2. Выбор мощности и количества основных га судовой электростанции

Согласно Правилам Морского Регистра РФ судовая электростанция (СЭС) должна:

• обеспечивать любой эксплуатационный режим;

• иметь запас мощности для модернизации судна в размере 20 % от расчетной.

Данным требованиям Регистра соответствует станция с мощностью

=1438,8*1,2=1726.56кВт≈1,7MВт

_{где Рст – мощность станции, Рmax – значение мощности наиболее энергоемкого эксплуатационного режима по данным таблицы. 1.2.}

Выбор оптимальной СЭС по критерию минимального годового расхода топлива проводиться по трем вариантам комплектации.

При формировании вариантов комплектации СЭС учитывается следующее:

• станция должна комплектоваться генераторами одинаковой мощности;

• загрузка генераторов в режиме не должна:

• превышать 90 % номинальной мощности генератора (Р_нг) –регулируется количеством работающих ГА;

• быть меньше 30 % Р_{н г} – определяет максимальную мощность ГА:

• количество ГА в СЭС, с учетом резервного, не должно превышать 6.

Мощности генераторов выбираются из следующего ряда: 30, 50, 60, 75, 100, 150, 160, 200, 250, 300, 315, 400, 500, 600, 630, 750, 800, 1000, 1250, 1500, 1600. 2000, 3000, 3200.

1.3 Определение удельного расхода топлива в пяти эксплуатационных режимах для каждой комплектации.

Удельный расход топлива первичного двигателя (ПД) зависит от загрузки генераторов. Определение загрузки генераторов в каждом эксплуатационном режиме осуществляется с помощью соотношения: где i – номер эксплуатационного режима (i =1…5); j – номер комплектации (j =1…3), – загрузка генераторов (о.е.); – потребляемая в режиме мощность (кВт); – количество работающих в режиме ГА.

Расчет приводиться в таблице. 1.3.

Таблица 1.3

Комплектация		Потребляемая мощность в режиме, кВт
		91,01	111,18	599,5	1438,8	915,6
6 x 300	Количество работающих генераторов	1	1	3	6	4
	Загрузка генераторов	0,3	0,37	0,67	0,8	0,76

Определение удельного расхода топлива по загрузке генератора проводится с использованием экспериментальных данных, представленных в таблице 1.4.

Таблица 1.4

Р* (о.е.)	0,43	0,44	0,5	0,69	0,75	0,83	0,87	0,92	0,96	0,98	1,0	1,1	1,25
q (г/кВт ч)	300	298	280	245	238	232	231	229	226	229	230	233	250

Значения удельного расхода топлива по загрузке генераторов определим программно. Программа для расчета значений удельного расхода топлива по загрузкам генераторов в пакете Matlab с использованием полиномов 5-ой и 3-ей степеней:

Pst=[0.43 0.44 0.5 0.69 0.75 0.83 0.87 0.92 0.96 0.98 1.0 1.1 1.25];

Qst=[300,298,280,245,238,232,231,229,226,229,230,233,250];

Ppr=[0.3, 0.35, 0.62, 0.898, 0.71];

Pol5=polyfit(Pst,Qst,5);

Qpr5=round(polyval(Pol5,Ppr))

Qst5=round(polyval(Pol5,Pst));

Pol3=polyfit(Pst,Qst,3);

Qpr3=round(polyval(Pol3,Ppr))

Qst3=round(polyval(Pol3,Pst));

RAZ=Qpr5-Qpr3

Полученные результаты расчета значений удельного расхода топлива сформируем в виде таблицы 1.5. Возьмем результаты полиномов 5 степени.

Таблица 1.5

Комплектация	Удельный расход топлива в режиме
	1	2	3	4	5
1	354	322	247	234	237

1.4 Расчет годового расхода топлива. Годовой расход топлива зависит от графика работы судна. Преподавателем был выдан график работы под номером «5»

Таблица 1.6

Номер графика	Длительность режима, % от 365 дней
	1	2	3	4	5
% от года	20%	5%	25%	40%	10%
дней	73	18,25	91,25	146	36,5
часов	1752	437,28	2190	3504	876

Объем годового расхода топлива в каждом режиме определяется по формуле:

Суммарный объем потребляемого топлива для соответствующей комплектации будет равен сумме потреблений в режимах. Результаты оформим в виде таблицы 1.7.

Результат представлен в тоннах в год

Таблица 1.7

Комплектация	Объем потребляемого топлива в режимах					Годовой объем потребляемого топлива
	1	2	3	4	5
1	56,45	15,65	324,29	1179,72	190,09		1766,2

1.5 Выбор комплектации СЭС по критерию минимального годового расхода топлива. Несмотря на заданный критерий оптимизации, необходимо учитывать, что большое количество ГА приводит:

• к увеличению массогабаритных показателей СЭС;

• к увеличению затрат на обслуживание;

• к снижению установленной генерируемой мощности станции.

На рисунке 1.1 представлена упрощенная структурная схема СЭС, состоящая из трех основных и одного резервного генераторов.

Рис. 1.1

Выбранное количество генераторов считается оптимальным, и расход при этой комплектации является минимальным и единственным.

Выбираем следующий генератор:

Таблица 1.8

Тип	Рн (кВт)	Iн (А)	Параметры генератора
			ra	xd	xq	xs	xd'	xd"	xq"	Td0	Td’	Td”	ОКЗ
113-4	300	542	0,019	1,60	0,83	0,052	0,2	0, 122	0,141	2,48	0,31	0,006	0,78