2. Определение мощности судовой электростанции

В общем случае мощность судовой электростанции зависит от следующих факторов:

• тип и назначение судна;

• водоизмещение;

• мощность главной энергетической установки;

• состав и мощность электрифицированных механизмов и других судовых электроприемников;

• расчетный район плавания;

• условия комфортности судна, включая наличие систем конди­ционирования воздуха, вентиляции, оснащенность камбуза и бытовых помещений и т.п.

Наиболее точную характеристику динамики изменения нагруз­ки судовой электростанции дают графики нагрузки уже экс­плуатируемых судов (суточные, месячные, годовые и т.п.), но их удобно использовать при анализе работы реальных СЭЭС, а применять на стадии проектирования очень затруднительно.

Вероятностные методы точнее и дают более реальные резуль­таты расчета, но для их точности требуется очень обширная и достоверная исходная информация, поэтому они слишком сложны и громоздки для практики.

Сегодня чаще используют приближенные детерминированные ме­тоды расчета, как достаточно простые, относительно точные и наглядные. В курсовом проекте для расчета нагрузки судовой электростанции рекомендуется использовать метод постоянных нагрузок (табличный метод), который получил наибольшее рас­пространение в проектной практике, как дающий простое и на­глядное решение задачи, хотя и достаточно приближенное.

Случайный характер процесса электропотребления учитывается с помощью коэффициентов загрузки механизмов и их приводов, а также коэффициентов одновременности их работы.

Метод постоянных нагрузок основан на составлении таблич­ных моделей, отражающих изменение нагрузок отдельных прием­ников электроэнергии (ПЭ) в различных режимах эксплуатации судна. Они имеют примерно одинаковые для всех типов судов формы и различаются лишь режимами и значениями коэффициен­тов, которые зависят от типа и назначения судна.

При расчете мощности судовой электростанции задача сво­дится к правильному определению числа и мощности генератор­ных агрегатов, которые во всех режимах работы судна должны обеспечивать бесперебойное снабжение потребителей электро­энергией надлежащего качества с учетом максимально допусти­мой загрузки генераторных агрегатов.

Табличный метод расчета мощности предусматривает следую­щую последовательность:

1. Выбирается род тока СЭЭС и значение напряжения в судовой (силовой) электрической сети.

2. Намечается структурная схема главной энергетической уста­новки судна и состав предполагаемых источников и преобра­зователей энергии (дизель- или турбогенераторы, валогенераторы, утилизационные генераторы, комбинированные уста­новки отбора мощности, трансформаторы и т.д.).

3. Определяются возможные нормальные и допустимые режимы ра­боты (длительная параллельная, кратковременная параллель­ная, автономная работа и т.п.).

4. Намечается однолинейная схема генерирования электроэнер­гии судовой электростанции с распределением групп элек­троприемников и источников питания по секциям ГРЩ.

5. На основании заданного типа судна составляется специфика­ция всех электроприемников с их разделением по назначению и ответственности.

6. Для каждого механизма по каталогам выбирается двигатель электропривода с соответствующими параметрами и характе­ристиками .

7. Намечаются основные расчетные (характерные) режимы экс­плуатации данного судна в зависимости от его типа и ха­рактера работы.

8. Составляется табличная модель проектируемой электростан­ции для определения мощности.

9. Для каждого режима определяется суммарная потребляемая мощность всех потребителей и мощность электростанции, не­обходимая для обеспечения потребности судна в электро­энергии с учетом 5% потерь в судовой сети.

10. По наибольшему и наименьшему значениям потребляемой мощ­ности выбирается единичная мощность генераторов и их ко­личество с учетом требований Регистра к их загрузке.

В настоящее время, как в отечественной, так и в зарубежной практике судостроения, все большее предпочтение отдается электростанции переменного тока, обеспечивающей большинство судовых электроприемников. Только в отдельных случаях для питания специальных приемников используется постоянный ток. Такое решение наиболее эффективно как по экономическим, так и по техническим соображениям, хотя при этом приходится использовать специальные устройства для питания отдельных потребителей постоянным током. В данном проекте я использовал переменный ток с напряжением 400В и частотой 50Гц. Для питания тралового комплекса используется частотный преобразователь.

Рис. 2.1. Структурная схема главной энергетической установки

Структурная схема главной энергетической установки данного судна приведена на рис.2.1. Здесь главный двигатель работает на гребной винт, дизель-генераторы производят всю электроэнергию, схема судовой электростанции автономная.

Все судовые электроприемники по степени их ответственности следует разбить на три категории.

