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

В десятой и одиннадцатой графе «Суммарная установленная мощность»,

указываются значения активной мощности в киловаттах, и реактивной в киловольт-амперах

соответственно. Их расчёт заключается в следующем:

= кат = 2 5,50 = 11 кВт;

= кат tan(arccos( )) = 2 5,50 tan(arccos( 0.74)) = 10 кВАР;

Вдвенадцатой 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.

Втринадцатой графе, «Коэффициент загрузки механизма», указан коэффициент загрузки механизма, согласно режиму работы приёмника, в данном режиме работы судна.

Для приведённого насоса забортной воды он будет равен K2 0,8 .

В четырнадцатой графе, «Коэффициент загрузки ЭД», рассчитывается коэффициент загрузки электродвигателя в данном режиме судна при данном режиме работы приёмника по формуле:

1 ∙ 2 = 0,82 ∙ 0,8 = 0,656;

В пятнадцатой 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:

0 = раб = 1 = 0,5;

уст 2

В шестнадцатой графе, «КПД приёмника в режиме», для насоса забортной воды КПД будет равно:

В семнадцатой графе, «Коэффициент мощности приёмника в режиме»,

коэффициент мощности приёмника в режиме рассчитывается следующим образом:

Лист

КП 26.05.07-21КСЭ1057-2024 ПЗ

В восемнадцатой и девятнадцатой графах, «Потребляемая расчётная мощность»,

осуществляется разделение суммарной потребляемой мощности на активную и реактивную, которые рассчитываются соответственно:

= ′∙ ∙ 3 ∙ = 5,50∙20,82 ∙ 0,65 ∙ 0,5 = 4,36 кВт;

= ∙ 1 = 4,36 ∙ tan(0,58) = 3,31 кВАР;

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»:

∑= 1 + 2 + 3+. . . = 238,76 кВт;

∑П = П1 + П2 + П3+. . . = 72,69 кВт;

∑Э = Э1 + Э2 + Э3+. . . = 5,17 кВт;

∑= 1 + 2 + 3+. . . = 156,39 кВАР;

∑П = П1 + П2 + П3+. . . = 59,71 кВАР;

∑Э = Э1 + Э2 + Э3+. . . = 4,43 кВАР;

Далее определяется суммарная активная и реактивная мощность, потребляемая всеми приемниками в данном режиме с учётом коэффициента одновременности. Для вышеуказанного потребителя при «маневровом режиме»:

ПΣ = (Σ + Σ П ) ∙ 0 = (238,76 + 72,69) ∙ 0,9 = 280,31 кВт;ПΣ = (Σ + Σ П ) ∙ 0 = (156,39 + 59,71) ∙ 0,9 = 194,49 кВАР;

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»:

= 1,05 ∙ ПΣ = 1,05 ∙ 280,31 = 294,32 кВт;

= 1,05 ∙ ПΣ = 1,05 ∙ 194,49 = 204,21 кВАР;

Определяется полная суммарная мощность приемников в режиме:

ПΣ = √ П2Σ + П2Σ = √294,322 + 204,212 = 352,78 кВА;

Определяется средневзвешенный коэффициент мощности:

ср = 1,04 ∙ ПΣ = 1,04 ∙ 294,32 = 0,88 ;

ПΣ 352,78

Лист

КП 26.05.07-21КСЭ1057-2024 ПЗ

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,

всоставе 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:

Σ = 74,60 кВА;

Спомощью суммарной же мощности в самом загруженном режиме (ходовой режим

–промысловый), определим необходимое количество генераторов для обеспечения СЭС и создания запаса мощности:

Σ = 449,03 кВА;

На основании расчётов мощностей самого слабо загруженного и самого нагруженного режимов, выбираем генератор МСК 500-1000 со следующими характеристиками:

Мощность активная, P: 400 кВт;

Частота оборотов, n: 1000 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:

Лист

КП 26.05.07-21КСЭ1057-2024 ПЗ

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.

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, а так же ручным запуском.

Полная мощность потребителей, которые будут введены в работу в аварийном режиме, составляет:

Σ = 70,29 кВА;

С учётом вышеуказанных требований и суммарной мощности потребителей в аварийном режиме, выбираем аварийный дизель-генератор МСК 92-4-1500, который имеет следующие характеристики:

Мощность, P: 100 кВт;

Частота оборотов, n: 1500 об/мин;

Частота питающей сети, : 50 Гц.

