Лабораторная работа № 5. Определение мощности и состава судовой электростанции

Цель работы: изучить табличный способ определения мощности и состава судовой электростанции, заполнить таблицу нагрузок СЭС.

Судовая электростанция генерирует электроэнергию необходимых параметров и распределяет ее между судовыми потребителями в соответствии с режимами работы судна. Она должна обеспечивать снабжение электроэнергией всех потребителей на всех режимах работы судна и удовлетворять требованиям простоты, удобства обслуживания, высокой надежности при минимально возможных начальной стоимости, массе, габаритах и эксплуатационных затратах.

По назначению судовые электростанции подразделяются на главные, общесудовые и аварийные.

Главные электростанции — обеспечивают питание электроэнергией гребных электродвигателей дизель-электроходов, и входят в состав гребных электроэнергетических установок. На некоторых судах с ДЭУ может предусматриваться частичный или полный отбор мощности от главной электростанции на другие судовые потребители.

Судовая электростанция (общесудового назначения) снабжает электроэнергией все судовые потребители на всех основных режимах эксплуатации судна.

Аварийная электростанция питает электроэнергией ограниченное число жизненно важных потребителей в случае выхода из строя судовой электростанции.

По роду тока электростанции делятся на электростанции переменного и постоянного тока.

Основные потребители электроэнергии на судах объединяются в следующие группы:

-электродвигатели механизмов энергетической установки; -электропривод механизмов судовых устройств; -электродвигатели холодильных, морозильных и технологических установок; -электродвигатели общесудовых и специальных систем;

-навигационное оборудование, устройства судовождения, радио и связь; -электрическое освещение; -бытовые потребители; - специальные потребители.

Род тока, напряжение, частота.

Для большинства судовых потребителей применяется переменный ток напряжением 380 (силовые потребители) или 220 В и частотой 50 Гц.

На теплоходах предпочтительны электростанции на переменном токе. Используется ток 50 Гц, на зарубежных судах — 60 Гц.

Частота вращения двигателей, обеспечивающих непосредственный привод судовых генераторов переменного тока, должна быть кратна частоте тока.

Определение потребной мощности судовой электростанции.

34

Потребная мощность судовой электростанции может быть определена двумя способами: табличным (по таблице нагрузок) и аналитическим. Табличный метод наиболее распространен в отечественной практике проектирования, он заключается в составлении таблицы нагрузок генераторов на различных режимах работы судна, основные из которых:

•ходовой режим (в грузу, в балласте);

•съемка с якоря;

•стоянка с грузовыми операциями (с пассажирами);

•стоянка без грузовых операции (без пассажиров);

•маневренный режим;

•аварийный режим (выход из строя основной электростанции).

Для судов-специального назначения учитывают также режимы, определяемые их назначением и спецификой работы, например, на буксирах — ход с возом, на ледоколах — ход во льдах и т.п.

Все потребители, вносимые в таблицу, делятся на указанные ранее группы. Для маломощных потребителей изменениями η и cos φ пренебрегают. Потребители, неработающие на расчетном режиме, не учитываются.

Взависимости от длительности работы на рассматриваемом режиме потребители подразделяются на три категории:

А — работающие постоянно; Б — работающие периодически;

В— работающие эпизодически (кратковременно).

Ккатегории А относятся потребители, непрерывно работающие на данном режиме.

Ккатегории Б относятся потребители, включение которых требуется для периодически выполняемых операций (подкачка баллонов сжатого воздуха, пополнение расходных цистерн и т.д.).

Ккатегории В относятся потребители, включаемые в работу на непродолжительное время от случая к случаю, причем момент их включения в работу определяется экипажем (осушительный, балластный насосы и т.д.).

При выборе мощности судовой электростанции обычно не предусматривается одновременная работа всех потребителей категории В т.к. в слу-

чае необходимости их питание может быть обеспечено отключением неответственных потребителей категории Б, некоторой перегрузкой ДГ (до 10% в т е- чение часа) либо подключением резервных ДГ.

Максимальная нагрузка судовой электростанции на каждом из режи-

мов определяется как сумма максимальной длительной нагрузки потребителей категорий А и Б плюс нагрузка от наиболее мощного потребителя категории В.

Выполнив подобные расчеты по всем группам потребителей и по всем режимам работы судна, определяют на каждом режиме суммарные потребляемые мощности всех групп и категорий потребителей.

35

Определив значение мощности, необходимой для удовлетворения потребителей в электроэнергии на всех режимах работы судна, комплектуют электростанцию по мощности наиболее нагруженного режима.

Загрузка работающих генераторов (прежде всего на ходовом и других основных режимах) должна составлять не менее 65÷70% их номинальной мощности.

Число генераторов и их типов должно быть минимальным; во всех случаях, когда это, возможно, целесообразно применять однотипные генераторы.

На каждом режиме (кроме аварийного) в резерве должно быть не менее одного генератора, способногозаменитьнаибольший по мощности из работающих.

На режиме стоянки с грузовыми операциями допускается запас мощности ДГ не более 10%.

По возможности судовая электростанция комплектуется из однотипных генераторов, число которых обычно составляет 2 ÷ 3, на некоторых типах судов может достигать 5 ÷ 6.

Аварийная электростанция обязательно предусматривается на судах вместимостью более 5 тыс. рег. т. Аварийный ДГ должен был полностью автономным с запасом топлива не менее чем на 6 ч. работы (на пассажирских су-

дах — 36 ч); его мощность, должна обеспечивать питание аварийного

освещения, радиооборудования, рулевой машины, пожарного насоса, сигнальных огней и навигационных приборов.

