Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Учебник_НОМТ.pdf
Скачиваний:
433
Добавлен:
15.02.2015
Размер:
44.82 Mб
Скачать

Глава 9.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ СРЕДСТВ НАВИГАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Лучшей формой использования энергетических ресурсов является преобразование их в электрическую энергию. Ценное свойство электроэнергии заключается в легкости превращения ее в другие виды энергии (световую, электромагнитную, звуковую и т. д.), в возможности трансформирования и распределения ее среди различных потребителей, а также аккумулирования и хранения. Широкое использование электроэнергии для питания средств навигационного оборудования способствует автоматизации этих средств, высокой надежности техники и улучшению быта личного состава.

§ 9.1. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ИСТОЧНИКАМ ПИТАНИЯ СРЕДСТВ НАВИГАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Решение задач, связанных с обеспечением автономной работы средств навигационного оборудования и их надежности действия, во многом зависит о эксплуатационных данных используемых источников питания.

В качестве источников питания аппаратуры СНО могут использоваться: местные электросети, автономные электростанции, отдельные комплексные агрегаты, принцип действия которых основан на использовании волновой, ветровой, солнечной и атомной энергии, а также химические источники электроэнергии.

Из широкого комплекса вопросов электроснабжения средств навигационного оборудования наиболее важными и сложными: являются бесперебойность питания и обеспечение необходимого качества электроэнергии. Даже кратковременные перерывы в питании аппаратуры СНО, приводящие к выходу из строя того или иного объекта СНО, рассматриваются как чрезвычайное происшествие.

Специфичность аппаратуры СНО во многих случаях не позволяет использовать типовое оборудование, применяемое для общепромышленных электроустановок, в связи с чем создаются специальные источники электропитания, при разработке которых учитывается ряд требований, общих и специальных.

Кобщим требованиям относятся:

надежность и бесперебойность действия;

обеспечение необходимого качества электроэнергии;

удобство и безопасность эксплуатации и ремонта;

технико-экономическая целесообразность.

Кспециальным требованиям, учитывающим специфические особенности аппаратуры СНО, отно-

сятся:

обеспечение заданного режима работы аппаратуры СНО (продолжительного или прерывистого);

вид рабочих и резервных источников питания и время переключения с одного источника питания на другой;

территориальное размещение источников питания по отношению к аппаратуре СНО;

климатические условия, воздействие окружающей среды;

вес и габариты источников питания.

Бесперебойность питания аппаратуры СНО должна обеспечиваться как при питании от основного источника, так и при питании от резервного, а также и во время перевода питания с одного источника на другой. Качество электроэнергии определяется в основном стабильностью напряжения и частоты. Обычно для источников питания аппаратуры СНО колебания напряжения допускаются в пределах ±10% и частоты ±5% от их номинальных значений.

Удобство и безопасность эксплуатации устройств питания зависит от простоты их схем конструкции, степени автоматизации отдельных элементов и всей установки в целом, а также от применения соответствующих блокировок безопасности и сигнализации.

Выполнение комплекса выше приведенных требований решает в целом задачу оптимального выбора самих источников питания, внутренней схемы распределения электроэнергии и рационального конструктивного выполнения распределительных устройств, обеспечивающих нормальную эксплуатацию средств навигационного оборудования в соответствии с заданными техническими условиями.

Динамичное развитие средств навигационного оборудования связано с решением многих технических

задач. Однако как ни разнообразны эти задачи, успех деятельности по созданию новых и совершенствованию действующих СНО во многом определяется эффективностью решения проблемы электроэнергетики.

Все используемые в настоящее время источники питания средств навигационного оборудования можно классифицировать следующим образом:

местные электросети;

автономные дизель- и бензоэлектрические агрегаты;

ветроэлектрические установки;

солнечные установки;

изотопные энергетические установки;

волновые энергетические морские установки;

химические источники питания и накопители электрической энергии.

§9.2. ЭЛЕКТРОСЕТИ И АВТОНОМНЫЕ ДИЗЕЛЬ - ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

СТАНЦИИ

Лучшим вариантом обеспечения электроэнергией объектов средств навигационного оборудования является подключение их к ближайшим линиям электропередач.

Возможность использования местных электросетей зависит от расстояния, наличия свободной резервной мощности, пропускной способности существующих сетей, допустимой потери напряжения, надежности источника электроснабжения, качества получаемой электроэнергии, трассы прокладки кабелей, удобства подключения и т. д. В районах, где местные энергосистемы являются основным источником питания, применяются электросети трехфазного переменного тока частотой 50 Гц.

Ориентировочные величины возможной передаваемой мощности и расстояний передачи на одну трехфазную цепь линий при разном напряжении и конструктивном выполнении сети приведены в табл. 9.1.

Таблица 9.1

Передаваемая

Напряжение,

Вид линии

Длина, км

мощность, кВт

кВ

электропередачи

 

 

 

До 0,15

До 50

0,22

Воздушная

100

0,22

Кабельная

0,20

100

0,38

Воздушная

0,25

175

0,38

Кабельная

0,35

 

 

 

 

Втех случаях, когда необходимо использовать местную электросеть с отклонениями напряжения выше допустимых величин, предусматривается соответствующая стабилизация напряжения с помощью автотрансформаторов.

Всвязи с тем, что объекты средств навигационного оборудования часто располагаются вдали от населенных пунктов и на островах, где нет местных и, тем более, государственных линий электропередач, основным источником питания СНО являются автономные источники. В первую очередь к таким источникам питания необходимо отнести автономные дизель-электрические станции, которые используются на маяках также и при наличии внешней электрической сети в качестве резервных источников питания.

Мощность дизель-электрических станций (ДЭС) для различных объектов СНО колеблется в значительных пределах и ориентировочно должна быть равна для:

светового маяка 4—7 кВт;

светового маяка и радиомаяка 12—20 кВт;

светового маяка и наутофона 12—20 кВт;

светового маяка, радиомаяка и наутофона 12—30 кВт;

светового маяка, радиомаяка, наутофона и станции радионавигационной системы 50—100 кВт. За последние годы на маяках нашли широкое распространение стационарные автоматизированные

дизель-электрические агрегаты типа АСДА-2-12 (20), (50), состоящие из дизеля ряда Ч 8,5/11 и трехфазного синхронного генератора. Наиболее широко распространены дизель-электрические агрегаты, со-

стоящие из дизеля типа 2 4 8,5/11 и генератора типа ЕСС-62 мощностью 12 кВт.

В соответствии с государственным стандартом автоматизированные дизели выпускаются 1-й и 2-й степени автоматизации.

Дизели, автоматизированные по 1-й степени, имеют автоматику защиты от следующих аварийных режимов:

по температуре воды;

по уровню воды в радиаторе;

по давлению масла;

по предельному числу оборотов.

Дизели этой группы могут работать без технического обслуживания в течение 50 ч.

Дизели 2-й степени автоматизации кроме защиты от аварийных режимов имеют устройства, обеспечивающие постоянную готовность к пуску, прием нагрузки и работу без технического обслуживания в течение 100 ч при отсутствии дозатора масла и 200 ч при комплектации дизелей дозаторами.

Один из основных методов повышения надежности СНО — резервирование их источников питания. Основная и резервная системы энергоснабжения СНО должны сами обладать высокой надежностью и быть однородными по току и напряжению.

Типовые варианты резервирования источников питания на обслуживаемых объектах СНО приведены в табл. 9.2.

