СЭУ, Модуль 6.4., Чистяков А.Ю., 16.03.11

Судовые энергетические установки

Модуль 6.4

6.4.1. Выбор главного двигателя и главной передачи.Предварительное определение типа и параметров главной передачи (продолжение).

Электропередачи. Передача постоянного тока была связана с дизельными установками с момента появления дизелей на флоте в 1903 г. Первый теплоход «Вандал», построенный на Волге, был оснащен передачей постоянного тока. К настоящему времени пе­редача устарела и перестала интересовать конструкторов.

Электропередачи находят применение на ряде судов. Достоин­ства электропередач:

• отсутствие жесткой связи между главными двигателями и винтами, что позволяет оградить дизель от внешних воздействий, особенно при ударах и заклинивании винтов, а также произвольно располагать главные ДГ, сокращая длину валопровода;

• возможность использования легких компактных дизелей, что сокращает массу и габариты установок;

• использование только нереверсивных дизелей, что упрощает конструкцию и снижает стоимость передачи;

• полная независимость числа первичных двигателей от числа винтов и возможность работы любых главных ДГ на любой винт;

• способность электропередачи постоянного тока к саморегу­лированию по крутящему моменту при изменяющемся сопротивле­нии движению судна;

• высокие маневренные качества передач на постоянном токе: самое быстрое по сравнению с передачами других типов выполне­ние операций реверсирования, высокие пусковые моменты, получение практически любой самой малой частоты вращения винта;

• возможность широкого применения дизелей, выпускаемых серийно, а также возможность обеспечить широкий диапазон мощ­ностей путем варьирования числа цилиндров в агрегате и количе­ства агрегатов в установке;

• удобство осуществления парциальной работы в многома­шинных установках, что повышает их экономичность на малых и средних ходах судна;

• возможность использования главных ДГ для удовлетворения всех нужд судна в электроэнергии;

• простота системы автоматического и дистанционного управ­ления главными дизелями.

Вместе с тем, электропередача имеет ряд недостатков, глав­ные из которых - низкий КПД, повышенные эксплуатационные рас­ходы вследствие увеличения численности обслуживающего персо­нала и повышения затрат на ремонт, значительные масса и габа­риты, высокая строительная стоимость.

Передача постоянного тока имеет лучшую маневренность и наиболее благоприятную тяговую характеристику. Однако по ряду других показателей, прежде всего по КПД и массогабаритным характеристикам, она заметно уступает передаче переменного тока. В установках с электродвижением на постоянном токе гребные двигатели обычно питаются от нескольких генераторов, но не бо­лее чем от трех-четырех.

Генераторы в многовальных установках объединены в группы, каждая из которых подает питание на свой гребной электродвига­тель. Более распространены установки с гребными электродвигателями одинаковой мощности и равным числом генераторов в группе. Объединение генераторов в группы, различные по мощно­сти, более характерно для трехвальных установок, в которых иногда на средней линии устанавливают более мощный гребной элек­тродвигатель, чем на бортовых. В целях унификации средний дви­гатель при этом выполняют двухъякорным, состоящим из таких же якорей, как двигатели бортовых линий.

Электропередача на переменном токе по маневренным и тяго­вым характеристикам значительно уступает передаче постоянного тока.

Основной тип электрических машин - синхронные генераторы и синхронные гребные электродвигатели. В установках небольшой мощности применяются короткозамкнутые асинхронные двигатели, часто достаточно быстроходные (в последнем случае предусмат­ривают понижение частоты вращения в редукторах).

Наряду с отмеченным выше недостатком рассматриваемой пе­редачи, машины переменного тока имеют ряд существенных пре­имуществ перед машинами постоянного тока по эффективности передачи энергии главных дизелей, а также по массе и габаритам, первоначальной стоимости и эксплуатационным затратам.

Выше уже отмечалось, что электропередачи на переменном то­ке имеют более высокие технико-экономические показатели в сравнении с электропередачами на постоянном токе, но заметно уступают последним в отношении маневренности. Это обстоятель­ство, а также сложность управления и эксплуатации СДЭУ с элек­тропередачами на переменном токе серьезно ограничивают их применение на коммерческом флоте.

Основной особенностью работы комплекса гребной винт - главные двигатели с электропередачей на переменном токе явля­ется то, что скорость вращения главных генераторов, а следова­тельно, и соединенных с ними главных машин, связана со скоро­стью вращения гребного винта Так как число пар полюсов гребного двигателя и генератора остается неизменным, обороты главных двигателей и гребного электродвигателя связаны между собой линейной зависимостью, т, е. точно так же, как в уста­новках с механическими главными передачами, поэтому изменения условий плавания судна с электропередачей на пере­менном токе влекут за собой такие же процессы, как и в СДЭУ с механической или прямой передачами.