Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Энергетические установки и электрооборудование судов. Методические рекомендации по выполнению практических работ
.pdf
31
электродвигатель насоса Q; РД — рулевой датчик с сельсинами обратной связи Сα и действительного положения руля Сρ; ДП — диаметральная плоскость судна; h — управляющий
валик насоса переменной подачи; e — угол поворота управляющей люльки насоса Q; α
ш
и α
— углы поворота соответственно штурвала и руля; θ — угол поворота валика ИД.
В представленной схеме в соответствии с требованиями МК СОЛАС и
РМРС предусмотрены два независимых рулевых привода, которые могут ис-
пользоваться как по отдельности, так и для совместной работы в определенных
условиях плавания или маневрирования.
Принцип работы такой ЭГРМ заключается в следующем.
При повороте штурвала на мостике в ту или другую сторону на угол αш
сельсин Сφ вырабатывает соответственно положительное или отрицательное
напряжение uφ, из которого вычитается сумма трех сигналов обратных связей:
по положению руля uα, по положению uh и скорости перемещения uтг управ-
ляющего валика исполнительного двигателя ИД. Сигналы обратных связей вы-
рабатываются сельсинами Сα, Сh и тахогенератором ТГ, механически соеди-
ненными с рулем и управляющим валиком.
Суммарный сигнал u
Σ
усиливается магнитным усилителем МУ до напря-
жения u
y
, подаваемого на управляющую обмотку двухфазного асинхронного
ИД, угол поворота которого θ уменьшается редуктором Р до значения линейно-
го перемещения h управляющего валика. Этот валик является выходным эле-
ментом электрической системы управления и задающим органом ЭГРМ. Валик
соединен с золотником следящего гидравлического усилителя ГУ, который в
свою очередь соединен с управляющим органом (люлькой) насоса регулируемой подачи Q. В зависимости от значения и знака перемещения е насос подает
рабочую жидкость в соответствующий цилиндр рулевого привода, и руль пере-
кладывается на заданный угол α в сторону того или другого борта.
Обратные связи с сельсинами Сα и Сh применены для обеспечения следя-
щего принципа управления рулем, при котором любое перемещение руля тут
32
же изменяет величину и направление перемещения е, управляющего подачей
насоса Q.
Контрольные вопросы по теме
1. Из каких элементов состоит рулевое устройство?
2. Какие элементы включает в себя рулевой привод?
3. Каково назначение рулевой машины?
4. Какие типы рулевых машин Вы знаете?
5. Что такое сельсин и каково его назначение в некоторых типах рулевых
устройств?
6. Может ли ЭГРМ работать при обесточивании судна?
7. Объясните принцип действия аксиально поршневого насоса с перемен-
ной подачей.
8. Какова норма МК СОЛАС и Регистра по времени перекладки руля?
9. Что необходимо предпринять, если с мостика поступило сообщение об
отказе ЭГРМ?
10. Можно ли выходить в рейс, если при проверке ЭГРМ оказался неис-
правным один из двух насосов?
Практическая работа № 5 (4 часа)
Судовое электрооборудование
Часть 1. Судовые электроэнергетические системы
Цель занятия: ознакомление с составом судового электрооборудования и
судовых электроэнергетических систем, включая основные, резервные и аварий-
ные источники электроэнергии на судах, а также судовые электрические сети.
Перечень средств, используемых для выполнения работы : занятие
проводится в аудитории с использованием специальной и справочной литера-
туры по изучаемой теме.
33
Порядок выполнения и оформления работы:
При подготовке к выполнению работы самостоятельно ознакомиться: с со-
ставом и компоновкой судовых электроэнергетических систем и требованиями
МК ПДНВ к компетенциям судовых электромехаников.
Необходимо проанализировать полученную информацию и сформулиро-
вать соответствующие выводы, а также оформить отчет по работе, который
должен содержать наименование и цель работы, разработанные на основе по-
лученной информации выводы и ответы на контрольные вопросы.
Общая информация по теме
Электроэнергию, производимую судовыми электростанциями, потребляют
многочисленные приемники электроэнергии, в совокупности образующие су-
довое электрооборудование. В зависимости от назначения, различают следую-
щие виды судового электрооборудования:
1. электроэнергетические системы;
2. электрические приводы;
3. гребные электрические установки;
4. системы контроля;
5. системы и устройства связи, управления и сигнализации;
6. электрическое освещение и электронагревательные приборы.
