4 Курс / САЭС / Курсовая работа 1 / Курсовик по САЭС

Введение

Целью курсового проекта является закрепление и расширение теоретических знаний, путем проектирование электрической части судовых электроэнергетических систем. В проектирование входит расчет судовой электростанции и выбор генератора, расчет и выбор аппаратов управления и защиты, кабельных линий, шин распределительных устройств. Аналитика вышесказанного даст понимание работы судовых электрических станций на любых видах судов и основания для размышлений о размещении и оптимизации затрат на оборудование судна необходимым запасом электроэнергетической мощности.

Внастоящем временном отрезке можно отыскать достаточное количество судов для того, чтобы амальгамировать определённое облако познаний для осмысления и, в дальнейшем, создания почвы для проектирования судовой электрической станции. Можно понять логику позиционирования того или иного оборудования обслуживающего конкретный тип судна.

Вданном курсовом проекте в качестве базы для демонстрирования усвоенных теоретических знаний был выбран универсальный сухогруз

«Проект DCV16» (Приложение А).

Проект DCV16 (он же Kaya Pioneer) был спроектирован проектантом

«Морское Инженерное Бюро-СПб ЗАО», являющейся современной частной инженерной компанией, ориентированной на разработку наукоёмкой проектной продукции в сфере судоходства и судостроения.

В качестве строительной верфи была использована верфь Херсонского судостроительного завода с номером 08137.

Назначением данного универсального сухогруза является морская перевозка генеральных и навалочных грузов.

Дата спуска – 31.03.08.

Дата сдачи – 23.02.09.

Лист

КП 26.05.07-18КСЭ964-2022 ПЗ

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

В данном курсовом проекте предлагается рассмотреть вопрос

разработки электростанции судна «Универсальный сухогруз».

Таблица 1.1 - Перечень электрифицированных механизмов

Лист

КП 26.05.07-18КСЭ964-2022 ПЗ

1 МЕТОД РАСЁТА, РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И РЕЖИМЫ

РАБОТЫ МЕХАНИЗМОВ СУДНА

Существует большое количество разнотипных, разноразмерных судов,

со своими целями и задачами, которые, так или иначе, нуждаются в электроэнергии в определённом количестве. Типовой набор электрогенераторов, потребителей электроэнергии небольшого рыболовного судна не обеспечат электроэнергией такие суда, как танкер или газовоз. Так же в зависимости от типа судна будут меняться расположение электропотребителей на судне и их состав (Приложение А, Приложение Б соответственно). В связи с этим, на стадии проектирования судна, важным этапом является расчёт судовой электроэнергетической станции, которая будет учитывать все режима судна, в которых ему предстоит работать. При расчете мощности судовой электростанции задача сводится к правильному определению числа и мощности генераторов, которые во всех режимах работы судна должны обеспечивать бесперебойное снабжение потребителей электроэнергией.

Из существующих методов расчёта судовой электроэнергетической станции судна – аналитический и метод постоянных нагрузок (табличный),

был выбран метод постоянных нагрузок. Выбор обосновывается тем, что он обеспечивает такие преимущества как надежность, анализ работы отдельного механизма или приёмника электроэнергии в любом режиме работы судна,

возможность определения некоторых дополнительных показателей

(расчетных значений реактивной мощности, средневзвешенного коэффициента мощности и др.). Независимо от достоинств данного метода,

он всё же имеет ряд определённых недостатков, главным из которых будет его относительно невысокая точность, заключаемая в произвольном выборе некоторых коэффициентов.

Лист

КП 26.05.07-18КСЭ964-2022 ПЗ

1.1. Табличная модель имеет следующую последовательность

действий:

− Выбирается род тока СЭЭС и значение напряжения в судовой

(силовой) электрической сети.

−Намечается структурная схема главной энергетической установки судна, состав предполагаемых источников, преобразователей энергии.

−Определяются возможные нормальные и допустимые режимы работы

(непрерывная, периодическая, эпизодическая).