Таблица 9.2

Основной

Резервный источник

Запасной источник

источник

 

 

Сеть переменного тока

1 дизель-электрическая

1 дизель-электрическая

 

станция

станция в холодном ре-

 

 

зерве или в ремонте

Сеть переменного тока

1 аккумуляторная бата-

1 дизель-электрическая

 

рея,

станция в ремонте

 

1 дизель-электрическая

1 дизель-электрическая

 

станция в холодном ре-

станция в холодном ре-

 

зерве

зерве или в ремонте

1 дизель-электриче-

1 дизель-электрическая

1 дизель-электрическая

ская станция

станция

станция в ремонте

1 аккумуляторная

1 аккумуляторная бата-

 

батарея

рея,

 

 

1 дизель-электрическая

 

 

станция в холодном ре-

 

 

зерве

 

 

 

 

§ 9.3. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЕТРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Ветровые условия во многих районах побережья Советского Союза характеризуются высокими среднегодовыми скоростями ветра, позволяющими с успехом применять ветродвигатели для выработки электроэнергии с целью питания средств навигационного оборудования. Эффективность использования энергии ветра во многом зависит от совершенства конструкций ветроэлектрических агрегатов. В настоящее время в практике навигационного оборудования морей используется несколько специально разработанных для этих целей типов автоматических ветроэлектростанций.

Автоматическая ветроэлектростанция АВЭС-0,1

Унифицированные автоматические ветроэлектрические станции типа АВЭС-0,1/12, АВЭС-0,1/24 и АВЭС-0,1/36 предназначены для питания средств навигационного оборудования небольшой мощности, расположенных в удаленных пунктах морских побережий и на островах. Мощность станций при скорости ветра 8—9 м/с 100 Вт, номинальное напряжение 12, 24 или 36 В.

Всостав ветроэлектростанции АВЭС-0,1 (рис. 9.1) входят:

ветроэлектрический агрегат 1, 2 с генератором типа ГВА-0,14 и щеточным токосъемником;

блок автоматики 5;

аккумуляторные батареи 7 типа 4 КН-100М;

мачта 4 для установки ветроагрегата на навигационном знаке.

Ветроагрегат АВЭС-0,1 состоит из ветроколеса 1 с автоматическим регулятором скорости вращения, трехфазного синхронного генератора 2 типа ГВА-0,14, стойки с хвостовым оперением 3, мачты 4. Ветроколесо ветроагрегата быстроходное, двухлопастное, посажено непосредственно на вал генератора. Лопасти пустотелые сварной конструкции. Число оборотов ветроколеса регулируется поворотом лопастей при помощи центробежного регулятора, встроенного непосредственно в ветроколесо.

В пусковом положении лопасти ветроколеса развернуты относительно плоскости вращения на угол а=20° (угол установки). Вращение ветроколеса начинается при скорости ветра 3 м/с. С увеличением скорости ветра центробежный регулятор разворачивает лопасти относительно их продольной оси на наивыгоднейший угол и не дает возможности ветроколесу развивать скорость более предельного значения л = 600±60 об/мин.

Центробежный регулятор действует только при скорости ветра свыше 8 м/с. При меньшей скорости ветра число оборотов ветроколеса не регулируется и определяется равновесием между мощностью, потребляемой генератором, и мощностью, развиваемой ветроколесом. , Генератор типа ГВА-0,14 пред-

ставляет собой трехфазный синхронный генератор мощностью 140 Вт. Схема генератора обеспечивает возможность переключения его обмотки с «треугольника» на «звезду», что обеспечивает изменение выходного напряжения с 12 на 24 В.

Для получения выходного напряжения 30 В применяется генератор того же типа, но с измененными обмоточными данными. Частота тока 40 Гц.

Блок автоматики 5 служит для:

преобразования трехфазного переменного тока в постоянный;

включения и выключения нагрузки;

подключения аккумуляторных батарей 7 и контроля за режимом их заряда и разряда;

подключения аварийного источника питания в виде гальванических сухих элементов типа «Знак»;

защиты от коротких замыканий и перегрузок.

Конструктивно блок автоматики выполнен в виде шкафа, на передней крышке которого установлены измерительные приборы и коммутационная аппаратура. Внутри шкафа находятся панель с сопротивлениями и панель с реле, выпрямительным устройством, угольным регулятором и регулировочными сопротивлениями.

Мачта 4 для крепления ветроагрегата представляет собой металлическую конструкцию, состоящую из тела мачты и растяжек.

Принцип работы ветроэлектростанции АВЭС-0,1 заключается в следующем. При скорости ветра 7—8 м/с и более ветроагрегат развивает номинальное число оборотов и обеспечивает питание потребителей электроэнергией мощностью 100 Вт. При меньшей скорости ветра нагрузка питается совместно от ветроагрегата и аккумуляторной батареи. При полном разряде аккумуляторной батареи нагрузка автоматически подключается к сухим гальваническим элементам типа «Знак». При достижении ветром рабочей скорости сухие гальванические элементы отключаются. Питание нагрузки и подзаряд аккумуляторной батареи может быть осуществлен подключением блока автоматики к внешней сети через силовой понижающий трансформатор 6, входящий в комплект АВЭС-0,1.

Установка ветроэлектростанции АВЭС-0,1 производится на открытых со всех сторон и приподнятых над окружающей местностью площадках. Поворотная головка ветродвигателя должна располагаться! в зоне наиболее равномерного и сильного ветра. Чтобы сделать окончательный вывод о пригодности избранной точки для установки ветродвигателя, целесообразно произвести предварительные наблюдения при различных направлениях ветра. Блок автоматики размещается на стене закрытого неотапливаемого помещения. Этот блок работоспособен при изменении температуры окружающего воздуха от —25 до +35° С и относительной влажности 95 ±3%. Схема электрического соединения составных частей АВЭС-0,1 показана на рис. 9.1.

Обслуживание ветроэлектростанции АВЭС-0,1 заключается в проведении раз в 12 месяцев профилактических осмотров и проверок состояния всех элементов автоматики и измерительной аппаратуры, замене смазки подшипников генератора и ветроколеса, проверке и подтяжке крепежа, подкрашивании узлов ветроагрегата.

Обслуживание и ремонт ветроэлекростанции должны производиться при выключенных источниках питания с соблюдением правил техники безопасности, установленных для электростанций напряжением до 1000 В.

При монтаже и эксплуатации ветроэлектрического агрегата необходимо соблюдать следующие правила, обеспечивающие безопасность работ:

подъем и опускание ветроагрегата рекомендуется производить в безветренную погоду или при ветре не более 7 м/с;

при пробном пуске запрещается находиться под мачтой ветроагрегата, а также на расстоянии до 30 м (в районе плоскости вращения ветроколеса) во время работы последнего;

запрещается находиться у мачты ветроагрегата во время бури или грозы;

запрещается останавливать вращающееся ветроколесо рукой или посторонним предметом — чтобы остановить ветроколесо, нужно вывести его из-под ветра, развернув шестом головку ветроагрегата за хвостовик.

Автоматическая ветроэлектростанция АВЭС-1-5

Автоматическая ветроэлектрическая станция типа АВЭС-1-5 предназначена для питания маяков и навигационных знаков, расположенных на морских побережьях, островах от 30 до 85° сев. шир.

Выходная мощность ветроэлектрического агрегата по постоянному току при скорости ветра 8 м/с

равна около 700 Вт.

Всостав ветроэлектростанции АВЭС-1-5 входят:

ветроэлектрический агрегат типа ВЭС-1-5 с опорой;

щит управления с комплектом контрольно-измерительных приборов, выпрямителей и ограничителей зарядного тока аккумуляторных батарей;

аккумуляторные батареи типа 5КН-100 (30 шт);

балластное сопротивление (грелка электрическая типа ГСТ-1500).

Структурная схема АВЭС-1-5 представлена на рис. 9.2.

Ветроагрегат ВЭС-1-5 (рис. 9.3) состоит из ветроколеса 1, редуктора,, генератора 3, системы регулирования и управления, кабельной проводки 4, мачты-опоры 5 с оттяжками и фундамента 6. Ветроколесо / двухлопастное быстроходное диаметром 5 м изготовлено из стали. Лопасти поворотные, угол установки в зависимости от скорости ветра меняется в пределах от 26,5 до 0°.

Редуктор предназначен для передачи крутящего момента от вала ветроколеса на ротор генератора и представляет собой двухступенчатый соосный редуктор с двумя парами цилиндрических прямозубых колес.