Для малых и средних по тоннажу судов мощность АДГ обычно не превышает 10÷100кВт, а для крупных пассажирских судов может достигать 300 кВт и более. В дополнение к АДГ предусматривается аккумуляторная батарея с емкостью, достаточной для питания названных выше потребителей в течение 30 минут. На пассажирских судах обязательна установка аккумуляторных батарей аварийного освещения (время питания не менее 30 минут).

P.S. Составление таблицы нагрузок судовой электростанции в выполняется частично, только с целью обучения, поэтому таблица нагрузок заполняется только для групп:

-электродвигателей механизмов энергетической установки;

-электропривод механизмов судовых устройств;

-электродвигатели общесудовых и специальных систем.

В таблице нагрузок коэффициентом использования электродвигателя КИ ≈ 0,85 ÷1 задаются, а не определяются по формуле и для всех потребителей

определяют только активную мощность.

Потребляемая активная мощность электродвигателем определяется по формуле:

N А. Д. = NЭД , кВт ηЭД

NЭД — активная мощность электродвигателя (из данных судна-прототипа). ηЭД = 0,75 ÷0,9 — КПД электродвигателя.

36

Потребляемая мощность механизма для соответствующего режима определяется по формуле:

N ПОТ = КЗ КО N ДΣ , кВт

где:

КЗ = КИ КМ — коэффициент загрузки электродвигателя;

КМ — коэффициент загрузки механизма (Приложение 7);

КО — коэффициент одновременности определяется как отношение однотип-

ных потребителей, работающих на режиме к общему числу этих потребителей; N ДΣ = i N А. Д. — суммарная мощность однотипных потребителей, кВт.

i — число однотипных потребителей.

Т.к. данных для определения мощности судовой электростанции недостаточно, ее принимают по прототипу.

Порядок выполнения работы:

1.Заполнить таблицу нагрузок СЭС для проектируемого судна (Приложе-

ние 6).

2.По окончании расчета сделать вывод:

-мощностью, какого режима определяется мощность судовой электростанции;

-приводится состав судовой электростанции с указанием числа, мощности, марки дизель-генератора; приводится краткое описанное первичных двигателей (Приложение 3).

3. Ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы.

1. для чего предназначена СЭС;

2.на каких режимах определяют потребную мощность СЭС;

3.что входит в состав СЭС;

4.что должна обеспечивать мощность аварийной электростанции;

5.как и в зависимости от чего подразделяются потребители;

6.как определяется максимальная нагрузка судовой электростанции на каждом из режимов.

37

Лабораторная работа № 6. Определение запасов топлива, масла и воды

Цель работы: определить запасы топлива, масла и воды на проектируемом судне.

Количество запасов топлива, масла и воды зависят от их удельных расходов, мощности установки, режимов ее работы и автономности плавания судна.

Определение запасов топлива

Запас топлива для дизельных установок, главных и вспомогательных двигателей, автономного котла, работающих на дизельном топливе, можно определить по формуле:

где:

be, be’, be’’ — удельные расходы топлива, принимаемые в зависимости от нагрузки, соответственно главных и вспомогательных двигателей в ходовом режиме и на стоянке, кг/кВт·ч.

N’ев, N’’ев — эффективная мощность вспомогательных двигателей соответственно в ходовом режиме и на стоянке, кВт.

τх — продолжительность ходового режима в автономном плавании, ч;

τх = αх ·τэ αх — доля ходового времени в зависимости от типа судна:

τэ — продолжительность автономного плавания, ч.

Вк — расход топлива вспомогательными котлами на ходу ина стоянке, кг/ч τк — время работы вспомогательных котлов на ходу и на стоянке, ч.

При работе двигателей на тяжелом топливе в их общем запасе топлива предусматриваю не менее 15÷20% дизельного топлива.

При использовании тяжелого топлива главными двигателями и автономными котлами его запасы определяют по формуле:

GТТ = [(0,8 ÷0,85)bе Nеу τх + Вк τк]10−3 , т

При расчете запасов масла, принимаемых на судно, необходимо учитывать в смазочной системе, происходящие при работе главных двигателей и вспомогательных, а также смену масла в системе за период автономного плавания.

Потери масла в смазочной системе определяются удельным расходом масла, который мало зависит от нагрузки двигателя и на всех режимах принимается равным удельному расходу его при работе на номинальном режиме. Количество смен масла в циркуляционной смазочной системе зависит от установленного срока его службы.

38

Общий запас масла определяют по формуле:

где:

bM, bM’ — удельный расход циркуляционного масла главными и вспомогательными двигателями, кг/кВт·ч

αМ — удельная масса масла в сточных цистернах или картерах двигателей, кг/кВт·ч

могательных двигателей;

τX — продолжительность ходового режима в автономном плавании;

τЭ — продолжительность автономного плавания;

τМ — срок службы масла.

Удельная масса масла aM , кг/кВт*ч

Для быстроходных и средней быстроходности дизелей

Запас пресной технической воды, принимаем на суда «река — море» морские, должен обеспечивать пополнение утечек из циркуляционных систем охлаждения двигателей, конденсатно — питательных систем котельных установок. На речных судах запас пресной воды определяется массой в системах охлаждения и вспомогательных котлов.

В начальной стадии проектирование запас технической воды можно подсчитать по формуле:

39

Gв =αв (∑NeГД +∑NeВ )10−3 , т

αВ — удельная масса общего запаса пресной технической воды, кг/кВт.

1.Определить запасы топлива для проектируемого судна.

2.Определить запасы масла для проектируемого судна.

3.Определить запасы пресной технической воды для проектируемого судна.

4.Ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы.

1. от чего зависят количество запасов топлива, масла и воды.

40