4 Курс / САЭС / Курсовая работа 2 / На печать / Курсовик по САЭС

Введение

Целью курсового проекта является закрепление и расширение теоретических знаний, путем проектирование электрической части судовых электроэнергетических систем. В данной курсовом проекте будет произведен расчёт электростанции судна по различным режимам эксплуатации, спроектирована однолинейная схема распределения электроэнергии, а также будут выбраны: сечения кабелей судовой сети, коммутационно-

защитная аппаратура, контрольно-измерительная аппаратура, а также тип, число и мощность генераторных агрегатов судовой электростанции.

Подробный анализ вышесказанных действий даст понимание о работе судовых электрических станций на любых видах судов, о размещении и оптимизации затрат на оборудование судна необходимым запасом электрической мощности.

Тип судна, рассматриваемый в качестве примера, был выбран Средний Рыболовный Траулер Морозильный типа «Невельск» (Приложение А).

Проект «Невельск» (он же R-9104), строился на норвежской судоверфи "Sterkoder"

по заказу МРХ СССР. Траулер предназначен для рыбного промысла донным или пелагическим тралами, выработка мороженной продукции (потрошенной обезглавленной и филе) и рыбной муки, хранение и передача продукции на транспортные суда или доставка на берег.

Год начала постройки судов данного типа: - 1989

Год окончания постройки судов данного типа: - 1992

Завод строитель: "Sterkoder", Kristiansund, Норвегия

Лист

КП 26.05.07-21КСЭ1057-2024 ПЗ

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

В данном курсовом проекте будет вестись разработка СЭЭС судна типа «СРТМ».

Таблица 1.1 - Перечень электрифицированных механизмов

1 Расчет нагрузки электростанции по режимам работы судна

1.1 Общие сведения по расчётам нагрузки электростанции

Расчёт загрузки судовой электростанции ведется с использованием аналитического метода постоянных нагрузок, он основан на составлении табличных изделий, отражающих изменение нагрузок отдельных приемников электроэнергии (ПЭ) в различных режимах эксплуатации судна.

Табличный метод расчёта мощности включает в себя следующее:

•выбор рода тока судовой электроэнергетической системы и значение напряжения в судовой электрической сети;

•создание структурной схемы главной энергетической установки судна;

•определение возможных и допустимых режимов работы;

•создание однолинейной схемы генерирования электроэнергии судовой электростанции;

•определение для всех механизмов по каталогам двигатель электропривода со всеми соответствующими параметрами и характеристиками;

•составление спецификации всех электроприемников с их разделением по

назначению;

•определение для каждого режима суммарной потребляемой мощности всех потребителей и мощность электростанции, необходимой для обеспечения потребностей судна в электроэнергии с учётом 5% потерь в судовой сети;

•выбор по наибольшим и наименьшим значениям потребляемой мощности единичной мощности генераторов и их количество с учётом требований Регистра к их нагрузке;

Во время расчёта мощности судовой электростанции главная цель состоит в том,

чтобы правильно определить мощность и число генераторных агрегатов. Ведь они должны обеспечивать судну безостановочное снабжение потребителей электроэнергией во всех возможных режимах работы судна, учитывая при этом максимально допустимую величину загрузки генераторных агрегатов.

Мощность судовой электростанции так же зависима от следующих факторов:

•От типа и назначения нашего судна;

•От его водоизмещения;

•От мощности его главной энергетической установки;

Лист

КП 26.05.07-21КСЭ1057-2024 ПЗ

•От соблюдения дополнительных условий комфортности, а именно наличие на судне систем кондиционирования, вентиляции, и оснащенности камбуза и т.д;

•От района плавания судна;

•От состава и мощности прочих механизмов и судовых электроприемников;

1.2Выбор рода тока судовой электроэнергетической установки и её параметров

На судах РФ разрешается применять как постоянный, так и переменный ток, поэтому род тока обычно принято определять на основе технико-экономических сравнений различных вариантов. Самым главным фактором для выбора рода тока являются требования, предъявляемые судовыми приемниками электроэнергии: электроприводами,

электронагревательными приборами, электроосвещением, приборами управления и т.д.

Род тока СЭС определяется родом тока подавляющего большинства приемников.

Немногие приемники другого рода тока в этом случае будут получать питание через преобразователи. Для электронагревателей и освещения с использованием ламп накаливания род тока не имеет значения. Для работы приборов управления судном, такими как машинные и рулевые указатели, использующие сельсины – необходим переменный ток.

Его также удобнее использовать для питания радиостанции и радионавигационных приборов. Электродвигатели постоянного тока с асинхронными электродвигателями при одном и том же токе развивают большой пусковой момент, и позволяют более простыми способами регулировать частоту вращения. Эти двигатели обычно используют для привода механизмов с частыми пусками при большом начальном сопротивлении. В этом случае основное число электродвигателей на судне составляют двигатели постоянного тока.

Постоянный ток имеет не только положительные качества, но и свои недостатки. В

условиях влажности постоянный ток снижает качество электро-изоляции. В сетях, где протекает постоянный ток, появляются блуждающие токи и токи утечки, предвещающие коррозию. При переменном токе полную характеристику рода тока определяют по его частоте, а иногда и по форме кривой напряжения.