Генератор 3 типа ГВА-1-Т/127 представляет собой синхронный генератор трехфазного тока частотой 200 Гц с возбуждением от постоянных магнитов. Обмотка генератора соединена в «звезду» и имеет три вывода. Расчетная мощность генератора 1,0 кВт при скорости ветра 8 м/с и числе оборотов — 3000 об/мин, выходное напряжение 127 В.

Система регулирования и управления обеспечивает:

установку ветроколеса на ветер;

регулирование числа оборотов ветроколеса;

ручную остановку вращающегося колеса.

Механизм установки ветроколеса на ветер состоит из виндрозного колеса 2 и червячного редуктора с опорным штырем, обеспечивающего поворот головки ветродвигателя таким образом, чтобы лопасти были направлены на ветер. Виндрозное колесо диаметром 780 мм состоит из шести трапециевидных дюралевых лопаток. С помощью редуктора ветроколесо поворачивается на ветер.

Число оборотов ветроколеса регулируется центробежным регулятором оборотов, состоящим из грузов, размещенных на стержне лопасти, и системы пружин и тяг, обеспечивающих изменение угла установки лопастей.

При отсутствии ветра лопасть под действием пружины разворачивается таким образом, что угол

установки становится равным 26,5°. При появлении ветра со скоростью приблизительно 4 м/с ветроколесо разворачивается на ветер и при ветре 4,5—5 м/с начинает набирать обороты. В этом случае грузы, вследствие появления центробежных сил, стремятся приблизиться к плоскости вращения колеса; при увеличении скорости ветра и росте числа оборотов преодолевается натяжение пружины и лопасти разворачиваются таким образом, что угол установки уменьшается на величину, предотвращающую чрезмерное увеличение числа оборотов. В нормальном рабочем положении угол установки равен 7°.

Для ручной остановки вращающегося ветроколеса на нижней части мачты-опоры имеется специальный механизм. При вращении рукоятки этого механизма по часовой стрелке на несколько оборотов лопасти ветроколеса разворачиваются и занимают «парусное положение» (угол установки в этом случае примерно равен 0°). Ветроколесо останавливается, поскольку аэродинамический момент, поворачи-

вающий ветроколесо, будет примерно равен нулю. При вращении рукоятки механизма необходимо внимательно наблюдать за ветроколесом и после его остановки прекратить вращать рукоятку, иначе лопасти могут установиться под отрицательным углом и начать вращаться снова.

Щит управления служит для включения и выключения нагрузки, защиты от коротких замыканий и перегрузок цепей, подключения резервных аккумуляторных батарей и контроля за режимами их заряда и разряда.

Выходная мощность на зажимах потребителей щита управления по постоянному току составляет при 110 В — 500 Вт, при 24 В — 50 Вт при 12 В —20 Вт.

Щит представляет собой шкаф, на лицевой панели которого установлены контрольно-измери- тельные приборы и коммутирующая аппаратура для включения нагрузок напряжением 110, 24 и 12 В. Внутри шкафа установлены блок ветроэлектрического агрегата, понижающий трансформатор и блоки автоматики на 110, 24 и 12 В.

Блок ветроэлектрического агрегата предназначен для подключения нагрузки на генератор при достижении на клеммах напряжения 100 — 130 В.

Блоки автоматики 110, 24 и 12 В предназначены для выпрямления переменного тока в постоянный напряжением соответственно 110, 24 или 12 В, стабилизации напряжения, включения нагрузок и аккумуляторных батарей. Для автоматической стабилизации напряжения в пределах ±10% от номинального значения выходного напряжения используется угольный регулятор.

Принцип действия ветрозлектростанции АВЭС-1-5 заключается в следующем. С появлением рабочей скорости ветра (4 м/с) ветроколесо начинает «разбегаться» на холостом ходу и при достижении на клеммах генератора напряжения 100—110 В в блоке ветроагрегата срабатывает реле и подключает нагрузку.

Через блоки автоматики обеспечивается питание соответствующих потребителей постоянным током напряжением 110, 24 или 12 В, а также заряд и разряд аккумуляторных батарей. При полном заряде батарей подача электроэнергии от ветроагрегата автоматически переключается на балластное сопротивление — электроплитку.

В случае подключения ветроагрегата в систему телеуправления при длительном безветрии, продолжающемся более 5 суток, и разряде аккумуляторных батарей до выходных напряжений на клеммах потребителей 110 В —10%, 24 В —10% и 12 В —10% автоматически подается специальный сигнал в систему телеуправления.

Ветроэлектростанция нормально работает при воздействии атмосферных явлений любой интенсивности: гололеда, тумана, пыли и песка в воздухе. При интенсивном гололеде допускается временный перерыв в работе ветроагрегата с последующим восстановлением его работоспособности без участия человека.

Установка ветроэлектростанции АВЭС-1-5 производится в соответствии с требованиями, предъявляемыми к АВЭС-0,1. В случае, если выбор площадки, удовлетворяющей всем требованиям, затруднен, необходимо, чтобы расстояние от ветродвигателя до высоких препятствий было в 20—25 раз больше величины, на которую препятствие превышает конец опущенной лопасти.

Площадка для установки и монтажа ветродвигателя должна быть длиной не менее 30 м и шириной не менее 20 м. Ее необходимо очистить, выровнять и только после этого можно приступать к разбивке фундаментов, рытью котлованов и заливке бетона. Если площадка имеет ограниченные размеры и закрыта от ветров, ветроагрегат можно установить на башне маяка (рис. 9.4).

Обслуживание ветроэлектростанции заключается в периодическом ее осмотре и проведении ряда профилактических мероприятий.

Каждые 6 месяцев необходимо производить внешний осмотр ветродвигателя, проверять наличие смазки во втулке ветроколеса и все болтовые соединения. Один раз в год следует тщательно осматривать и промывать корпус ветродвигателя керосином и смазывать все подшипники, редукторов, а также проверять сохранность всей, кабельной проводки.

Маячная ветроэнергетическая установка ОВЭУ-75

Маячная ветроэнергетическая установка ОВЭУ-75 с опреснителем морской воды предназначена для установки на обслуживаемых маяках, не подключенных к электросети и лишенных собственных источников питьевой воды. Применять установку рекомендуется в районах, имеющих среднегодовую скорость ветра не ниже 5 м/с.

Установка предназначена для заряда аккумуляторных: баратеи и опреснения морской воды. Номинальное выходное напряжение зарядного устройства 110 В, номинальная мощность заряда 3 кВт. Суточная выработка электроэнергии генератором ветроагрегата при средней скорости ветра около 5 м/с не менее 6 кВт-ч. Среднесуточная выработка пресной воды не менее 300 л.

В состав ветроэнергетической установки ОВЭУ-75 входят:

агрегат ветроэлектрический унифицированный (АВЭУ);

блок возбуждения и заряда (БВЗ);

блок управления опреснителем (БУО);

автотрансформаторы РНТ-220-6 (12);

электроионитовый аппарат;

электронасосы;

фильтры для очистки воды, а также баки для исходной и опресненной воды.. Структурная электрическая схема ОВЭУ-75 представлена на рис. 9.5.

Ветроагрегат АВЭУ (рис. 9.6) состоит из ветроколеса 1, редуктора 2, генератора 3, системы регулирования и управления, мачты 5 и фундамента 6.

Ветроколесо 1 двухлопастное, быстроходное, диаметром 6 м. Лопасти сварные пустотелые, поворотные, угол установки в зависимости от скорости ветра меняется в пределах от +16 до —3°. Редуктор 2 предназначен для передачи крутящего момента от вала ветроколеса на ротор генератора. Редуктор двухступенчатый с цилиндрическими прямозубыми стальными шестернями.

Генератор 3 трехфазного тока частотой 50 Гц, синхронный с самовозбуждением мощностью 4 кВт при скорости ветра 10 м/с и номинальной скорости вращения 1500 об/мин.

Система регулирования и управления обеспечивает:

установку колеса на ветер;

регулирование числа оборотов ветроколеса;

пуск и остановку ветроагрегата.

