4 Курс / САЭС / Курсовая работа 1 / Курсовик по САЭС
.pdf
кондиционирования и другие бытовые приборы и устройства, создаётся комфорт для экипажа.
− В режиме манёвров, съёмки с якоря и швартовки работает главная судовая энергетическая установки, якорно-подъёмные и швартовные устройства, на судне находится весь экипаж, и судно полностью подготовлено к ходовому режиму. Этот режим, как правило, является кратковременным. В режиме манёвров для обеспечения безопасности мореплавания обычно в работу вводится дополнительный генератор,
создающий необходимый резерв мощности в СЭЭС. Поэтому при большом количестве расчётный режимов при определении мощности судовой электростанции режим манёвров допускается не рассматривать.
− В режиме стоянки с грузовыми операциями на судне находится большая часть экипажа, которую необходимо обеспечить нормальными условиями обитаемости. В случае, если грузовые операции производятся на рейде или районе промысла, то работают все погрузочно-
разгрузочные средства (краны, грузовые лебёдки и др.). Следует отметить,
что в порту грузовые операции, как правило, осуществляются средствами порта.
− В режиме стоянки судна без грузовых операций находится небольшая часть экипажа, которая, которая может заниматься профилактическим ремонтом и осмотром. При этом работает незначительное количество ПЭ, а именно: средства освещения и отопления, станочное оборудование, часть камбузного оборудования, средств связи, общесудовых систем. Механизмы силовой установки и палубные в режиме стоянки обычно не работают. В этом режиме нагрузка электростанции, как правило, является наименьшей. Для обеспечения ПЭ в режиме стоянки без грузовых операций иногда прибегают к установке специального стояночного генератора или получают питание с берега, чтобы исключить нерациональную работу более мощных генераторов имеющихся на судне.
Лист
КП 26.05.07-18КСЭ964-2022 ПЗ
Изм Лист |
№ докум. |
Подп Дата |
− В аварийном режиме работы от АДГ в эксплуатации находятся только особо-ответственные потребители, для обеспечения борьбы за живучесть судна. Данный режим продолжается в течение короткого промежутка времени, в течение которого используется отдельный аварийный генераторный агрегат.
Лист
КП 26.05.07-18КСЭ964-2022 ПЗ
Изм Лист |
№ докум. |
Подп Дата |
2 СОСТАВЛЕНИЕ ТАБЛИЧНОЙ МОДЕЛИ СЭЭС ДЛЯ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ |
ТРЕБУЕМОЙ |
МОЩНОСТИ |
ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ (ПРИЛОЖЕНИЕ Б)
2.1. Состав и содержание табличной модели СЭЭС.
В первой графе, «Наименование группы и приёмника электроэнергии»,
приведены наименования групп приёмников электроэнергии, их нумерация и сами приёмники с буквенным обозначением, входящие в их состав. Для примера расчёта выбираем группу под номером 4: «Механизмы,
обеспечивающие работу главного двигателя», потребитель «а» - насос
забортной воды.
Во второй графе, «Степень ответственности», приведена степень ответственности приёмника электроэнергии. Вышеуказанный потребитель входит в состав ОП – ответственных потребителей, от которых зависит движение судна, управление им, работа главной энергетической установки и сохранность груза.
Втретьей графе, «Количество приёмников» приводится количество приёмников данного типа. В нашем случае, таких приёмников 2.
Вчетвёртой, пятой и шестой графах, «Мощность номинальная»,
указываются мощности:
− согласно исходным данным, на валу механизма:
P |
=17,50 |
мех |
|
кВт
;
−с учётом добавочного коэффициента 1, 05 для запаса мощности, на валу электродвигателя:
P |
=17, 50 1, 05 =18, 38 |
ЭД |
|
кВт
;
−согласно выбранному электродвигателю из каталогов производителей:
Лист
КП 26.05.07-18КСЭ964-2022 ПЗ
Изм Лист |
№ докум. |
Подп Дата |
P |
= 20 кВт |
. |
кат |
|
В седьмой графе, «Тип ЭД», указывается тип электродвигателя,
выбранного из каталогов производителей: ДМ180М2.
В восьмой графе, «Коэффициент мощности» приводится коэффициент
мощности из паспорта выбранного электродвигателя:
cos = 0.74 |
. |
|
В девятой графе, «КПД», заносится КПД двигателя в относительных единицах:
=
0.9
.
