- •1. Назначение и структура судовой электроэнергетической установки
- •1.1. Назначение, состав и классификация судовых электроэнергетических установок
- •1.2. Единые судовые электроэнергетические установки
- •1.3. Структура и источники электроэнергии судовой электроэнергетической системы
- •Агрегатов
- •1.4. Коэффициент мощности нагрузки судовой электростанции
Агрегатов
Показатель |
Вид агрегата |
| |
ДГ |
ТГ |
ГТГ | |
Диапазон мощности, кВт |
30.. .1500 |
100...3200 |
600...1500 |
Ресурс до капитального ремонта, |
15...30 |
25...50 |
20 |
тыс. ч |
|
|
|
Коэффициент полезного действия, % |
25...30 |
30...40 |
20...25 |
Удельный расход топлива, г/кВтч |
Менее 250 |
300* |
470...550* |
Удельная масса, кг/кВт |
30...50 |
14...65 |
10...18 |
Время ввода в действие, мин: |
|
|
|
- прогретое состояние |
Менее 1 |
20 |
2...3 |
- непрогретое состояние |
4...7 |
30 |
2...5 |
Перегрузочная способность, % |
10 |
20 |
- |
Шумность |
Большая |
Неболь |
Очень |
|
|
шая |
большая |
Трудозатраты на обслуживание, ч/сут |
0,5...1,1 |
0,5...1,0 |
- |
* Топливо - мазут.
В качестве приводных двигателей ГА в настоящее время наиболее распространены дизели как наиболее экономичные, обладающие малым временем ввода в действие. Паровые турбины используют в ГА на суда]с паротурбинными установками. Они обладают высокой надежностью устойчивостью параллельной работы, однако менее экономичны и nepeд запуском должны быть прогреты. Газовые турбины, в известной мере объединяют свойства дизелей и турбин, однако имеют большой удельный расход топлива и высокую шумность.
В ГА применяют генераторы как постоянного, так и переменной тока, независимо от типа приводного двигателя. Наиболее распространены на судах дизель-генераторы, имеющие в составе синхронные генераторы переменного тока Основными техническими характеристиками синхронного генератора являются: мощность, частота вращения, напряжение, коэффициент мощности, коэффициент полезного действия, масса и габариты, напряжение и ток возбуждения, сопротивления обмоток.
Генераторы имеют различную конструкцию, воздушное или водяного охлаждение, разные схемы системы возбуждения и другие особенности Некоторые характеристики судовых синхронных генераторов отечественного производства представлены в табл. 1.2.
Таблица 1.2 Технические характеристики судовых синхронных генераторов
Тип генератора |
Диапазон мощности, кВт |
Напряжение, В |
Частота, Гц |
Система возбужде- ния |
МСС Г'МС МСК |
30...200 200...630 30... 1500 |
230, 400 230, 400 230, 400 |
50 50 50 |
Щеточная |
2CH СБГ ГМ |
30...315 400... 1500 2000 |
230,400 230, 400 400 |
50 50 50 |
Бесщеточ- ная |
Работу дизель-генератора (ДГ) обеспечивает ряд систем (рис. 1.7), в составе которых применяют различные виды электрооборудования: электронасосы, электромагнитные клапаны, датчики и т.д. Качество электроэнергии во многом определяется работой ГА. В связи с этим классификационные общества предъявляют к ним следующие требования.
Приводной двигатель должен обеспечить поддержание частоты вращения в пределах ± 5 % от номинального значения во всем диапазоне нагрузок: от холостого хода до номинальной. Кратковременные изменения частоты при мгновенном сбросе 100 % или набросе 50 % нагрузки(доя аварийных генераторов 100 %) не должны превышать ± 10 %, и частота вращения должна восстанавливаться за время не более 5 с.
Каждый генератор переменного тока должен иметь отдельную независимую систему автоматического регулирования напряжения (САРН),способную обеспечить поддержание напряжения при изменении нагрузки от нуля до номинальной при номинальном коэффициенте мощности с отклонением не более ± 2,5% (аварийные генераторы ± 3,5%). При этом частота должна быть номинальной.
Внезапное изменение симметричной нагрузки генератора (включение или выключение мощного приемника электрической энергии), работающего при номинальных значениях частоты и напряжения, с текущими значениями тока нагрузки и коэффициента мощности, не должно вызывать снижения напряжения ниже 85% и повышения выше 120% от номинального значения. Система возбуждения должна восстанавливать напряжение с погрешностью ±3% за время не более 1,5 с. При отсутствии точных данных применяется нагрузка величиной 60 % номинального тока генератора с коэффициентом мощности 0,4 и менее, которая включается в режиме холостого хода и затем выключается.