Лист

КП 26.05.07-21КСЭ1057-2024 ПЗ

3 Разработка принципиальной электрической схемы генерирования и распределения электроэнергии на судне

3.1. Общие положения

При проектировании судовой системы генерирования и распределения электроэнергии (СГиРЭ) рекомендуется рассмотреть различные варианты, приемлемые для проектируемого судна, дать их сравнительный анализ и обосновать целесообразность выбранного решения.

Для выбора структуры и схемы СГиРЭ необходима следующая исходная информация:

Вид, число и мощность судовых источников электроэнергии (основные и аварийные ДГ);

Состав и размещение на судне приёмников электроэнергии;

Состав и размещение судовых распределительных устройств.

Перед выбором структуры и схемы СГиРЭ следует ознакомиться с требованиями,

предъявляемыми к таким системам при их разработке, а именно:

Бесперебойное снабжение ответственных судовых электроприёмников электроэнергией необходимого качества и в требуемом количестве во всех эксплуатационных режимах судна;

Гибкость схемы, обеспечивающая манёвренное управление электроснабжением приёмников в нормальных и аварийных режимах с минимальным числом оперативных отключений при переходе с одного режима на другой;

Равномерное распределение нагрузки между параллельно работающих ГА;

Защита электрооборудования и элементов судовой электрической сети от недопустимых аварийных и ненормальных режимов работы (короткие замыкания,

перегрузка и т.д.);

Возможность проведения ремонтных и профилактических работ на отдельных элементах схемы СГиРЭ без нарушения электроснабжения судна в целом за счёт секционирования шин ГРЩ и резервирования питания;

Минимальные массогабаритные показатели;

Применение типовых схемных решений и унифицированного оборудования.

Судовые электрические сети, входящие в СЭЭС подразделяются на силовую,

аварийную и приёмников.

Лист

КП 26.05.07-21КСЭ1057-2024 ПЗ

Силовая электрическая сеть предназначена для распределения электроэнергии от ГРЩ (главного распределительного щита) основной электростанции до преобразователей или непосредственно до приёмников электроэнергии.

Аварийная электрическая сеть используется для распределения электроэнергии от распределительного щита аварийной электростанции до аварийных приёмников электроэнергии.

Электрическая сеть приёмников предназначена для распределения электроэнергии от определённо Судовые электрические сети, входящие в СЭЭС подразделяются на: силовую, аварийную и сеть приёмников.

Фидеры – это линии электропередач, включенные между двумя любыми распределительными щитами или между распределительным щитом и приёмником или источником электроэнергии.

Магистраль – это линия электропередачи, параллельно к которой по её длине подключаются несколько распределительных щитов или отдельных приёмников.

В ходе анализа преимуществ способов распределения линий электропередач была выбрана смешанная система распределения потребителей электрической энергии.

На принципиальной схеме есть разделение ГРЩ по напряжению 380В и 220В с частотой 50 Гц через трансформаторы. А также к ГРЩ подключаются 3 генератора

Caterpillar GEH250 которые и обеспечивают энергией шины.

3.2. Распределительные устройства и пульты управления

3.2.1 Главный распределительный щит Для распределения электроэнергии по судну в машинном отделении, в помещении

ГРЩ должен быть установлен главный распределительный щит (ГРЩ).

Для распределения электроэнергии от аварийного дизель-генератора (АДГ) в

помещении АДГ должна быть предусмотрена установка аварийного распределительного щита (АРЩ).

Для приема электроэнергии с берега во время длительной стоянки земснаряда у причала и от судов обеспечения должна предусматриваться установка щита питания с берега (ЩПБ) со всеми требуемыми правилами РРР приборами

Для распределения электроэнергии от источников питания электростанции в машинном отделении (помещении ГРЩ) предусмотрена установка главного распределительного щита (ГРЩ). На ГРЩ предусмотрены вся необходимая коммутационно-защитная аппаратура и необходимые электроизмерительные приборы:

Лист

КП 26.05.07-21КСЭ1057-2024 ПЗ

-автоматические выключатели защиты от перегрузки и коротких замыканий основных и стояночного генераторов, а также в цепи питания от внешнего источника (в