Механизм установки ветроколеса на ветер состоит из шестилопастного виндрозного колеса 4 и червячного двухступенчатого редуктора, устанавливаемого на мачте 5. Число оборотов ветроколеса регулируется центробежным регулятором, состоящим из центробежных грузов и системы пружин и тяг, обеспечивающих изменение угла установки лопастей в зависимости от скорости ветра и числа оборотов ветроколеса.

Пуск и остановка ветроагрегата производится с помощью специального рычага, установленного в редукторе 2. Мачта 5 трубчатая, состоит из двух секций и опоры. В вертикальном положении мачта удерживается четырьмя верхними и четырьмя нижними растяжками. Фундамент 6 предназначен для установки мачты, причем предусмотрено две конструкции фундаментов для установки на мягком и скальном грунте. Фундамент состоит из четырех анкеров крепления опоры башни, трех анкеров крепления растяжек и одного анкера для крепления стрелы подъема.

Блок возбуждения и заряда (БВЗ) обеспечивает возбуждение генератора и регулирование выходного напряжения. В блок БВЗ встроен выпрямитель, к которому подключается аккумуляторная батарея. Ток заряда устанавливается с помощью автотрансформатора РНТ-220-12.

Блок управления опреснителем (БУО) подключен к блоку БВЗ. От него получают питание опреснительный электроионитовый аппарат, электронасосы и датчики технологического контроля. Ток опреснительного аппарата регулируется автотрансформатором вручную.

Автотрансформаторы типа РНТ-220-12 и РНТ-220-6 предназначены для плавного регулирования напряжения в трехфазной цепи переменного тока напряжением 220 В. Изменение напряжения на нагрузке в пределах от 0 до 220 В достигается вращением рукояток, с помощью которых осуществляется

перемещение траверсы с угольными щетками вдоль однорядной обмотки автотрансформатора.

Электроионитовый аппарат служит для обессоливания морской воды и является основным агрегатом опреснительной части, в котором осуществляется процесс опреснения воды. Аппарат представляет собой агрегат фильтропрессованного типа, содержащий два электрода, между которыми размещается 200 пар анионитовых и катионитовых мембран и 400 полипропиленовых рамок, чередующихся с мембранами и образующих 200 камер деионизации и концентрирования. Принцип действия аппарата основан на явлении электролиза — движения диссоциированных ионов раствора в электрическом поле через полунепроницаемые ионитовые мембраны. Электронасосы служат для забора чистой морской воды из типового шахтного колодца и подачи ее в бак исходной опресняемой воды. Перед поступлением в указанный бак вода предварительно очищается от механических примесей с помощью фильтров. Принцип действия ОВЭУ-75 заключается в следующем. Ветроколесо преобразует кинетическую энергию ветра во вращательное движение главного вала, крутящий момент которого через редуктор передается генератору, где происходит преобразование механической энергии в электрическую.

При пуске ветроагрегата угол установки лопастей равен 16°, благодаря чему на ветроколесе возникает начальный крутящий момент, достаточный для начала вращения при скорости ветра 4—5 м/с. С возрастанием скорости ветра до 9—10 м/с угол установки лопастей уменьшается до 6—7°, что соответствует нормальному режиму, при котором ветроколесо развивает номинальное число оборотов (186 об/мин).

С возрастанием скорости ветра начинается процесс регулирования. Центробежные и аэродинамические силы возрастают и под их действием лопасти поворачиваются, при этом угол установки уменьшается в пределах от + 6—7 до —2—3°.

При снижении скорости ветра пружина регулирования возвращает лопасти в нормальное положение. Так, в процессе регулирования, автоматически отзываясь на изменение скорости ветра, регулятор поддерживает обороты ветроколеса в пределах от 177 до 200 об/мин в диапазоне скоростей ветра от 7— 10 до 50 м/с.

Установка ветроколеса на ветер осуществляется автоматически следующим образом. Плоскость вращения ветроколеса должна находиться к ветровому потоку под углом 90°, при этом виндрозное колесо составляет с ветровым потоком угол 0° и не вращается. При изменении направления ветрового потока и подхода его к виндрозному колесу под углами отличными от 0°, последнее: начинает вращаться и через двухступенчатую червячную передачу поворачивает всю головку, включая ветроколесо, цилиндрический редуктор с генератором и червячный редуктор в ту или другую сторону до тех пор, пока угол между ветровым потоком и плоскостью вращения ветроколеса не станет 90°.

Устанавливается ОВЭУ-75 на открытых площадках размером не менее 15x15 м в соответствии с требованиями, предъявляемыми к АВЭС-1-5. Для установки опреснителя требуется помещение площадью не менее 15 м2 и с высотой потолков не менее 3 м. Подъем ветроагрегата и установка его на заранее подготовленные фундаменты производится с помощью трехтонной рычажной лебедки.

Эксплуатация ОВЭУ-75 осуществляется в следующих режимах:

заряд аккумуляторной батареи при отключенной опреснительной части установки;

опреснение морской воды при отключенном выпрямителе заряда аккумуляторов;

одновременный заряд аккумуляторной батареи и опреснение морской воды.

Впоследнем режиме ОВЭУ-75 может работать при скорости ветра более 9 м/с, когда генератор развивает расчетную мощность' 4 кВт.

§ 9.4. МАЯЧНЫЕ СОЛНЕЧНЫЕ УСТАНОВКИ

Фотоэлектрический метод преобразования солнечной энергии в настоящее время завоевал прочное место в малой энергетике. Это явилось, в первую очередь, следствием решения ряда проблем,, связанных с освоением космоса и пустынных районов. Солнечные электрогенераторы нашли также широкое применение в качестве источников питания средств навигационного оборудования в ряде зарубежных стран.

Маломощная солнечная установка МСУ-12

Маломощная установка с солнечными батареями типа МСУ-12 предназначена для питания электрических источников света труднодоступных автоматически действующих навигационных знаков и работоспособна в условиях морских побережий в северных широтах от 40 до 60° при изменениях температуры окружающего воздуха от +40 до —30° и относительной влажности до 98% без обслуживания

в течение 12 месяцев.

Установка М.СУ-12 обеспечивает бесперебойную работу источника света на протяжении всего периода темного времени суток, независимо от степени облачности неба в светлое время. Номинальная мощность установки 12 Вт при напряжении 12 В. Изменение напряжения на клеммах источника света не выходит за пределы 11—14 В.

Всостав установки МСУ-12 (рис. 9.7) входят:

солнечная батарея (СБ);

аккумуляторная батарея (АБ);

блок автоматики (БА), состоящий из светового выключателя и бесконтактного проблескового аппарата;

блок защиты аккумуляторной батареи от перезаряда (БЗ);

переносной пульт проверок.

Солнечная батарея состоит из кремниевых фотоэлементов, которые превращают световую энергию в электрическую. Кремниевые фотоэлементы собраны в отдельные модули, которые в свою очередь собраны из круглых, прямоугольных или квадратных .пластин, смонтированных на изоляционном пластмассовом основании и герметизированных путем заливки компаундной массой. Герметизация защищает фотоэлеметы и контакты от загрязнения, влияния влаги и солей, содержащихся в морском воздухе.

Солнечная батарея имеет площадь около 1 м2 и выполнена в виде шести отдельных секций (рис. 9.8). Каждая секция рассчитана на заряд аккумуляторной батареи напряжением 14—15 В и состоит из 6 модулей, включенных по следующей схеме: три параллельные группы, составленные из двух последовательно соединенных модулей. Каждый модуль состоит из 20 круглых фотоэлементов диаметром 40— 43 мм, или 88 фотоэлементов прямоугольной формы размером 20х20 мм, или 200 фотоэлементов размером 20х10 мм. Для увеличения освещенности батареи используется зеркало.

Аккумуляторная батарея собрана из одиннадцати никелево-кадмиевых аккумуляторов типа КН100. Назначение аккумуляторов — питание источника света в темное время суток. При скважности огня 1 :5 аккумуляторная батарея обеспечивает питание источника света мощностью 12 Вт без подзарядки в течение 5 суток при продолжительности работы огня 12 ч в сутки. Аккумуляторная батарея устанавливается в павильоне у основания навигационного знака.