В десятой графе, «Коэффициент значение коэффициента использования определяется следующим соотношением:
использования ЭД»,
электродвигателя |
K |
|
приводится
1 , который
|
|
P |
|
17, 5 |
|
К |
= |
мех |
= |
|
= 0, 95. |
1 |
|
P |
|
18, 38 |
|
|
|
|
|
||
|
|
ЭД |
|
|
|
В одиннадцатой и двенадцатой графе «Суммарная установленная мощность», указываются значения активной мощности в киловаттах, и
реактивной в киловольт-амперах реактивных соответственно. Их расчёт заключается в следующем:
P = n P |
= 2 20 = 6,72 кВт; |
|
а |
кат |
|
Qy = n Pкат tan(arccos(cos )) = 2 20 tan(arccos(0.74)) = 36,36 кВАР.
В тринадцатой графе, «Режим работы приёмника», приведены режимы, в которых работают все потребители электроэнергии на судне. Для примера расчёта выбранного потребителя выбираем «маневровый» режим судна. Выбранный потребитель, в этом режиме судна, будет входить в режим
НР – непрерывной работы, являясь однократно подключаемым приемником,
время работы которого соответствует продолжительности рассматриваемого эксплуатационного режима, т.е. в приведённом случае – более 10 часов.
В четырнадцатой графе, «Коэффициент загрузки механизма», указан коэффициент загрузки механизма, согласно режиму работы приёмника в
Лист
КП 26.05.07-18КСЭ964-2022 ПЗ
Изм Лист |
№ докум. |
Подп Дата |
|
данном режиме работы судна. Для приведённого насоса забортной воды он |
||||||||||||||||||||||||||||
|
будет равен K2 |
= 0,8 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В пятнадцатой графе, «Коэффициент загрузки ЭД», рассчитывается |
|||||||||||||||||||||||||||
|
коэффициент загрузки электродвигателя в данном режиме судна при данном |
||||||||||||||||||||||||||||
|
режиме работы приёмника по формуле: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
K |
|
K |
2 |
= 0,95 0,8 = 0, 76. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
В шестнадцатой графе, «Коэффициент одновременности работы», |
|||||||||||||||||||||||||||
|
приведены значения коэффициента одновременности Ко |
приемников |
|||||||||||||||||||||||||||
|
электроэнергии. Коэффициент одновременности Ко |
определяется |
|||||||||||||||||||||||||||
|
отношением количества работающих электродвигателей в данном режиме к |
||||||||||||||||||||||||||||
|
числу установленных: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
|
= |
n |
раб |
= |
1 |
= 0,5. |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
n |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
уст |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В семнадцатой графе, «КПД приёмника в режиме», для насоса |
|||||||||||||||||||||||||||
|
забортной воды КПД будет равно: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
= |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
= 0,87. |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
||||
|
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
1+ K |
|
|
1 |
|
|
|
1+ 0, 76 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
1+ |
|
−1 |
|
|
|
|
|
1 |
+ |
|
|
−1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
H |
|
2K3 |
|
0, 9 |
|
2 0, 76 |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
В восемнадцатой графе, «Коэффициент мощности приёмника в |
|||||||||||||||||||||||||||
|
режиме», коэффициент мощности приёмника в режиме рассчитывается |
||||||||||||||||||||||||||||
|
следующим образом: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
cos = |
|
|
|
|
K |
3 |
|
|
|
= |
|
|
|
0, 76 |
|
|
= 0, 64. |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
K |
|
|
|
|
|
|
|
0, 76 |
+tg |
0, 74 |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
3 |
+tg |
H |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
В девятнадцатой и двадцатой графах, «Потребляемая расчётная |
|||||||||||||||||||||||||||
|
мощность», осуществляется разделение суммарной потребляемой мощности |
||||||||||||||||||||||||||||
|
на активную и реактивную, которые рассчитываются соответственно: |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
P = PH n K |
3 |
K |
o |
= |
20 2 0, 76 0,5 =17,56 |
кВт; |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,87 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
Q = P tan 1 |
=17,56 tan(0,64) =12,63 кВАР. |