К первой категории следует отнести приемники электроэнер­гии, от которых зависит безопасность мореплавания, и перерыв в питании которых может привести к аварии судна и гибели людей. Часто их даже называют особо ответственными электро­приемниками ввиду повышенных требований к надежности их электроснабжения. К ним относятся:

• системы управления курсом судна (рулевые устройства);

• средства радиосвязи;

• навигационные приборы и устройства;

• аварийные пожарные и осушительные насосы;

• сигнально-отличительные огни;

• аварийное освещение;

• аварийная и другие виды сигнализации и др.

Ввиду большой ответственности приемников электроэнергии первой категории, питание их должно обеспечиваться от двух независимых источников.

К приемникам второй категории относятся механизмы, от ко­торых зависит движение судна, управление им, работа главной энергетической установки и сохранность груза, это - ответ­ственные электроприемники:

• механизмы МКО - масляные, топливные и охлаждающие насосы, сепа­раторы топлива и масла, компрессоры пускового воздуха, и др.

• вспомогательные пожарные и водоотливные насосы;

• промысловое оборудование и технологические установки про­мысловых судов;

• различное специальное оборудование в соответствии с на­значением судна.

Для них в СЭЭС также должно быть предусмотрено бесперебойное электроснабжение как в нормальных режимах судна, так и в аварийных (при работе основной электростанции). Как правило, это требование обеспечивается за счет создания ре­зервного питания для этой категории механизмов и уст­ройств. Перерыв в питании для этой категории приемников электроэнергии в соответствии с требованиями Регистра раз­решается на время ввода в работу резервной линии питания или аварийного источника электроэнергии, но время ввода при этом не ограничивается.

К третьей категории относят группу малоответственных или неответственных судовых приемников электроэнергии:

• механизмы камбуза;

• система отопления и кондиционирования воздуха;

• бытовая и трюмовая вентиляция;

• мастерскую и др.

Для этой группы приемников электроэнергии возможен значи­тельный перерыв питания при перегрузках генераторов СЭЭС, на время ликвидации аварий, ремонта оборудования и т.п. При недопустимых перегрузках в СЭЭС эти приемники электроэнер­гии могут быть просто выведены из работы и тем самым дос­тигается снижение загрузки работающих ГА. Поэтому при раз­работке схемы СГ и РЭ рекомендуется все приемники электро­энергии третьей категории или их часть выносить на одну или несколько отдельных секций сборных шин, которые подключают­ся к сборным шинам ГРЩ через контакторы или другие коммута­ционные аппараты

В действительности мощность, потребляемая судовыми механизмами и устройствами, не является постоянной, а изменяется в зависимости от режима работы судна.

Правила Регистра предписывают, что при расчете мощности судовой электростанции для определения ее наибольшей и наименьшей загрузки, кроме режимов, предписываемых регистром, в таблице нагрузок необходимо представить все режимы.

Характерные режимы судов типа БМРТ :

• промысловый режим (ночь);

• аварийный режим с работой аварийных генераторов;

• стоянка в порту с охлаждением;

• стоянка в порту без охлаждения;

• переход на промысел;

• ход с промысла.

Все вышеперечисленные режимы были рассмотрены мной в ходе разработки данного курсового проекта. Они отображены в Приложении 1.

В каждом эксплуатационном режиме приемники электрической энергии могут работать эпизодически, периодически, непрерывно.

К эпизодически работающим относятся потребители, суммарное время работы которых менее 15% продолжительности режима (менее 3,5 ч в сутки).

Периодически работающие, те, у которых время работы находится в пределах 1570% продолжительности режима (3,517 ч. в сутки).

Непрерывно работающие, время работы которых находится в пределах 70100% продолжительности режима (1724 ч в сутки).

При расчете действительной потребляемой мощности необходимо учитывать коэффициент загрузки механизма.

Потребители электроэнергии, которые в данном режиме не работают, в соответствующих графах таблицы не учитываются.

Результаты расчета для каждого режима работы приведены в табл.2.1.

Таблица 2.1

Наименование режима работы	Потребляемая мощность с учетом 5% потерь электроэнергии в сети			COS 
	P	Q	S
Промысловый режим (ночь)	773,863	1304,667	1516,911	0,860
Переход на промысел	224,915	333,168	401,98	0,829
Ход с промысла	734,219	1053,466	1284,082	0,820
Стоянка в порту без охлаждения	116,595	154,114	194,25	0,797
Стоянка в порту с охлаждением	742,627	1078,492	1309,39	0,824
Аварийный с работой АДГ	157,647	288,809	329,034	0,878