Блок автоматики состоит из:

— светового выключателя, предназначенного для автоматического отключения источника света от аккумуляторной батареи в светлое время суток (при освещенности не менее 400—600 лк) и подключения его к аккумуляторной батарее в сумерки (при освещенности 200—150 лк);

— проблескового аппарата, обеспечивающего заданную характеристику огня и представляющего собой бесконтактную электронную схему, состоящую из полупроводникового триода и трансформатора, работающего по принципу блокинг-генератора.

Блок защиты предназначен для защиты аккумуляторной батареи от перезаряда путем подключения дополнительной нагрузки при заряде аккумуляторной батареи до напряжения 15±0,3 В.

Пульт проверок служит для периодического контроля и замера основных параметров солнечной батареи. Он выполнен в виде переносного блока, имеющего амперметр, вольтметр и универсальный переключатель на три положения для измерения напряжения тока лампы, общего напряжения и тока заряда, а также величины тока, потребляемого проблесковым аппаратом.

Принцип действия установки состоит в том, что электрическая энергия, получаемая от солнечной батареи за счет преобразования солнечной энергии, заряжает в светлое время аккумуляторную батарею. Для предотвращения ее разрядки на солнечную батарею в темное время суток установлен блокирующий диод Д.

В дневное время суток лампа накаливания отключается с помощью специального реле, управляемого фотосопротивлением типа ФСК-Г2. С помощью этого же реле и фотосопротивления лампа накаливания подключается к аккумуляторной батарее. Проблесковый аппарат, входящий в блок автоматики, работает по принципу блокинг-генератора. Перегоревшая лампа заменяется с помощью лампоменятеля.

Размещается МСУ-12 на навигационном знаке следующим образом. Секции солнечных батарей устанавливаются с южной стороны. Все 6 секций монтируются на двух металлических рамах по три секции на каждой, которые крепятся с помощью болтов на конструкции знака (рис. 9. 9).

С целью наиболее рационального использования солнечного излучения плоскость батареи устанавливается по отношению к горизонтальной плоскости под углом широты данной местности.

Монтаж батареи начинается с верхней части знака так, чтобы все секции были расположены как можно выше. Монтаж ведется с помощью лебедки. Угол наклона секций регулируется оттяжками. Аккумуляторная батарея, блок автоматики и блок защиты устанавливаются в павильоне у основания знака; соединительный кабель на участке от павильона и по знаку до высоты 2—3 м прокладывается в трубе.

§ 9.5. ИЗОТОПНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ

Задача обеспечения автоматически действующих средств навигационного оборудования долговременными источниками электрического питания в настоящее время получает новое решение в связи с появлением возможности использования распада радиоактивных изотопов.

Изотопные источники питания обладают большим сроком действия, высокой живучестью и надежностью. Топливом для них служат побочные продукты атомных энергетических установок, по-

скольку ядра урана при делении дают широкий ассортимент более легких атомов.

Опыт эксплуатации изотопных батарей, работающих на изотопах стронция-90 показал, что за пять лет «топливо» утрачивает интенсивность распада лишь на 12%.

Изотопные источники электрической энергии уже теперь экономически конкурентоспособны с химическими батареями при использовании их в труднодоступных местах, где смена и подзарядка батарей очень затруднена, например, в районах Крайнего Севера и Дальнего Востока.

Для питания автоматических средств навигационного оборудования используется несколько типов изотопных энергетических установок (ИЭУ), мощность которых достигает нескольких десятков ватт.

Рассмотрим принцип действия изотопной энергетической установки.

В комплект установки входят радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ) и блок преобразования и накопления энергии (БПН).

Работа установки основана на превращении в генераторе тепловой энергии, выделяющейся при радиоактивном распаде, в электрическую энергию и дальнейшем ее накоплении и преобразовании в зависимости от требований потребителей, работающих в импульсном или непрерывном режимах.

РИТЭГ (рис. 9. 10) состоит из следующих основных узлов: — теплового радиоизотопного блока (ТРИБ) 5, в котором размещаются каналы с радиоактивными изотопами,

— термоэлектрического преобразователя (ТЭП) блока термоэлементов 4, предназначенного для преобразования тепловой энергии в электрическую и состоящего из полупроводниковых элементов, соединенных коммутационными пластинами;

тепловой 2 и биологической 1 защиты, служащей для снижения уровня ионизирующего излучения до допустимой величины;

системы сброса тепла 3.

БПН служит для аккумулирования электрической энергии и питания токами соответствующих напряжений (потребителей), работающих в импульсном или непрерывном режимах.

Блок накопления часто представляет собой специальный контейнер с аккумуляторными батареями и преобразующими устройствами.

Изотопные энергетические установки относятся к стационарным устройствам наземного назначения, хотя принципиально они могут использоваться и на плавучих средствах навигационного оборудования, например, на сверхбольших морских буях («супербуях»).

Надежность их работы обеспечивается простотой конструкции и независимостью от метеорологи-

ческих условий.

Изотопные энергетические установки ИЭУ-1 и ИЭУ-2

Изотопные энергетические установки типа ИЭУ-1 и ИЭУ-2 предназначены для автономного питания электроэнергией аппаратуры СНО различного назначения и допускают эксплуатацию без обслуживания сроком до 12 месяцев. Установки ИЭУ-1 и ИЭУ-2 относятся к категории наземных стационарных изотопных энергетических установок, предназначенных для эксплуатации как в закрытых неотапливаемых помещениях, так и на открытом воздухе при следующих климатических условиях: температуре воздуха от —50 до +40°С, относительной влажности при температуре +35°С не более 98%.

Установка ИЭУ-1 обеспечивает потребителей электроэнергией по трем каналам питания при одновременном или произвольном включении потребителей:

по каналу I при пиковой мощности потребления до 500 Вт, номинальном напряжении 115 В, скважности работы не менее 8, периоде 8 с — до 15—19 ч в сутки;

по каналу II при пиковой мощности потребления до 75 Вт, номинальном напряжении 25,5 В — в течение не более 3 мин два раза в сутки с паузой между включениями не менее 6 ч;

по каналу III при пиковой мощности потребления до 30 Вт, номинальном напряжении 12,6 В, скважности работы не менее 6, периоде 6 мин — круглосуточно.

При наличии дисбаланса в суточном цикле потребления между запасаемой аккумуляторами и по-

требляемой от них электроэнергией происходит аварийное отключение потребителей.

Всостав ИЭУ-1 входят:

РИТЭГ типа Г-90-80/24 массой 2100 кг;

БПН массой 320 кг.

Вдвух основных составных частях ИЭУ-1 РИТЭГ и БПН, отдельно устанавливаемых на месте эксплуатации, скомпонованы все элементы ее функциональной схемы (рис. 9.11), раскрывающей устройство и работу этой установки.

РИТЭГ представляет собой стационарный регулируемый генератор постоянного тока с постоянной радиационной защитой, принцип действия которого основан на термоэлектрическом преобразовании тепловой энергии, выделяющейся при распаде радиоизотопного «топлива» в блоке ТРИБ.

Электроэнергия, вырабатываемая РИТЭГ, поступает к потребителю через БПН, который согласовывает параметры источника электроэнергии РИТЭГ с параметрами потребителя. Согласование по роду тока, напряжению питания с учетом числа параллельно работающих каналов потребления осуществляется преобразователем напряжения (БП).

Согласование по токам потребления по каждому каналу осуществляется с помощью накопителей электроэнергии — аккумуляторных батарей (АБ1— АБЗ), подсоединенных на выходе из БП и работающих в «буферном» режиме. Таким образом, в паузах между включением нагрузки электроэнергия генератора запасается в аккумуляторных батареях, что позволяет при включениях нагрузки кратковременно получать от ИЭУ-1 выходную пиковую мощность, существенно превышающую среднюю мощность генератора, которая равна 70 Вт.

Параллельное подключение к РИТЭГ трех цепей нагрузок с аккумуляторными батареями перераспределяет токи от генератора через БП в зависимости от степени заряженности АБ в каждом канале. Схема предусматривает ряд устройств, обеспечивающих защиту функциональных частей ИЭУ-1 от работы в режимах, которые могут привести к аварийным ситуациям.