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лист |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КП 26.05.07-18КСЭ964-2022 ПЗ |
||||||||||||||
Изм |
Лист |
№ докум. |
Подп |
Дата |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для каждого режима судна определяется суммарное значение потребляемой активной и реактивной мощности сначала в отдельности для непрерывно, периодически и эпизодически работающих приемников. Для
«механизмы, обеспечивающие работу главного двигателя: а) насос
забортной воды» в режиме «маневровый режим»:
P |
= P |
+ P |
+ P |
+ |
= 411,60 |
кВт; |
HPi |
HP1 |
HP2 |
HP3 |
|
|
|
P |
= P |
+ P |
+ P |
+ |
= 220, 45 |
кВт; |
ПPi |
ПP1 |
ПP2 |
ПP3 |
|
|
|
P |
|
= P |
|
+ P |
+ P |
+ |
= 37,94 |
кВт; |
ЭPi |
ЭP1 |
ЭP2 |
ЭP3 |
|
|
|
||
Q |
= Q |
+Q |
+Q |
+ |
= 332,83 |
кВАР; |
||
HPi |
|
HP1 |
|
HP2 |
HP3 |
|
|
|
Q |
= Q |
+Q |
+Q |
+ |
=179,77 |
кВАР; |
|
ПPi |
ПP1 |
|
ПP2 |
ПP3 |
|
|
|
Q |
= Q |
|
+Q |
+Q |
+ |
= 33, 07 |
кВАР. |
ЭPi |
ЭP1 |
ЭP2 |
ЭP3 |
|
|
|
|
Далее определяется суммарная активная и реактивная мощность,
потребляемая всеми приемниками в данном режиме с учётом коэффициента одновременности. Для вышеуказанного потребителя при «маневровом
режиме»:
P |
= |
( |
P |
+ P |
) |
K |
0 |
= (411, 6 + 220, 45) 0,9 = 568,85 |
кВт; |
||
ΠΣ |
|
HPi |
ΠP |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
Q |
= |
( |
Q |
+ Q |
) |
K |
0 |
= (332,83 +179, 77) 0,9 = 461, 34 |
кВАР. |
||
ΠΣ |
|
|
HPi |
ΠP |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
При определении требуемой мощности судовой электростанции нагрузка эпизодически работающих приемников обычно не учитывается. Ее значение необходимо учитывать только при проверке перегрузочной
способности генератора.
Определяется суммарная активная и реактивная мощность,
потребляемая приемниками с учетом потерь электроэнергии в судовой
электрической сети (5%) и |
значения заносятся в таблицу. Для |
||
«маневренного режима»: |
|
|
|
P |
=1, 05 P |
=1, 05 568,85 = 597,30 |
кВт; |
ΠP |
ΠΣ |
|
|
Σ |
|
|
|
QΠP |
=1,05 QΠΣ =1,05 461,34 = 484, 41 |
кВАР. |
|
Σ |
|
|
|
Определяется полная суммарная мощность приемников в режиме:
Лист
КП 26.05.07-18КСЭ964-2022 ПЗ
Изм Лист |
№ докум. |
Подп Дата |
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
ΠPΣ |
= P2 |
+ Q2 |
= 597, 302 + 484, 412 = 754, 72 BA. |
|||
|
|
ПPΣ |
ΠPΣ |
|
|
|
|
Определяется средневзвешенный коэффициент мощности:
|
|
|
|
|
P |
|
597,30 |
|
||
|
cos |
|
|
=1, 04 |
|
ΠPΣ |
=1, 04 |
|
|
= 0,83. |
|
cp |
S |
|
754, 72 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
ПPΣ |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если значение |
cos |
cp |
окажется равным 0,8 |
(номинальное значение |
||||||
|
|
|||||||||
коэффициента мощности большинства отечественных генераторов равно 0,8)
или более его, то следующий далее выбор генераторов производится по активной мощности.
При значении |
cos |
cp |
менее 0,8 выбор генераторов производится по |
|
полной мощности. Дальнейшие расчеты производим аналогично, данные расчетов представлены в Приложении Б.
2.2. Выбор числа и единичной мощности генератора.
Поскольку выбор генераторов в значительной степени определяет не только технико-экономические показатели СЭЭС, но и живучесть судна безопасность его мореплавания, то при выполнении этой проектной процедуры необходимо учитывать требования Правил Морского Регистра,
например: «На каждом судне должен быть предусмотрен основной источник электрической энергии, обеспечивающий питание всего необходимого оборудования судна. Такой источник должен состоять, по крайней мере, из двух генераторов с независимым приводом».
Кроме того, многолетний опыт проектирования и эксплуатации судов определил изложенные ниже положения и принципы, которыми также следует руководствоваться при выборе генераторов:
− Число и мощность выбираемых генераторов должны обеспечивать их возможно более полную загрузку в каждом из режимов работы судна. Особенно это касается наиболее продолжительных режимов,
таких как «ходовой». Она должна составлять 70-90% номинальной. При
Лист
КП 26.05.07-18КСЭ964-2022 ПЗ
Изм Лист |
№ докум. |
Подп Дата |
работе в кратковременных режимах, таких как «аварийный» нагрузка ДГ может быть снижена.