В настоящее время на судах используется в основном переменный ток, частотой

50Гц, это позволяет унифицировать оборудование. На скоростных судах широко применяется постоянный ток, но использование переменного тока с частотой 400Гц, весьма перспективно, т.к. позволяет уменьшить габаритные размеры и массу электрооборудования и стоит дешевле, а это важно для судов на подводных крыльях и воздушной подушке.

Переменный ток на СЭЭС можно получить при одно -и многофазной системах напряжения

Лист

КП 26.05.07-21КСЭ1057-2024 ПЗ

по сравнению с однофазной имеет преимущество, что позволяет получить вращающееся магнитное поле, положенное в основу работы асинхронных электродвигателей.

В данном курсовом проекте я выбираю переменный ток из-за того, что СЭЭС дает возможность преобразовать напряжение с помощью трансформаторов; разделять СЭЭС с помощью трансформаторов на отдельные электрические не связанные друг с другом части силовой и осветительной сети; получать электроэнергию от береговой сети без преобразователей; повысить уровень унификации судового электрооборудования с электрооборудованием общего применения, возможность прямого пуска АД, что снижает стоимость и упрощает их пускорегулирующую аппаратуру.

Так же правилами морского регистра предписывается установленное в РФ Государственным стандартом частота 50 Гц для электроприемников общепромышленного назначения. Напряжение электростанции принимаем 400 В, т.к. отечественные генераторы выпускаются на напряжение 400 В.

1.3 Разделение механизмов на группы по назначению и ответственности

В исходных данных курсового проекта судовые электро-потребители разбиты на определенные группы назначения:

•вспомогательные механизмы машинно-котельного отделения;

•вспомогательные механизмы главного двигателя;

•палубные механизмы;

•устройства кондиционирования воздуха и вентиляции;

•технологическое оборудование;

•холодильные установки;

•средства связи и навигационные приборы;

•хозяйственные и бытовые установки;

•системы освещения;

•подруливающее устройство;

•другое оборудование.

Так же в исходных данных задания судовые электро-приемники разбиты по степени ответственности 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.

Лист

КП 26.05.07-21КСЭ1057-2024 ПЗ

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:

•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

Лист

КП 26.05.07-21КСЭ1057-2024 ПЗ

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.

Разделение судовых электро-приемников по степени важности учитывается позднее при разработке принципиальной схемы генерирования и распределения электроэнергии.

1.4 Режимы работы электродвигателей судовых потребителей

Определение режимов работы электро-приемников 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 электро-приемников заполняется столбец (Приложение Б) «Режим работы приёмника».

1.5 Выбор характерных режимов работы судна

Мощность, потребляемая судовыми потребителями и прочими устройствами, не является постоянной, а способна изменяться в зависимости от разных режимов работы судна.

При составлении таблицы нагрузок правилами регистра примечается, что необходимо учитывать и представлять все режимы работы судно, для определения

Лист

КП 26.05.07-21КСЭ1057-2024 ПЗ

наибольшей и наименьшей загрузки судовой электросети. Так же в таблице нагрузок необходимо представить характерные режимы, охватывающие рейсовый

(технологический) цикл работы именно данного типа судна.

В соответствии с заданием на курсовой проект рассматриваются следующие режимы для Среднего Рыболовного Траулера Морозильного типа:

ходовой режим;

маневровый режим (съёмка с якоря);

ходовой режим (промысловый);

стоянка в порту с грузовыми операциями;

стоянка в порту без охлаждения трюма;

аварийный режим при работе аварийного генератора.

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:

1. В промысловом режиме работает подавляющее количество ПЭ, за исключением аварийных, резервных, швартовных, погрузочных, спасательных и других специализированных средств. Работают траловые лебедки и компрессоры рефрижераторных установок, также работают механизмы, обеспечивающие главную энергетическую установку и движение судна, действуют средства судовождения и связи.

При этом работают система кондиционирования и другие бытовые приборы и устройства,

создается комфорт для экипажа.

2.В режиме хода на промысел на судне находится большая часть экипажа. При этом работает незначительное количество ПЭ, а именно: рулевое устройство, средства освещения и отопления, оборудование кондиционирования, средства связи, общесудовых систем. В этом режиме нагрузка электростанции, как правило, является наименьшей для обеспечения ПЭ в режиме движения судна.

3.В режиме ход с промысла, работает главная судовая энергетическая установка, на судне находится весь экипаж. Работает все рыбообрабатывающее оборудование и рефрижераторы трюмов. Также работают все системы, обеспечивающие движение судна.

4.В режиме стоянки в порту без грузовых операций на судне находится большая часть экипажа, которую необходимо обеспечить нормальными условиями обитаемости. В режиме стоянки с грузовыми операциями к выше указанному режиму

подключаются еще грузовые лебедки для проведения грузовых операций.

Лист

КП 26.05.07-21КСЭ1057-2024 ПЗ

5.В маневровом режиме с включенной морозильной установкой работает практически все электрическое оборудование. Так же здесь еще подключается подруливающее устройство.

6.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 26.05.07-21КСЭ1057-2024 ПЗ