− Намечается однолинейная схема генерирования электроэнергии судовой электростанции с распределением групп электроприёмников и источников питания по секциям ГРЩ.

−В соответствии с заданным типом судна составляется спецификация электроприёмников с разделением по назначению и ответственности.

−Осуществляется подбор двигателя электропривода с соответствующими параметрами и характеристиками по каталогам для каждого механизма.

−В зависимости от типа и характера работы судна, намечаются характерные расчетные эксплуатационные режимы.

−Составляется таблица проектируемой электростанции для определения мощности.

−Для каждого режима определяется суммарная потребляемая мощность потребителей и мощность электростанции, необходимая для обеспечения потребности судна в электроэнергии с учетом 5% потерь в судовой сети.

−По максимальному и минимальному значениям потребляемой мощности выбирается мощность генераторов, их количество с учетом требований Регистра.

Лист

КП 26.05.07-18КСЭ964-2022 ПЗ

В настоящее время, как в отечественной, так и зарубежной проектной практике судостроения, всё больше предпочтение отдаётся электростанции переменного тока, обеспечивающей большинство судовых электроприёмников. Только в отдельных случаях для питания специальных электроприёмников используется постоянный ток. Такое решение наиболее эффективно как по экономическим, так и по техническим соображениям,

хотя при этом приходится использовать специальные устройства для питания отдельных потребителей постоянным током. Таким образом, в большинстве случаев, отдают предпочтение простым, надёжным и дешёвым трёхфазным асинхронным двигателям с короткозамкнутым ротором. По сравнению с ДПТ они в 2-4 раза дешевле, поскольку имеют меньшие габариты (на 25-30)

и легче на 30-40.

Решающим фактором для выбора рода тока являются требования,

предъявляемые судовыми приемниками электроэнергии: электроприводами,

электронагревательными приборами, электроосвещением, приборами управления и т.д. Регистр же рекомендует использовать на судах переменный род тока, за исключением случаев, когда мощность грузовых механизмов превышает 60% от общей установленной мощности потребителей.

Исходя из выше сказанного, в данном курсовом проекте выбор склоняется в пользу переменного тока, так как переменный ток имеет простоту преобразования уровней напряжения, возможность питания от береговой сети, унификацию с промышленным оборудованием.

1.2.Распределение механизмов по назначению.

В исходных данных задания все судовые электроприемники разбиты на определенные группы:

вспомогательные механизмы машинно-котельного отделения;

вспомогательные механизмы главного двигателя;

палубные механизмы;

Лист

КП 26.05.07-18КСЭ964-2022 ПЗ

устройства кондиционирования воздуха и вентиляции;

технологическое оборудование;

холодильные установки;

средства связи и навигационные приборы;

хозяйственные и бытовые установки;

системы освещения;

подруливающее устройство;

другое оборудование.

1.3. Деление механизмов на группы по назначению и

ответственности.

В исходных данных задания судовые приемники уже разбиты по назначению на следующие группы:

К первой группе относятся приемники электроэнергии, от которых зависит безопасность мореплавания и перерыв в питании которых может привести к аварии судна и гибели людей. К ним относятся ОО:

системы управления курсом судна;

средства радиосвязи;

навигационные приборы и устройства;

аварийные пожарные и осушительные насосы;

сигнально-отличительные огни;

аварийное освещение;

аварийная и другие виды сигнализации и др.

Ввиду большой ответственности приемников электроэнергии первой категории, питание их должно обеспечиваться от двух независимых источников.

К приемникам второй категории относятся механизмы, от которых зависит движение судна, управление им, работа главной энергетической установки и сохранность груза. К ним относятся ОП:

Лист

КП 26.05.07-18КСЭ964-2022 ПЗ

механизмы МКО — масляные, топливные и охлаждающие насосы, сепараторы топлива и масла, компрессоры пускового воздуха, и др.

вспомогательные пожарные и водоотливные насосы;

промысловое оборудование и технологические установки

промысловых судов;

различное специальное оборудование в соответствии с назначением судна.