На современных судах существенную помощь в решении этой задачи оказывают средства автоматики, обеспечивающие разумное сочетание числа и мощности работающих генераторов с числом и мощностью включенных приёмников. Для этого предусматриваются специальные устройства, которые при изменении нагрузки осуществляют автоматическое включение и отключение не только генераторов, но и приёмников. При этом задаётся приоритетность приёмников в различных режимах.
− Количество генераторов СЭС в большинстве случаев составляет от двух до четырёх, при этом нормальной является продолжительная параллельная работа двух или трёх генераторов, а один находится в резерве.
Целесообразно выбирать генераторы одного типа, что обеспечивает взаимозаменяемость деталей и узлов генераторов, а также облегчает их ТО.
− Для обеспечения ходового и авариного режимов, как наиболее напряжённых, в составе СЭЭС должен быть предусмотрен резервный агрегат, мощность которого позволила бы заменить любой из генераторов при его выходе из строя. При этом суммарная мощность оставшихся в работе генераторов должна обеспечивать нормальный пуск самого мощного ЭД.
Для выбора числа и единичной мощность генераторов используют результаты расчёта нагрузки СЭС во всех режимах работы. Общую установленную мощность генераторов находят по режиму с наименьшим значением нагрузки, после чего приступают к выбору количества и мощности генераторов в каждом режиме.
Учитывая вышесказанное, для выбора единичного генератора необходимо рассчитать минимальную загрузку СЭС, для подбора генератора соответствующий требованиям минимального запаса мощности.
Минимальная нагрузка СЭС по полной мощности, в режиме «стоянка в порту без грузовых операций», составляет:
Лист
КП 26.05.07-18КСЭ964-2022 ПЗ
Изм Лист |
№ докум. |
Подп Дата |
S = 242 кВА.
С помощью суммарной же мощности в самом загруженном режиме,
определим необходимое количество генераторов для обеспечения СЭС и создания запаса мощности:
S = 637 кВА.
На основании расчётов мощностей самого слабо загруженного и самого нагруженного режимов, выбираем генератор TTD 350TS со следующими характеристиками:
−Мощность, P: 250 кВт;
−Частота оборотов, n: 1500 об/мин;
− Частота питающей сети, |
|
: 50 Гц. |
|
2.3. Выбор мощности генератора аварийной электростанции.
Аварийная судовая электростанция предназначена для электроснабжения особо ответственных приёмников электроэнергии при возникновении аварийного состояния основной электростанции. При выборе аварийной судовой станции следует также руководствоваться требованиями Регистра например, такими, как:
− На каждом самоходном судне должен быть установлен автономный аварийный источник электрической энергии. Такой источник не требуется на судах, на которых основным источником электроэнергии являются аккумуляторные батареи, при условии, что, по крайней мере, одна из установленных батарей по ёмкости и расположению отвечает требования,
предъявляемым к аварийному источнику.
− Мощность аварийного источника должна быть достаточной для питания всех потребителей, одновременная работа которых требуется для безопасности плавания в случае аварии.
Лист
КП 26.05.07-18КСЭ964-2022 ПЗ
Изм Лист |
№ докум. |
Подп Дата |
− Должно быть предусмотрено устройство для испытания всей
аварийной установки вместе с устройствами автоматического пуска дизель-
генератора.
−Аварийные источники электрической энергии должны иметь защиту только от коротких замыканий.
−Аварийный распределительный щит должен быть установлен как можно ближе к аварийному источнику электрической энергии.
−Если аварийным источником электрической энергии является,
дизель-генератор, аварийный распределительный щит (АРЩ), все пусковые и зарядные устройства, а также стартерные аккумуляторные батареи должны устанавливаться в одном помещении с дизель-генератором.
На судах валовой вместимостью более 300 рег. т устанавливают аварийные генераторы с автоматическим вводом их в работу при исчезновении напряжения на шинах главного распределительного щита
(ГРЩ). В качестве аварийного агрегата применяют аварийный дизель-
генератор (АДГ), как правило, со стартерным пуском от аккумуляторной батареи.
Полная мощность потребителей, которые будут введены в работу в аварийном режиме, составляет:
S =187 кВА.
С учётом вышеуказанных требований и суммарной мощности потребителей в аварийном режиме, выбираем аварийный дизель-генератор АД-200-Т400, который имеет следующие характеристики:
−Мощность, P: 200 кВт;
−Частота оборотов, n: 1500 об/мин;
− Частота питающей сети, |
|
: 50 Гц. |
|
Лист
КП 26.05.07-18КСЭ964-2022 ПЗ
Изм Лист |
№ докум. |
Подп Дата |