Электроэнергетические системы предназначены для производства и рас-
пределения электроэнергии. Эти системы состоят из источников электроэнер-
гии: дизель- и турбогенераторов, электрораспределительных щитов,и кабельных и проводных распределительных сетей.
Электрические приводы предназначены для приведения в движение разно-
го рода механизмов.
Различают следующие виды судовых электроприводов:
1. рулевые;
2. якорно-швартовные (брашпили и шпили, автоматические швартовные
лебедки)
34
3. грузоподъёмные (грузовые лебёдки и краны, лифты);
4. судовые нагнетатели (насосы, вентиляторы, компрессоры);
5. механизмы специального назначения.
К последним относят электроприводы:
1. подруливающих устройств (на многих типах современных судов);
2. систем кренования и дифферента (на ледоколах и судах ледокольного типа);
3. успокоителей качки (на пассажирских судах, судах-паромах);
4. систем откренивания судов (на судах типа ро-ро );
5. буксирных лебедок (на буксировочных судах и ледоколах).
Гребные электрические установки (ГЭУ) предназначены для приведения в
движение гребного винта (винтов). Различают ГЭУ постоянного, переменного и
двойного рода тока. На последних переменный ток сети преобразуется в посто-
янный ток, который далее полается на гребные электродвигатели постоянного
тока. Иначе говоря, в таких ГЭУ используются два рода тока — переменный и
постоянный, отсюда название — установки двойного рода тока.
ГЭУ применяют на судах, где требуется плавное и в широких пределах из-
менение скорости движения судна, а также частое изменение направления дви-
жения судна посредством реверса гребных электродвигателей. К таким судам
относятся ледоколы, паромы, транспортные суда ледокольного типа, в том чис-
ле с атомными паропроизводящими установками.
Системы контроля предназначены для автоматического сравнения измеряе-
мых параметров, характеризующих контролируемый объект, например, главный
двигатель, со значениями этих параметров (уставками), принятыми за нормальные
или допустимые. На судах системы контроля объединены с системами управления
объектов в единое целое — системами централизованного контроля.
Современные микропроцессорные системы контролируют до нескольких
тысяч параметров — давление, температуру, уровень, скорость и др.
Разновидностью систем контроля являются системы технической диагности-
ки (СТД), которые на основании результатов измерений выдают обобщенные све-
35
дения о состоянии объекта, характере неисправностей и способах их устранения.
В СТД широко используются вычислительные и логические устройства.
Системы и устройства связи, управления и сигнализации предназначены
для обеспечения внутрисудовой связи, в основном, при помощи телефонов, ди-
станционного управления судовыми объектами, например, главными двигате-
лями из рулевой рубки, и различных видов сигнализации – служебной, авральной и специальной
К последней относятся системы пожарной и трюмной сигнализации.
Электрическое освещение и электронагревательные приборы предназна-
чены для создания необходимых комфортных условий работы и жизни экипа-
жа. К приборам электрического освещения относятся светильники с лампами
накаливания и люминисцентными, осветительные и сигнальные прожекторы и
др. К электронагревательным приборам относят приборы сопротивления —
электроплиты, утюги, грелки, калориферы, водо- и маслонагреватели, хлебопе-
карные печи, котлы для приготовления пищи, а также индукционные ( микро-
волновые печи ) и радиационные ( лампы инфракрасного излучения ). Послед-
ние обеспечивает глубокий прогрев крупных устройств, поэтому их рациональ-
но использовать при сушке электрических машин.
Главный электрораспределительный щит ( ГРЩ ) расположен в машин-
ном отделении в генераторной выгородке . На современных судах ГРЩ распо-
ложен в ЦПУ (центральный пост управления). ЦПУ представляет собой звуко-
изолированный отсек, в котором размещены пульт управления главным двига-
телем, блоки систем сигнализации и контроля и др.
Для передачи электроэнергии от источников к приемникам используют
линии электропередачи, состоящие из кабелей, проводов и шин. По способу пе-
редачи электроэнергии линии электропередачи подразделяются на фидерные и
магистральные.