Устройство защиты генератора от режима холостого хода (УЗ) при существенном уменьшении отбираемой у генератора мощности, что может привести к недопустимому перегреву термоэлектрического преобразователя (ТЭП) генератора, включает параллельно штатной нагрузке (или вместо нагрузки) балластное сопротивление — блок сопротивлений (БС). Срабатывание УЗ на подключение БС происходит при повышении напряжения на выходе генератора до 26 В, при снижении этого напряжения УЗ отключает БС.

Защита аккумуляторных батарей предусмотрена как от режима перезаряда, так и от режима переразряда, что одинаково недопустимо при нормальной работе аккумуляторов. Перезаряд АБ возможен при превышении накапливаемой в аккумуляторах энергии над расходуемой, при этом напряжение на АБ возрастает.

Защита аккумуляторов от перезаряда во II и III каналах потребления осуществляется при помощи пороговых устройств УЗАБ2 и УЗАБЗ, установленных на выходе из соответствующих каналов БП, которые при повышении на АБ2 и АБЗ напряжений до 27,8 В и 13,6 В, соответственно, отключают эти ба-

тареи от РИТЭГ, а при расходовании запасенной энергии в аккумуляторных батареях подключают их к РИТЭГ. Такая схема защиты позволяет после отключения какой-либо батареи от заряда всю имеющуюся мощность генератора использовать для продолжения заряда неотключенных батарей.

Защита аккумуляторной батареи канала I происходит с помощью УЗ РИТЭГ, поскольку ее перезаряд возможен только при заряженных и отключенных от РИТЭГ АБ2 и АБЗ, и повышение напряжения на АБ1 приводит к повышению напряжения на выходе РИТЭГ.

Защиту от переразряда аккумуляторных батарей, вызванного дисбалансом между запасаемой и потребляемой в аккумуляторах электроэнергией, осуществляет блок защиты аккумуляторов от переразряда (БЗР), имеющий три (по числу каналов) пороговых устройства, отключающих и включающих потребители по каждому каналу при напряжениях, выходящих за пределы установленных норм.

Одновременно с аварийным отключением (подключением) потребителей БЗР с помощью специальных контактов, выведенных на дополнительный разъем БПН, может замыкать (размыкать) цепи управления аварийных систем средств навигационного оборудования.

Установка ИЭУ-2 обеспечивает потребителей электроэнергией по одному из следующих каналов: -— по каналу I при пиковой мощности потребления до 25 или 50 Вт, номинальном напряжении соответственно 14 или 30 В, скважности работы не менее 6,85, периоде не более 360 с, максимальной длитель-

ности импульса 52,5 с — круглосуточно;

— по каналу II при пиковой мощности потребления до 30 или 110 Вт, номинальном напряжении до 14 или 36 В, скважности работы не менее 3 или 6, периоде не более 16 или 20 с, максимальной длительности импульса 5,33 или 3,33 с соответственно — в течение 10 ч в сутки. Средняя выходная электрическая мощность ИЭУ-2 составляет не менее 11 Вт.

При наличии дисбаланса в суточном цикле потребления между запасаемой аккумуляторами и потребляемой от них электроэнергии происходит аварийное отключение потребителей при снижении напряжения накопителя до 5 В.

Две составные части ИЭУ-2 (РИТЭГ и БПН) (рис. 9.12), в отличие от ИЭУ-1, конструктивно объединены и составляют единое устройство массой 800 кг.

Согласование по токам потребления по каждому каналу осуществляется с помощью накопителя электроэнергии — аккумуляторной батареи (АБ), подсоединенной на вход БПН и работающей в буферном режиме.

Защита аккумуляторов батареи от перезаряда осуществляется при помощи устройства защиты КЗ, Которое срабатывает от индикаторов конца заряда, расположенных на аккумуляторах. Перезаряд АБ возможен при превышении накапливаемой в аккумуляторах энергии нал расходуемой.

Защиту от переразряда аккумуляторных батарей, вызванного дисбалансом между запасаемой и потребляемой в аккумуляторах электроэнергии, осуществляет блок защиты аккумуляторов от переразряда (КР), отключающий и включающий потребителя при напряжении на АБ 5±0,2 и 6,5±0,2 В соответственно. Одновременно с аварийным отключением (подключением) потребителей блок КР с помощью специальных контактов может замыкать (размыкать) цепи управления аварийных систем средств навигационного оборудования.

Размещение и монтаж ИЭУ-1 и ИЭУ-2

Помещение для установок должно иметь объем не менее 40 м3 для ИЭУ-1 и 25 м3 для ИЭУ-2. Допускается размещение установок на открытых площадках под навесами, защищающими изделия от прямой солнечной радиации и заносов пылью, песком и снегом.

Взаимное расположение блоков РИТЭГ и БНП при размещении ИЭУ-1 произвольное и ограничивается длиной соединяющего их кабеля, равной 4 м.

Площадка для размещения ИЭУ-1 должна выдерживать сосредоточенную нагрузку 2500 кг, а для ИЭУ-2 — 1500 кг.

Меры безопасности

Монтажные, наладочные и регламентные работы, связанные с установкой ИЭУ-1 и ИЭУ-2, а также транспортирование и перемещение к местам эксплуатации, ремонта, демонтажа и утилизации источников тепла после выработки ресурса осуществляются исключительно специализированными организациями.

В местах установки ИЭУ-1 и ИЭУ-2 должно быть выставлено ограждение со знаками радиационной опасности.

Надзор за эксплуатацией установок обеспечивает местная дозиметрическая служба.

§ 9.6. ВОЛНОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ МОРСКИЕ УСТАНОВКИ

Использование энергии морских волн для приведения в действие электрических источников питания средств навигационного оборудования весьма перспективно. В настоящее время у нас и за рубежом на плавучих предостерегательных знаках используются .волновые энергетические морские установки (ВЭМУ). Опыт их эксплуатации показал,, что эти источники электрической энергии по своей мощности и надежности работы вполне обеспечивают питанием всю аппаратуру, устанавливаемую на буе.

Волновые энергетические установки ВЭМУ-6 и ВЭМУ-12

Волновые энергетические морские установки ВЭМУ предназначены для преобразования энергии морских волн в электрическую и выпускаются в двух модификациях ВЭМУ-6 и ВЭМУ-12.

Установка ВЭМУ-6 мощностью 26 Вт используется на среднем морском буе для питания источника света номинальным напряжением 6 В. Установка ВЭМУ-12 мощностью 40 Вт используется на большом морском буе для питания источника света и маркерного радиомаяка номинальным напряжением 12 В.

В состав установки ВЭМУ входят (рис. 9.13):

турбогенератор 4;

блок выпрямления и стабилизации 3 (блок ВВС);

контейнер с аккумуляторными батареями 8.

Основным узлом установки, обеспечивающим преобразование энергии волны в электрическую, является турбогенератор 4, устанавливаемый на специальной опоре 6, который в одном блоке объединяет пневматическую турбину и синхронный генератор. Особенностью конструкции турбогенератора является то, что в кольцевом канале его проточной части лопатки турбины проходят между левыми и правыми лопатками направляющих аппаратов, составляющих зеркально-симметричную систему относительно плоскости вращения турбины. Такое взаимное расположение турбины и ее направляющих аппаратов обеспечивает эффективное преобразование кинетической энергии воздушного потока при знакопеременном (реверсивном) его движении через проточную часть турбогенератора в механическую энергию вращения турбины.

Синхронный генератор установки выполнен бесконтактным с возбуждением от постоянных магнитов.

Блок выпрямления и стабилизации 3 (блок БВС) предназначен для выпрямления вырабатываемого турбогенератором трехфазного переменного тока в постоянный ток, который по кабелю 5 подается для зарядки аккумуляторной батареи и стабилизации выходного напряжения, подаваемого по кабелю 2, для питания потребителей буя.

