14.6 Гэу промысловых судов

Интенсификация морского промысла и связанные с этим увеличение скоростей хода, применение большого количества орудий лова, рост объема обработки и замораживания продукции определяют необходимость постоянного совершенствования и поиска наиболее рациональных энергетических установок, их структур для промысловых судов. При этом в качестве основных задач рассматриваются такие, как обеспечение минимума массы и стоимости, возможность компоновки механизмов и оборудования в единые агрегаты, снижение удельного расхода топлива на номинальных и долевых нагрузках за счет уменьшения потерь при генерировании, распределении и преобразовании электроэнергии, высокая степень автоматизации установки.

Актуальным является и вопрос об использовании на промысловых судах гребных электрических установок. Несмотря на высокую первоначальную стоимость, установки этого типа обеспечивают лучшую маневренность, а также более удобное размещение энергетической установки. Увеличение мощности ЭЭУ промысловых судов сопряжено со все более широким внедрением переменного тока и использованием средств полупроводниковой преобразовательной техники в приводах гребного винта и траловых лебедок.

14.6.1 ГЭУ судов типа « Зверобой»

В состав гребной электроустановки зверобойно-рыболовного тока типа P=990/8/300S мощностью 750 кВт каждый, напряжением 625 В, номинальным током 1200 А, скоростью вращения 80,7 рад/с (750 об/мин) с приводом от трех главных дизелей типа 6А25-70 Цегельски-Зульцер польской постройки мощностью 810кВт каждый; двухъякорный ГЭД постоянного тока типа 2P-1500/12/540S/03 мощностью каждого якоря 845 кВт при напряжении 760 В и токе 1200 А, скоростью вращения 18,8 рад/с(175 об/мин).

Главные машины соединены в контур неизменного тока, куда кроме указанных машин входят также два электродвигателя пре образователей тока мощностью 350 кВт с трехфазными синхронными генераторами на валах, обеспечивающими электроэнерги ей судовые потребители напряжением 380 В и ЭД траловой лебедки мощностью 290 кВт, рисунок 14.5

При включении в работу всех ЭД величина неизменного тока в контуре составляет 1200 А. Для режима хода во льдах исполь зуются два главных генератора для питания ГЭД с управлением по системе "генератор-двигатель". При этом один главный генератор работает на оставшиеся двигатели с поддержанием постоянства тока главного контура. Предусмотрен также вариант с включением трех генераторов на гребной электродвигатель в режиме "генератор-двигатель". При этом судовые потребители получают питание от вспомогательного ДГ. Кроме того, с помощью автоматического выключателя А возможно соединение двух генераторов и двухъякорного ГЭД в один независимый (средний) контур, а также одного генератора и ЭД преобразователей и траловой лебедки в другой независимый (малый) контур. Если контакты выключателя А замкнуты, средний контур работает в режиме "генератор-двигатель", а малый контур - в режиме постоянства тока. Главные машины включены в контур так, что напряжение между двумя любыми точками схемы составляет не более 1200 В.

П оддержание постоянства тока осуществляется с помощью регулятора тока интегрально-пропорционального типа. При постоянстве тока главной цепи регулирование величины скорости вращения и его реверс ГЭД производится путем изменения величины его магнитного потока.

В системе регулирования тока сигнал с задатчика тока ЗТ подается на регулятор тока РТ, где сравнивается с сигналом действительного значения тока , снимаемого с шунта в главной цепи через датчик тока ДТГ. Усиленный сигнал рассогласования подается через бесконтактный переключатель на вход регулятора тока возбуждения РТВ генератора в виде заданного значения тока возбуждения , где сравнивается с сигналом действительного значения тока возбуждения . Усиленный сигнал рассогласования через логическое переключающее устройство ЛУГ поступает на вход управляющего блока БУГ, который вырабатывает импульсы на управляющие электроды тиристоров выпрямительного моста ВГ, питающего обмотки возбуждения ОВГ главных генераторов.

В системе регулирования скорости вращения ГЭД задающий сигнал п₃, снимаемый с потенциометра поста управления ПУ, подается через задатчик интенсивности ЗИ на вход регулятора скорости вращения РЧВ, где сравнивается с сигналом действительного значения скорости вращения п_д, снимаемым с тахогенератора гребного вала ТГ. Сигнал рассогласования в виде заданного значения тока возбуждения ГЭД через бесконтактный переключатель подается на вход регулятора РТВ тока возбуждения ГЭД. Здесь оно сравнивается с действительным значением тока возбуждения , поступающим через датчик тока ДТД с шунта, включенного в цепь обмоток возбуждения ОВД якорей ГЭД. Выходной сигнал РТВ через логическое пере­ключающее устройство ЛУД поступает на управляющий блок БУД, с которого управляющие импульсы поступают на тиристорный выпрямительный мост ВД, питающий обмотки возбуж­дения ОВД гребных электродвигателей.

При работе системы в режиме "генератор-двигатель" регулирование скорости вращения ГЭД происходит путем изменения магнитных потоков генераторов. Ток возбуждения ГЭД, снимае­мый с задатчика тока возбуждения ЗТВ и поступающий на вход РТВ через бесконтактный переключатель, остается в процессе регулирования неизменным.