Фидерная линия электропередачи включается между источником электро-
энергии и РЩ или между двумя РЩ, или между РЩ и приемником электроэнергии.
36
Магистральная линия — это такая линия электропередачи, параллельно с
которой по ее длине подключается ряд РЩ и отдельных приемников электро-
энергии.
Электрораспределительные щиты, которые подразделяют на главные, ава-
рийные, групповые, электроснабжения с берега и др.
Судовые электрические сети — это совокупность распределительных щи-
тов и линий электропередачи. Судовые электрические сети подразделяют на
силовые, сети приемников и аварийные.
Силовая электрическая сеть начинается от ГРЩ и заканчивается у приемников
или преобразователей электроэнергии. Последние служат для преобразования рода
тока, частоты или числа фаз; к ним относятся выпрямительные устройства для пи-
тания электроприводов и заряда аккумуляторов, вращающиеся или статические
преобразователи частоты и др. Силовые электрические сети, в свою очередь, под-
разделяются на фидерные, магистральные и магистрально-фидерные. В перечис-
ленных сетях для передачи электроэнергии используют соответственно или фиде-
ры, или магистрали, или фидеры и магистрали одновременно.
Сеть приемников — это электрическая сеть, предназначенная для распре-
деления электроэнергии среди одинаковых приемников, а также электрическая
сеть, отделенная от силовой сети преобразователями электроэнергии (послед-
ние входят в данную сеть). Под одинаковыми понимают приемники, одинако-
вые по назначению и другим признакам.
Аварийная электрическая сеть предназначена для передачи электроэнергии
от аварийного источника к приемникам при выходе из строя линий электропе-
редачи силовой сети или исчезновении напряжения на гаммах ГРЩ.
Судовая электрическая станция – это энергетический комплекс, состоя-
щий из источников электроэнергии и ГРЩ, к которому они подключены. В ка-
честве источников электроэнергии на судах применяют дизель-генераторы
(ДГ), турбогенераторы, валогенераторы (генераторы с приводом от гребного
вала), утилизационные турбогенераторы (генераторы с приводом от утилизаци-
онной турбины).
37
По назначению источники электроэнергии подразделяют на основные, ре-
зервные и аварийные: основные предназначены для работы в любом режиме
СЭЭС, резервные — для обеспечения резерва мощности системы, аварийные –
для работы в аварийном режиме СЭЭС. На большинстве транспортных судов
деление источников электроэнергии на основные и резервные условно, так как
резервным генератором может быть любой из основных.
Аварийные источники используют при выходе из строя основных. Они
обеспечивают электроэнергией наиболее ответственные приемники (средства
навигации и связи, освещение, рулевое устройство и др.) и поэтому имеют
ограниченную мощность. В качестве аварийных источников применяют ДГ и
аккумуляторные батареи.
Режим работы судна (ходовой, маневров, аварийный и др.) определяет ко-
личество и мощность включенных приемников электроэнергии, создающих
нагрузку СЭЭС. Под последней понимают суммарную потребляемую активную
мощность приемников, включенных в данном режиме работы СЭЭС. Разность
между значениями включенной мощности и нагрузкой называют включенным
резервом мощности СЭЭС. С увеличением значения включенного резерва ра-
бота СЭЭС становится более надежной, но менее экономичной.
Наиболее напряженные режимы работы СЭЭС обеспечивают несколько ис-
точников электроэнергии, включенных на параллельную работу. Различают крат-
ковременную и длительную параллельную работу: кратковременная имеет место
при переводе нагрузки с одного источника электроэнергии на другой, длительная
— во всех остальных случаях. Если схемой ГРЩ параллельная работа не преду-
смотрена, то реализуется раздельная работа источников электроэнергии.
Контрольные вопросы по теме
1. Перечислите основные виды (группы) судового электрооборудования.
2. Опишите понятие «судовые электроэнергетические системы».
3. Перечислите виды судовых электростанций по типу первичного двигателя.
4. Какие виды судовых электрогенераторов Вы знаете?
38
5. Какие параметры определяют ЭДС генератора постоянного тока?
6. По каким параметрам производится синхронизация генераторов пере-
менного тока?
7. Какие распределительные щиты на судах Вы знаете?
8. Какие электрические сети используются на судах?
9. Что такое магистральная линия передачи электроэнергии?