Контейнер 8 с аккумуляторными батареями устанавливается на специальную подставку 9, выполненную из уголковой стали сварной конструкции. Блок аккумуляторов, располагаемых в контейнере 8, состоит из двух пакетов, представляющих собой сварные каркасы из уголковой стали, в которых размещаются аккумуляторы типа КН-125. В установке ВЭМУ-6 используется шесть аккумуляторов, в установке ВЭМУ-12 — двадцать четыре аккумулятора.

Принцип работы установки ВЭМУ заключается в следующем. При волнении моря буй совершает вынужденные колебания с частотой, близкой к частоте волн. При этом столб воды внутри воздушной трубы 7 буя также совершает колебания и, действуя подобно гидравлическому поршню, периодически

вытесняет воздух из воздушной трубы буя через турбогенератор в атмосферу в течение первого полупериода действия волны и затем всасывает воздух обратно из атмосферы через турбогенератор в воздушную трубу буя в течение второго полупериода волны. Таким образом создается реверсивное движение потока воздуха, которое обеспечивает вращение ротора турбогенератора постоянно в одном направлении благодаря зеркально-симметричному размещению неподвижных лопаток направляющих аппаратов относительно плоскости вращения лопаток рабочего диска турбины.

При вращении ротора генератор вырабатывает переменный ток, который подается по кабелю 1 к блоку выпрямления и стабилизации и далее от этого блока выпрямленный ток по кабелю 5 поступает на зарядку аккумуляторной батареи, и по кабелю 2 выпрямленный ток стабилизированного напряжения подается для питания потребителей буя.

Получение зарядного напряжения от установки обеспечивается при высоте волны 0,3 м для ВЭ- МУ-12 и 0,2 м для ВЭМУ-6. При волнении моря с высотой волны 0,4 м и более выработанной турбогенератором энергии достаточно и для питания потребителей буя и для подзарядки аккумуляторной батареи. Электрическая энергия, запасенная в аккумуляторной батарее, используется для питания потребителей буя при штилевой погоде и во время слабого волнения, когда выработка энергии турбогенератором недостаточна. Полностью заряженные аккумуляторные батареи емкостью 125 Ач для ВЭМУ-6 и 250 Ач для ВЭМУ-12 обеспечивают автономное электропитание потребителей соответственно среднего и большого морского буя непрерывно в течение 20—25 суток штилевой погоды, когда высота волны менее 0,2—0,3 м.

Размещение и монтаж установки ВЭМУ на морском буе производится в береговых условиях после его ремонта и покраски. Турбогенератор размещается и закрепляется на уголках надстройки буя на месте установки ревуна. Блок БВС устанавливается на рамной конструкции в пределах габаритов надстройки буя. Подставки и контейнеры с аккумуляторами устанавливаются в пеналах буя непосредственно перед его постановкой. При монтаже все кабели должны быть проложены в трубах, предусмотренных в конструкции морских буев. Все блоки установки ВЭМУ в какой-либо защите от ударов, вибраций, электрических и других помех не нуждаются.

Установка ВЭМУ-6 развивает номинальное напряжение и начинает полезную отдачу энергии при высоте волны 0,2 м, а установка ВЭМУ-12 при высоте волны 0,3 м, поэтому установки ВЭМУ-12 следует применять на буях, выставляемых на открытых акваториях с интенсивным волнением моря, а ВЭМУ- 6 — на буях, выставляемых на полузакрытых акваториях с менее интенсивным волнением.

Техническое состояние установки ВЭМУ проверяется при проведении общерегламентных работ по светотехническому и радиотехническому оборудованию буя не реже одного раза в 6 месяцев. Исправность механической части турбогенератора определяется по характерному шуму, издаваемому вращающимся ротором турбогенератора. Исправность электрической части определяется по наличию напряжения на клеммах турбогенератора, блока БВС, аккумуляторных батарей и потребителей с помощью тестера, при этом напряжение на клеммах не должно отличаться от номинального значения более чем на ±10%.

§ 97 ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ И НАКОПИТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Химические источники электрической энергии широко используются для питания средств навигационного оборудования. Они подразделяются на первичные (гальванические) элементы и вторичные (аккумуляторы).

Первичными, или гальваническими, элементами называются такие химические источники тока, действие которых основано на необратимых электрохимических реакциях. В основу действия аккумуляторов положены обратимые реакции.

Главное различие между первичными и вторичными источниками электрической энергии основано на различии в характере химических реакций, происходящих в них во время работы. Общим является только то, что при отдаче тока (разряде) как первичных, так и вторичных источников, энергия химических реакций превращается в электрическую энергию. Однако это преобразование в гальванических элементах может быть совершено только один раз, после чего элемент для дальнейшей работы непригоден. Гальванические элементы не могут быть снова заряжены электрическим током, так как химические реакции, протекающие в них при разряде, практически необратимы. Эти элементы нашли широкое использование для питания маломощных автоматизированных СНО.

Аккумуляторы являются, наоборот, вполне обратимыми источниками электрического тока, так

как активные вещества электродов после заряда—разряда имеют тот же состав, какой они имели до начала цикла. При заряде аккумулятора электрическая энергия, полученная от внешнего источника, превращается в химическую энергию. Аккумуляторы используются на маяках для бесперебойного питания мощных источников света, радиомаяков и т. д.

Батареи типа «Знак» и «Буй»

Батареи «Знак» (1.6-ЗМЦ-Х-600) и «Буй» (1,6-БМЦ-Х-1000) предназначены для питания маломощных электрических источников света на знаках и буях, а также других маломощных СНО, таких, например, как маркерные радиомаяки МРМ-61.

Шифр батарей означает: 1,6 — начальное напряжение в вольтах; 3 (Б) — начальная буква названия батареи — «Знак» («Буй»); МЦ — марганцево-цинковая система; X — холодостойкая; 600(1000) — номинальная емкость батареи в ампер-часах.

Принцип действия батарей основан на превращении химической энергии в электрическую.

В основу действия марганцево-цинковых элементов положена следующая электрохимическая система:

(+)MnO2 NH4Cl Zn()

Основным материалом положительного электрода является активизированный пиролюзит. Он представляет собой гидротированную двуокись марганца, получаемую особой обработкой серной кислотой естественной марганцевой руды — пиролюзита. Активность пиролюзита после указанной обработки значительно повышается, увеличивается напряжение и емкость элементов.

Другим материалом, имеющим первостепенное значение при изготовлении положительного электрода, является графит, который выполняет роль механически и электрически связывающего материала. Отдельные частицы непроводящей рыхлой двуокиси марганца при помощи графита связываются в прочный, хорошо проводящий электрод.

В состав массы положительного электрода введена также полученная особым способом высокодисперсная сажа, обладающая хорошей смачиваемостью, в результате чего она способна впитывать и удерживать относительно большое количество электролита.

Отрицательный электрод — цинковый. В химическом отношении цинк проявляет себя как активный металл, обладающий отрицательным потенциалом. Конструктивно цинковый электрод выполнен в виде прямоугольного сосуда квадратного сечения, наполняемого массой электролита.

Для приготовления электролита-пасты применяются следующие материалы:

хлористый аммоний (NH4C1), известный под названием нашатыря. Он представляет собой белую мелкокристаллическую массу, легко растворимую в воде;

хлористый цинк (ZnCl2) и хлористый кальций (СаС12), которые представляют собой белые кристаллические вещества, обладающие высокой гигроскопичностью. В состав электролита они вводятся с целью замедления высыхания электролита-пасты и уменьшения вредной ползучести нашатыря по стенкам сосуда, кроме того, эти соли предохраняют электролит-пасту от загнивания;

сулема (HgCl2), которая вводится в электролит с целью предохранения цинкового электрода от саморазряда.

Материалами для загустевания электролита служат крахмалосодержащие вещества: пшеничная мука, крахмал и т. п.

Характерной особенностью химической реакции, протекающей в элементе, является то, что она протекает без наличия внешнего кислорода, то есть батарея «не дышит», а это обеспечивает возможность установки ее как в герметических пеналах буя, так и в герметических контейнерах при питании береговых средств.

Батареи работоспособны при следующих перепадах внешних температур: батареи «Знак» от — 30 до +40° С; батареи «Буй» от—2 до + 30° С.