цепи щита питания с берега);

-автоматические выключатели защиты от перегрузки и коротких замыканий цепей питания судовых потребителей электроэнергии;

-защита от обрыва фазы и контроля последовательности чередования фаз в цепи питания от внешнего источника;

-амперметры с переключателем для измерения величины тока нагрузки в каждой из фаз генераторов и внешнего источника питания;

-вольтметры с переключателем для измерения фазных напряжений судовых генераторов и внешнего источника питания;

-частотомеры для контроля частоты тока вырабатываемой генераторами электроэнергии;

-киловаттметры для измерения мощности электроэнергии потребляемой судовой сетью от каждого из генераторов;

-приборы контроля сопротивления изоляции судовых сетей 380В и 220В, с выдачей сигнала о низком сопротивлении изоляции (ниже нормируемой Правилами РРР величины)

вобщесудовую АПС.

Схемой ГРЩ так же должна быть предусмотрена параллельная работа основных генераторов.

Схемой ГРЩ ещё предусмотрена автоматическая синхронизация, включение в сеть и автоматический перевод нагрузки с работающего генератора на вновь включенный генератор. При этом резервный генератор должен находиться в горячем резерве. Кроме автоматической синхронизации генераторов будет предусмотрена ручная синхронизация и включение на параллельную работу генераторов для возможности перевода нагрузки с ранее работавшего генератора на вновь включенный. С этой целью на ГРЩ предусмотрена установка синхроноскопа и на лицевую панель ГРЩ выведены кнопочные посты управления частотой вращения генераторов.

Конструкция ГРЩ проектом предусматривается в виде шестисекционного свободностоящего щита.

3.2.2 Аварийный распределительный щит Для распределения электроэнергии от аварийного дизель-генератора в помещении

АДГ предусмотрена установка аварийного распределительного щита (АРЩ).

При нормальной работе основной судовой электростанции на шины АРЩ подается питание от ГРЩ (основного источника электроэнергии).

Лист

КП 26.05.07-21КСЭ1057-2024 ПЗ

На АРЩ предусмотрены вся необходимая коммутационно защитная аппаратура и

необходимые электроизмерительные приборы:

-автоматические выключатели защиты: от коротких замыканий АДГ и от перегрузки

икоротких замыканий фидера питания от ГРЩ;

-в фидере питания от АДГ предусмотрено реле контроля тока нагрузки, сигнал от которого, о превышении током нагрузки генератора его номинальной величины, подается в систему общесудовой АПС.

-автоматические выключатели защиты от перегрузки и коротких замыканий цепей питания судовых аварийных потребителей электроэнергии;

-амперметр с переключателем для измерения величины тока нагрузки в каждой из фаз АДГ;

-вольтметр с переключателем для измерения фазных напряжений АДГ;

-частотомер для контроля частоты тока, вырабатываемого АДГ;

-два прибора контроля сопротивления изоляции аварийной судовой сети (отдельно для сети 380В и сети 220В), с выдачей сигналов о низком сопротивлении изоляции (ниже нормируемой Правилами РРР величины) в общесудовую АПС.

Схемой АРЩ предусмотрена блокировка между автоматическими выключателями фидеров питания от АДГ и от ГРЩ, исключающая их одновременное включение на шины АРЩ.

Схемой также предусмотрено автоматическое (по сигналу от АПС АДГ о его готовности к приему нагрузки) подключение аварийного генератора к шинам АРЩ. Запуск АДГ выполняется автоматически при исчезновении напряжения на шинах ГРЩ.

3.2.3 Щит питания с берега Для приема электроэнергии от внешнего источника (береговой сети при длительной

стоянке у оборудованных причалов, судов обеспечения, при стоянке в местах проведения работ и стоянки в прочих местах, имеющих источники электроэнергии) на судне предусмотрена установка щита питания с берега, оборудованного:

-автоматическим выключателем защиты от токов короткого замыкания и перегрузки;

-сигнальной лампой наличия напряжения на щите;

-индикатором последовательности фаз;

-счетчиком электроэнергии с трансформаторами тока для него;

- предохранителями в цепи питания сигнальной лампы и в контрольной цепи напряжения счетчика энергии;

Лист

КП 26.05.07-21КСЭ1057-2024 ПЗ