14.6.2 ГЭУ траулера проекта В 422

Современные промысловые суда с электродвижением характеризуются большим разнообразием установок. Большинство" схем выполнено на постоянном токе, в том числе по схеме неиз­менного тока, позволяющей объединить в один контур электродвигатели как гребных винтов, так и ваерных лебедок. На рис.14.6 представлена схема такой системы, которая применяется на зве-робойно-рыболовных траулерах проекта В 422 польской по­стройки. На основании эксплуатационных данных система неиз­менного тока с двумя генераторами имеет такую же надежность, как и система «генератор-двигатель» с тремя генераторами. В этом режиме она позволяет использовать оба генератора одновременно и для движения, и для траления. Даже при работе только одного генератора эта схема позволяет осуществлять траление на ходу, что невозможно в системе "генератор-двигатель".

В системах неизменного тока установленная мощность генераторов всегда может быть меньше суммарной мощности потребителей. На современных траулерах используются схемы установок неизменного тока с синхронными генераторами, включенными в контур через неуправляемые выпрямители. К преимуществам таких систем можно отнести: повышенную надежность вследствие «нечувствительности» к коротким замыканиям и практического отсутствия перебоев в питании; упрощение схемы управления за счет возможности несинхронной работы генераторов; работа дизелей при частичных нагрузках на пониженных оборотах, позволяющая снизить расход топлива и повысить моторесурс.

В качестве источников электроэнергии рассматриваются синхронные генераторы без успокоительных обмоток, оформленные конструктивно в единый блок с НВП. Параметры генераторов рассчитываются для совместной работы с выпрямителями на контур неизменного тока. Их переходное сопротивление составляет около 30 %, и величина тока короткого замыкания не превышает три номинальные величины. Поэтому отпадает необходимость в защитной аппаратуре между генератором и выпрямителями, срабатывающей при коротком замыкании, предусматривается только контроль вентилей. В этих системах величина выходного тока поддерживается неизменной при изменяющемся значении нагрузки даже без регулирования тока возбуждения генераторов.

14.6.3 ГЭУ траулера "Arctic Trawler"

В единой ЭЭУ американского промыслового траулера "Arctic Trawler" (рисунок. 14.7) используется ГЭУ неизменного тока.

В состав установки входят два ДГ мощностью по 1000 кВт и один 670 кВт, два вращающихся преобразователя по 500 кВА для питания судовых потребителей переменным током, два ГЭД мощностью по ПО кВт, работающих на один вал через суммирующий редуктор 5:1, и два электродвигателя по 191 кВт для привода шестибарабанной траловой лебедки. Ток главной цепи, протекающий постоянно через все якоря машин, включенных в главный контур, поддерживается на заданном уровне с помощью регулятора тока возбуждения генераторов, включающего обратную связь по напряжению и суммирующую систему на магнитных усилителях. Генераторы постоянного тока приводятся во вращение от дизелей мощностью, соответственно 1100 кВт и 720кВт.

Г енераторы постоянного тока допускают работу в диапазоне скоростей вращения от 69,9 рад/с (650 об/мин) до 83,3 рад/с (800 об/мин). Все три генератора управляются одиночным вращаю­щимся возбудителем, управляемым в свою очередь трехкаскадным магнитным усилителем. Для уменьшения пульсаций тока, а также для повышения чувствительности и точности управления магнитные усилители питаются от отдельного источника с частотой тока 480 Гц.

Управление ГЭД осуществляется аналогично. Для предотвращения разогрева обмотки якоря на стоянке они имеют мощные замыкающие контакты, шунтирующие ток через щетки при остановке вала. Напряжение возбудителя ГЭД ограничено для защиты тока главной цепи от уменьшения ниже номинального значения (1,35 к А) при перегрузках. Практически это также является защитой от перегрузки главных генераторов и их приводных двигателей.

Судовые потребители переменного тока обеспечиваются электроэнергией с помощью вращающихся преобразователей по 500 кВА, каждый из которых имеет отдельный возбудитель, управляемый двухкаскадным магнитным усилителем. Система управления имеет обратную связь по скорости вращения через тахогенератор и позволяет обрабатывать значительные изменения нагрузки в пределах шести циклов переменного тока.

На судне имеется стояночный ДГ мощностью 250 кВА, использующийся также в качестве аварийного генератора в ходе рейса. Режим его запуска и потребители определяются переключателями, расположенными в машинном отделении.

Таким образом, в данной схеме реализованы основные достоинства систем неизменного тока. Система управления с МУ, являясь бесконтактной, простой в эксплуатации и сравнительно недорогой, имеет также преимущества перед тиристорными системами в том, что она не подвержена электромагнитным воздействиям.

Вопросы для самоконтроля.

1. ГЭУ парома-ледокола типа "А. Коробицын".

2. ГЭУ морских паромов типа "Сахалин".

3. ГЭУ линейных ледоколов типа "Ермак".

4. ГЭУ океанографического судна "Аранда".

5. Сравнительный анализ схем управления ГЭУ.

6. ГЭУ промысловых судов.

7. ГЭУ судов типа « Зверобой».

8. ГЭУ траулера "Arctic Trawler"