Конструктивно батарея «Знак» (рис. 9.14) состоит из двадцати элементов, собранных в ящикефутляре. Масса батареи 40 кг. Напряжение в конце разряда 1,15 В.

Батарея «Буй» (рис. 9.15) состоит из трех блоков, каждый из которых содержит отрицательные электроды, выполненные в виде шестнадцати ячеек, с соответствующим количеством положительных электродов. Блок находится в футляре. Три таких блока устанавливаются друг на друга и скрепляются между собой. Масса батареи 30 кг. Напряжение в конце разряда 0,96 В.

При вводе батарей в действие без стабилизаторов напряжения или автоматических элементных коммутаторов необходимо понизить начальное напряжение до рабочего, разряжая батарею на внешнее

сопротивление в 1,25 Ом: для огней с номинальным напряжением ламп 6 В ,до напряжения 7,5—8,0 В и для огней с номинальным напряжением ламп 12 В до напряжения 15 В. Во избежание переразряда следует измерять напряжение через каждые 5 ч.

Аккумуляторы типа С-8 и С-18

На маяках для питания мощных источников света и радиотехнической аппаратуры широко используются стационарные свинцовые аккумуляторы типа С-8 и С-18.

Шифр аккумуляторов обозначает: С — стационарный, цифра 8 или 18 — частное от деления величины номинальной емкости данного типа аккумулятора на 36 (номинальная емкость аккумулятора С-1 в Ач).

Номинальная емкость аккумулятора при десятичасовом разряде равна 288 Ач (С-8) и 648 Ач (С-

18).

На маяках используется по две батареи аккумуляторов, каждая из которых состоит из 58 элементов. Аккумуляторы устанавливаются в специальных помещениях маячно-технических зданий. Стационарные аккумуляторы поставляются в разобранном виде и собираются на месте монтажа путем подвески пластин на кромки боковых стенок стеклянных сосудов (тип С-8) или на верхние кромки подпорных стекол деревянных освинцованных или керамических баков (тип С-18).

Положительные пластины поставляются заводом так называемой «белой формировки», т. е. неотформированные, и представляют собой отливки из химически чистого свинца с большой действующей поверхностью, в 8 раз превышающей габаритную поверхность пластины. Активный слой двуокиси свинца на таких пластинах образуется электрохимическим путем при формировании, т. е. в процессе первого заряда.

Отрицательные пластины имеют решетчатую структуру, заполненную брикетами активной массы. Для изоляции между разноименными пластинами подвешиваются при помощи деревянных полочек и эбонитовых штифтов выщелоченные ольховые сепараторы. Для уплотнения сборки применяются резиновые муфты и эбонитовые пружины.

Аккумуляторы устанавливаются на стеллажи и последовательно соединяются в батарею с помощью свинцовых соединительных полос.

Собранные аккумуляторы заливаются аккумуляторной серной кислотой с плотностью 1,18 г/см3. Залитые аккумуляторы через 2—4 ч после заливки подвергаются первому формировочному заряду. Плотность электролита к концу заряда повышается до 1,2 г/см3.

Напряжение одного элемента аккумулятора в процессе заряда изменяется от 1,8 до 2,7 В. При отключении от зарядной сети напряжение через короткий промежуток времени понижается примерно до 2,1 В. Эта величина характеризует напряжение аккумулятора в состоянии покоя. Таким образом, нормально эксплуатируемая батарея при разряде дает в среднем напряжение 120 В.

§ 9.8. ОБСЛУЖИВАНИЕ МАЯЧНЫХ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК И ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ

К самостоятельной работе на электроустановках допускаются лица, прошедшие специальное медицинское освидетельствование и имеющие соответствующую классификационную группу по правилам и мерам электробезопасности.

Лица, допущенные к эксплуатации электроустановок, обязаны:

знать правила эксплуатации систем электроснабжения и регламентных работ на оборудовании в объеме, соответствующем занимаемой должности и выполняемым служебным обязанностям;

иметь практические навыки по эксплуатации электрооборудования;

знать электрические схемы электроустановок согласно своим служебным обязанностям;

знать инструкции по эксплуатации электроустановок и меры безопасности;

уметь пользоваться защитными средствами;

уметь практически оказывать первую помощь пострадавшим от электрического тока;

уметь пользоваться средствами тушения пожара в электроустановках.

Для обеспечения безопасности в процессе эксплуатации электроустановок применяется целый ряд технических защитных мер. Среди них: использование малых напряжений, контроль изоляции, ограждение и блокировка, защитное заземление, защитное отключение и т. д.

Наиболее безопасна работа при малых напряжениях. Поэтому во всех случаях, когда это возможно, следует применять пониженное напряжение.

Состояние изоляции в значительной мере определяет степень безопасности эксплуатации электроустановки. Для обнаружения дефектов и предупреждения замыканий на землю и коротких замыканий необходим периодический контроль изоляции. С этой целью определяется сопротивление изоляции от-

дельных участков сети линии электрических аппаратов, трансформаторов, двигателей и т. п. Сопротивление изоляции одного участка в сетях с напряжением до 1000 В должно быть не ниже 0,5 мОм. Для электрических аппаратов, машин нормы другие, поэтому они от сети отключаются и их изоляция проверяется отдельно.

Прикосновение к токоведущим частям всегда опасно. Чтобы исключить возможность прикосновения или опасного приближения к неизолированным токоведущим частям, применяются ограждения и блокировки. Используются ограждения сплошные, сетчатые, в виде кожухов, крышек и т. д. Электрические блокировки разрывают электрическую цепь специальными контактами, которые устанавливаются на дверцах ограждений, крышках кожухов и пр. С помощью защитных заземлений намеренно соединяют нетоконесущие части, которые могут случайно оказаться под напряжением.

Защитное отключение представляет собой систему защиты, автоматически отключающую электроустановку при возникновении опасности поражения человека электрическим током.

Первая помощь пострадавшему от электрического тока включает два этапа: освобождение пострадавшего от действия тока и оказание ему медицинской помощи.

Поскольку исход поражения зависит от длительности воздействия тока на человека, то очень важно быстро освободить пострадавшего от тока. Прежде всего необходимо отключить напряжение с помощью ближайшего выключателя, рубильника или иного отключающего элемента. При невозможности быстрого отключения установки необходимо принять меры к отделению пострадавшего от токоведущих частей, к которым он прикасается. Меры эти различны. Они зависят от напряжения электроустановки, окружающих условий, наличия подходящих приспособлений, предметов и т. д. В установках с напряжением до 400 В пострадавшего можно оттянуть от токоведущих частей, взявшись за его одежду, если она сухая. Пользуясь сухой палкой, можно отбросить провод. В некоторых случаях провод следует перерубить или перекусить инструментом с изолированной ручкой. В установках с напряжением свыше 400 В при отделении пострадавшего необходимо надевать диэлектрические перчатки, боты, изолирующие приспособления. Значения тока и напряжения, безопасные для человека, приведены в табл. 9.3.

Таблица 9.3

Время действия тока на человека, с

0,2

0,5

0,7

1

30

 

 

 

 

 

 

Безопасный для человека ток, мА

250

100

75

65

6

 

 

 

 

 

 

Безопасное напряжение

175

100

80

75

18

прикосновения, В

 

 

 

 

 

Во всех случаях надо следить за тем, чтобы самому не оказаться в контакте с токоведущей частью или с телом пострадавшего.

Меры помощи зависят от состояния пострадавшего после освобождения его от действия тока. Если пострадавший в сознании, но до этого был в состоянии обморока, ему следует обеспечить полный покой, наблюдать за пульсом и дыханием до прибытия врача, который должен быть немедленно вызван. Если пострадавший находится в бессознательном состоянии, но дыхание устойчиво, его следует уложить, обеспечить приток свежего воздуха, расстегнуть одежду, к носу поднести вату, смоченную нашатырным спиртом. Обеспечить полный покой до прибытия врача. Если пострадавший плохо дышит, необходимо сделать искусственное дыхание.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.