10. В чем состоят преимущества и недостатки магистральных линий пере-
дачи электроэнергии на судах по сравнению с фидерными?
Часть 2. Судовые электроприводы
Цель занятия: ознакомление с составом судового электрооборудования и
судовых электроприводов, включая основные, резервные и аварийные источ-
ники электроэнергии на судах, а также судовые электрические сети.
Перечень средств, используемых для выполнения работы : занятие
проводится в аудитории с использованием специальной и справочной литера-
туры по изучаемой теме.
Порядок выполнения и оформления работы:
При подготовке к выполнению работы самостоятельно ознакомиться: с ти-
пами, общей конструкцией и режимами работы судовых электроприводов.
Необходимо проанализировать полученную информацию и сформулиро-
вать соответствующие выводы, а также оформить отчет по работе, который
должен содержать наименование и цель работы, разработанные на основе по-
лученной информации выводы и ответы на контрольные вопросы.
Общая информация по теме
Электрические приводы предназначены для приведения в движение разно-
го рода механизмов. Различают следующие виды судовых электроприводов:
1. рулевые;
2. якорно-швартовные (брашпили и шпили, автоматические швартовные
лебедки);
39
3. грузоподъёмные (грузовые лебёдки и краны, лифты);
4. судовые нагнетатели ( насосы, вентиляторы, компрессоры );
5. механизмы специального назначения.
К последним относят электроприводы:
1. подруливающих устройств (на многих типах современных судов);
2. систем кренования и дифферента (на ледоколах и судах ледокольного типа);
3. успокоителей качки (на пассажирских судах, судах-паромах);
4. систем откренивания судов ( на судах типа ро-ро);
5. буксирных лебедок (на буксировочных судах и ледоколах).
Электрифицированные механизмы на судах выполняют большое количе-
ство различных операций, в связи с чем электроприводы работают в различных
режимах: одни без остановки работают по несколько часов и даже суток, у дру-
гих же кратковременные периоды работы сменяются паузами различной, под-
час весьма большой, длительности. Это оказывает решающее влияние на харак-
тер происходящих в двигателе тепловых процессов.
Выбрать двигатель, соответствующий заданному режиму работы, можно
лишь на основании его нагрузочной диаграммы, под которой понимают графи-
чески выраженную зависимость мощности Р, момента М или тока I от времени
t:
С помощью нагрузочных диаграмм можно проанализировать тепловые
процессы в двигателе и классифицировать режимы его работы. В соответствии
с характером нагрева двигателя различают три основных рабочих режима: дли-
тельный — S1, кратковременный — S2 и повторно-кратковременный — S3.
Длительный режим — это режим, при котором двигатель работает под
нагрузкой в течение времени, достаточного для нагрева его до установившейся
температуры (рис.1 а).
В длительном режиме на судах работают электроприводы насосов, венти-
ляторов и некоторых других механизмов.
Для длительного режима двигатели выбираются из условия Р
дв
≥ Р
расч
.
40
Рисунок 1. Нагрузочные диаграммы
Кратковременный режим — при этом режиме двигатель, работая под
нагрузкой, не успевает нагреться до установившейся температуры, а в следую-
щий затем период остановки остывает до температуры окружающей среды
(рис. 1 б). Работать двигатель всегда начинает в холодном состоянии (τ
нач
= 0). В
таком режиме на судах работают электроприводы якорно-швартовых
устройств. Для кратковременного режима выбирают специальные двигатели.
Двигатели изготавливаются для стандартных длительностей работы — 10, 30 и
60 мин.
Повторно-кратковременный режим состоит из чередующихся кратковре-
менных рабочих периодов и пауз, причем за время работы двигатель не успева-
ет нагреться до установившейся температуры, а за время паузы не успевает
остыть до температуры окружающей среды (рис. 1 в). Суммарная продолжи-
тельность рабочего периода t
paб
и паузы t0 — время цикла t
ц
≤ 10 мин. Этот ре-
жим характеризуется относительной продолжительностью включения (ПВ).
ПВ — это отношением продолжительности рабочего периода t
раб
к продолжи-
тельности цикла tц, выраженное в относительных единицах ε или в процентах
(ПВ):
Стандартные значения ПВ — 15, 25, 40 и 60 %.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]