Для них в СЭЭС также должно быть предусмотрено бесперебойное электроснабжение, как в нормальных режимах судна, так и в аварийных (при работе основной электростанции). Перерыв в питании для этой категории приемников электроэнергии в соответствии с требованиями Регистра разрешается на время ввода в работу резервной линии питания или аварийного источника электроэнергии, но время ввода при этом не ограничивается.

К третьей категории относят группу малоответственных или неответственных судовых приемников электроэнергии МО:

механизмы камбуза;

система отопления и кондиционирования воздуха;

бытовая и трюмовая вентиляция;

мастерскую и др.

Для этой группы приемников электроэнергии возможен значительный перерыв питания при перегрузках генераторов СЭЭС, на время ликвидации аварий, ремонта оборудования и т.п. При недопустимых перегрузках в СЭЭС эти приемники электроэнергии могут быть просто выведены из работы и тем самым достигается снижение загрузки работающих ГА. Поэтому при разработке схемы ОГ и РЭ рекомендуется все приемники электроэнергии третьей категории или их часть выносить на одну или несколько отдельных секций сборных шин, которые подключаются к сборным шинам ГРЩ через контакторы или другие коммутационные аппараты.

Лист

КП 26.05.07-18КСЭ964-2022 ПЗ

Разделение судовых электроприемников по степени важности

учитывается позднее при разработке принципиальной схемы генерирования

и распределения электроэнергии.

1.4.Режимы работы электродвигателей судовых потребителей.

Определение режимов работы электроприемников по продолжительности и одновременности (в случае наличия нескольких одинаковых) осуществляется в зависимости от режима работы судна.

Непрерывно (длительно) работающими (обозначается буквами НР),

являются однократно подключаемые приемники, время работы которых соответствует продолжительности рассматриваемого эксплуатационного режима (в суточном режиме их работа длится в течении более 10 часов).

Коэффициент загрузки при таком режиме равен диапазону 0,7-1.

Периодически работающими (ПР), являются многократно подключаемые приемники, суммарное время работы которых более 10

часов, но менее 100% от продолжительности режима (в суточном режиме более 2,5, но менее 24 часов). Коэффициент загрузки при таком режиме равен диапазону 0,4-0,6.

Эпизодически работающими (ЭР), являются однократно или многократно подключаемые приемники, суммарное время работы которых менее 10% от продолжительности режима (в суточном режиме 2,5 ч и меньше). Коэффициент загрузки при таком режиме равен диапазону 0-0,4.

В результате определения режимов работы электроприемников заполняется столбец (Приложение Б) «Режим работы приёмника».

Лист

КП 26.05.07-18КСЭ964-2022 ПЗ

1.5.Выбор характерных режимов работы судна.

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

Правила Регистра предписывают, что при расчёте мощности судовой электростанции для определения её наибольшей и наименьшей загрузки,

кроме режимов, предписываемых Регистром, в таблице нагрузок

(Приложение Б) необходимо представить все режимы, рассматриваются также характерные режимы, охватывающие рейсовый (технологический)

цикл работы именно данного типа судна. В соответствии с заданием на курсовой проект рассматриваются следующие режимы для грузовых транспортных судов (универсального сухогруза):

−ходовой режим;

−маневровый режим (съёмка с якоря);

−стоянка в порту с грузовыми операциями (с использованием грузовых механизмов судна);

−стоянка в порту без грузовых операций;

−аварийный режим при работе аварийном генераторе.

При заполнении табличной модели необходимо ясно представлять, в

каких режимах, и с какой загрузкой работают различные судовые приёмники электроэнергии (ПЭ). Очевидно, что не все эти приёмники работают одновременно и одинаково длительно. В соответствии с заданием исходим из следующих положений:

− В ходовом режиме работает подавляющее количество ПЭ, за исключением аварийных, резервных, швартовных, погрузочных,

спасательных и других специализированных средств. Работают механизмы,

обеспечивающие главную энергетическую установку и движение судна.

Действуют средства судовождения и связи. При этом работают система

Лист

КП 26.05.07-18КСЭ964-2022 ПЗ