Рис. 1.7. Система управления электростанции
Генераторы переменного тока в прогретом состоянии должны выдержать 50 %-ю перегружу по току с коэффициентом мощности 0,6 и обеспечивать поддержание напряжения с погрешностью не более ±1.0 % в течение 2 мин. Это достигается путем увеличения тока возбуждения примерно на 30 % по сравнению с его номинальным значением.
Повреждения автоматического регулятора напряжения не должны вызывать недопустимо высокого напряжения на зажимах генератора. Генераторы постоянного тока смешанного и параллельного возбуждения должны быть оборудованы САРН, которые обеспечивают поддержание напряжения в эксплуатационных режимах в пределах ± (3 - 5) % или ±2,5 %, в зависимости от мощности генератора.
ГРЩ (см. рис. 1.6) представляет собой закрытый металлическими панелями каркас, в котором смонтированы коммутацино-защитные аппараты, измерительные приборы, сигнальные устройства и другие средства управления генераторными агрегатами СЭС и распределением электроэнергии по судну. Подключение оборудования производится к шинам ГРЩ, представляющим собой медные полосы, проходящие по всей длине щита и располагаемые в верхней его части. Шины ГРЩ делятся на секции с помощью коммутационных аппаратов, что позволяет выполнять работы по техническому обслуживанию ГРЩ без полного обесточивания судна, снимая напряжение лишь с одного участка шин. Если в шинной конструкции используется автоматический выключатель, то в такой СЭС при одновременной работе двух генераторных агрегатов (№ 1 и 3 или № 2 и 3), в принципе, обеспечивается надежное электроснабжение части судовых приемников в случае даже такой аварии, как короткое замыкание на шинах ГРЩ. Лицевая сторона ГРЩ выполнена в виде панелей: генераторных, распределительных, управления, приема питания с берега и др. Генераторы с приемниками через ГРЩ соединяются кабелями, составляющими электрическую сеть судна. Кабель подключается к шинам ГРЩ через коммутационно-защитный аппарат - автоматический воздушный выключатель или пакетный выключатель с предохранителями.
Приемники электроэнергии судна подразделяют на ряд групп:
электроприводы,
осветительное
оборудование,
электронагревательные приборы,
навигационное оборудование и радиооборудование,
приборы контроля и управления.
Электроприводы расходуют 80 ... 90 % энергии, вырабатываемой СЭС. Электроснабжение основных / и резервных 2 приемников одного назначения производят от разных секций ГРЩ Особо ответственные приемники б, 7, обеспечивающие безопасность судна и экипажа, получают питание не только от ГРЩ, но и от аварийного распределительного щита. Линии, отходящие к приемникам камбуза, системы вентиляции и кондиционирования воздуха и т.п. объединяют на отдельном участке 3 ГРЩ, который отключается в случае перегрузки генераторных агрегатов, в результате чего нагрузка генераторов уменьшается. Перемычка П позволяет выполнять работы по обслуживанию ГРЩ, без полного его обесточивания. Мощный электропривод 4 подруливающего устройства можно включить отдельно от других приемников к ДГЗ или валогенератору, разомкнув автоматические выключатели QF6 и QF7 и подключив перемычку П. Через щш ЩЭБ обеспечивается подача питания от береговой сети при стоянке в порту. Контактор К осуществляет отключение линии между ГРЩ и АРЩ при обесточивании ГРЩ. Зарядный щит ЗЩ обеспечивает зарядку аккумуляторных батарей В1 и В2 и питание приемников постоянным током напряжением 24 В.
Система управления судовой электрической станции (см. рис. 1.5) обеспечивает управление, защиту и контроль (мониторинг) оборудования электростанции в нормальных, аварийных и послеаварийных режимах, осуществляя при этом следующие операции:
пуск и остановку генераторного агрегата;
синхронизацию генератора;
защиту генератора;
защиту приемников электроэнергии от работы в условиях, когда нарушено качество электроэнергии;
распределение нагрузки между агрегатами при их параллельной работе;
контроль и регистрацию параметров, сигнализацию об отклонении параметров;
выбор варианта управления работой агрегата (местное, дистанционное, автоматическое управление);
вывод электростанции из состояния обесточивания;
контролъ работоспособности, диагностирование и т.д.
Устройство управления размещают в ГРЩ либо в специальных щитах и пультах. Датчики и исполнительные органы системы управления располагаются в ГРЩ и на генераторных агрегатах.
Техническая эксплуатация оборудования электростанции производится в соответствии с требованиями «Правил технической эксплуатации судовых технических средств и конструкций» и рекомендациями заводов-изготовителей оборудования.