-фазного переменного тока могут быть 3- и 4-проводными с изолированной и заземленной нейтралью. Считается, что они обладают высокой электробезопасностью. В действительности же судовая кабельная сеть имеет значительную емкостную связь с корпусом судна. Это не позволяет считать такую сеть изолированной даже в том случае, когда электрическое соединение ее с корпусом судна отсутствует.

Опасность поражения человека током при соприкосновении с оголенным фазным проводом велика даже при очень хорошем качестве изоляции всей сети по отношению к корпусу судна.

На судах сеть освещения всегда получает питание через разделительные трансформаторы, поэтому применяют только З-проводные сети.

К судовым электрическим сетям предъявляют следующие требования: надежность передачи электроэнергии во всех режимах работы судна, безопасность при эксплуатации, невысокая строительная стоимость, минимальные масса габаритные показатели, технологичность постройки и ремонта, минимум потерь энергии, минимум эксплуатационных расходов, минимальный уровень помех радиоприему, простота в управлении и обслуживании.» [4]

Рис.1.3 Структурная схема ГРЩ

Главный распределительный щит судна поделён на секции, на которых расположены приборы и элементы управления относящихся к секции элементов.

Так генераторная секция включает в себя:

Измерительные приборы:

• Амперметр

• Вольтметр

• Ватт(Вар)метр

• Частотомер

• Фазометр

-измерительные трансформаторы;

-реле обратной мощности;

-переключатели: серводвигателя, кнопка пуск, кнопка стоп, переключатель по фазе, включение нагрузки; автоматические выключатели.

Рис 1.4 Генераторная секция ГРЩ(схема РОМ и САРН)

В процессе работы СЭС непременно происходит изменение рабочих параметров, вызванное изменением количества включенных в работу генераторов и подключенных потребителей.

Для сохранения рабочих параметров в пределах нормы на судах используются системы саморегулирования, такие как: система автоматического регулирования напряжения (САРН) и система автоматического регулирования частоты (САРЧ).

«В соответствии с правилами регистра, при нормальной работе основной электростанции от шин ГРЩ по отдельным фидерам должны питаться: электрические приводы рулевых устройств; приводы якорных устройств; приводы пожарных насосов; электрические приводы осушительных насосов; приводы компрессоров; гирокомпас; электрические приводы агрегатов возбуждения гребной установки; секционные щиты основного освещения; щит холодильной установки; щит радиостанции; щит навигационных приборов; щит сигнально-осветительных фонарей.»[4]

Главным критерием подбора судовых энергетических машин является потребляемая мощность судном.

Таблица 1.5 Потребители

Потребители
Ваерная лебедка (UlsteinBrattvaag; 2*29)	Радио и навигационное оборудование
Стрелы	Радиолокационная станция
Кран	Эхолот
Холодильная установка	Лаг
Бытовые потребители	Радиопеленгатор
Освещение	Авторулевой
УКВ	Станция морской спутниковой связи

В разных режимах работы судна участвует и разное число генераторов, которые при необходимости отключают.

«На судне используют трехфазные генераторы, на статоре которого размещена трехфазная обмотка. Фазы этой обмотки располагаются таким образом, чтобы их магнитные оси были сдвинуты в пространстве друг относительно друга на рад. ЭДС в обмотках статора индуцируются в результате пересечения их витков магнитным полем, создаваемым током обмотки возбуждения вращающегося ротора.

При вращении ротора с равномерной скоростью в обмотках фаз статора индуцируются периодически изменяющиеся синусоидальные ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, но отличающиеся вследствие пространственного сдвига друг от друга по фазе на рад.» [2]

Трехфазные системы в настоящее время получили наибольшее распространение. Преимущества трехфазных цепей, благодаря которым они получили широкое распространение на судах:

• экономичность передачи электроэнергии

• возможность получения с помощью неподвижных обмоток вращающегося магнитного поля, на чем основана работа синхронного и асинхронного двигателей, а также ряда других электротехнических устройств;

• уравновешенность симметричных трехфазных систем;

• Масс/габаритные характеристики;

• При использовании в качестве валогенератора создаёт дополнительный вращающий момент, при равномерной нагрузке, облегчая работу.

Чем они и обязаны своему широкому распространению.

«Режим работы судна (ходовой, маневр, аварийный и др.) определяет количество и мощность включенных потребителей электроэнергии, создающих нагрузку СЭЭС, под которой подразумевают суммарную потребляемую активную мощность потребителей, включенных в данном режиме работы СЭЭС.

Нагрузку СЭЭС определяют расчетом или по приборам и выражают в киловаттах или мегаваттах. Работу потребителей в каждом режиме обеспечивают включенные источники электроэнергии, суммарную активную мощность которых называют включенной мощностью СЭЭС. Разность между значениями включенной мощности и нагрузкой называют резервом мощности СЭЭС. С увеличением значения резерва работа СЭЭС становится более надежной, но менее экономичной. Наиболее загруженные режимы работы СЭЭС обеспечивают несколько источников электроэнергии, включенных на параллельную работу.

Различают кратковременную и длительную параллельную работу: кратковременная работа имеет место при переводе нагрузки с одного источника электроэнергии на другой, а длительная - во всех остальных случаях.

Состояние СЭЭС может быть нормальным или ненормальным. При нормальном состоянии СЭЭС обеспечивает производство и распределение на потребителей требуемого количества электроэнергии (КВт), от основных или резервных источников. Отклонение от такого состояния называется ненормальным состоянием СЭЭС, например: КЗ в любой точке системы; перегрузка отдельных элементов; отключение источников или потребителей электроэнергии; недопустимые изменения параметров электроэнергии.» [2]

«К ненормальному состоянию относят и аварийное состояние СЭЭС, при котором основная электростанция обесточена, а производство и распределение электроэнергии между наиболее ответственными потребителями обеспечивает аварийный дизель-генератор.

Режим работы СЭЭС может быть установившимся или переходным. При установившемся режиме СЭЭС работает при постоянных параметрах или медленных их изменениях в заданных пределах. При переходном режиме происходит быстрое изменение параметров и переход от одного установившегося режима к другому.» [9]

Система судового электроснабжения вынуждена быть достаточно аккуратной и влагозащищенной, что бы обеспечивать бесперебойное питание судовых потребителей.