Наиболее важным техническим средством судна является судовая энергетическая система — (СЭЭС).
Cудовые электроэнергетические станции предназначены для питания различных потребителей, эксплуатируемых в судовых условиях. В частности это грузовые механизмы, брашпиль, различные насосы, вентиляция и кондиционирование, радионавигационное оборудование и различные бытовые потребители. В предлагаемом курсовом проекте рассматриваются электрические станции для судов различного типа и водоизмещения. Необходимо рассчитать потребляемую нагрузкой судна мощность, составить таблицу нагрузок и выбрать первичные двигатели и генераторы для данного типа судна
Судовая электроэнергетическая станция является многофункциональной системой, поскольку выполняет несколько функций:
- выработку,
- распределение,
- передачу и потребление электроэнергии.
Проектирование СЭЭС отличается рядом особенностей и требует специального подхода, который необходим для формулировки общих условий, обеспечивающих успешную работу ряда независимых частей при объединении их в единое целое.
СЭЭС — состоит из ряда подсистем, объединенных общей целью функционирования. Процесс функционирования СЭЭС в значительной степени имеет вероятностный характер. Это связано в основном со случайным характером процесса потребления электроэнергии, а также с влиянием окружающей среды и отказами элементов СЭЭС. Обеспечение высоких показателей качества электроэнергии при большом количестве ответственных потребителей и недетерминированном режиме их работы требует высокой степени автоматизация СЭЭС.
Успешное проектирование СЭЭС возможно лишь на основе СИСТЕМНОГО ПОДХОДА. Основной тезис системного подхода — максимальный учет взаимосвязей разрабатываемой системы с другими системами, и отдельными подсистемами между собой. Системный подход требует исследования возможно большего числа вариантов решения задач проектирования и выбор оптимального варианта системы, который позволит снизить стоимость проектирования и изготовления системы, обеспечить ее эффективную эксплуатацию.
- Расчет нагрузки судовой электростанции аналитическим методом.
При использовании аналитического метода средняя расчетная мощность в ходовом режиме
Р Х =18 +0,028·N+ р* = 18+ 0,028*6000+161=347Вт,
где N-мощность главного двигателя энергетической установки,
р*- наибольшее значение Рэп и Рбп,
Расчет судовой электростанции электрических сетей и систем потребителей
... и суммы добавочных мощностей, необходимых для обеспечения электроэнергией дополнительных потребителей в данном режиме судна. 2. Расчет нагрузки судовой электростанции аналитическим методом ... мощности генераторных агрегатов СЭС Состав генераторных агрегатов выбирают с учетом теории системотехники, исследующей взаимосвязи сложных систем, рассматривая СЭС как подсистему, входящую в состав систем СЭЭС, ...
Рэп- мощность эпизодических включенных потребителей,
Рбп- мощность бытовых потребителей.
Примерная мощность эпизодических потребителей
Рэп = Рбн +Рпн + Рон = 56+45+60 = 161кВт,
где Рбн -мощность электропривода балластного насоса,
Рпн — мощность электропривода пожарного насоса,
Рон — мощность электропривода осушительного насоса. Расчетная мощность бытовых потребителей
Рб.п = Рк +Рв+Рс.к = 20+11,2+ 12,25 = 43,45кВт
где Рк — мощность электрического камбуза.
Рв -мощность бытовой вентиляции
Рв = (0,4ч0,8)·∑РВI = 0,8·14=11,2кВт,
где (0,4 ч 0,8) — коэффициент одновременности,
Р ск — суммарная мощность установок кондиционирования воздуха
Рс.к = 0,7·∑Ркв1= 0,7·17,5=12,25кВт
где 0,7 — коэффициент одновременности.
Средняя расчетная мощность СЭС в стояночном режиме, без грузовых операций
Рст = 11+ 0,002·Д+ Рэп = 11+0,002·28000 + 347 = 414кВт.
Стояночный режим с грузовыми операциями
Рст.гр = Рст +Ргр.м = 414+17,6 = 432 кВт
Мощность грузовых механизмов с зачетом одновременности их работы
Ргр.м = ко·∑Ргр.м1 = 0,8·22 = 17,6кВт
где ко =(0,4ч0,8)- коэффициент одновременности.
Средняя расчетная мощность СЭС в маневровом режиме
Рм = [0,8·(Рб.п+Ркп)+Рх]·1,05 = [0,8·(43,45+10)+347]·1,05 = 409кВт,
где Рб.п — мощность брашпиля
Ркп — мощность компрессов пускового воздуха.
Расчетная мощность СЭС при работе аварийном режиме, т.е. это мощность аварийной ЭС
Ра.эс. = (0,3ч0,35)·Р Х ·1,05 = 1,05·0,35·347 = 127,5кВт,
Расчетная мощность в аварийном режиме при работе основной электростанции
Рсэс = 1,05
- (1,3 — 1,5)
- Р х = 1,05
- 1,3 ·347 = 474кВт.
При расчетах мощности СЭС необходимо учитывать потери
мощности в электросетях судна, который составляет 5%.
Целесообразно предусматривать мощности идущие на планируемую
модернизацию энергетического оборудования.
Выбор количество и единичный мощности генераторных агрегатов производиться на основании расчетных данных полученных на всех эксплуатационных режимах судно с учетом требований Регистра.
- Выбор количества и единичной мощности генераторных
агрегатов СЭС.
Состав генераторных агрегатов выбирают с учетом теории системотехники, исследующей взаимосвязи сложных систем, рассматривая СЭС как подсистему, входящую в состав систем СЭЭС, СЭУ и судна в целом. Принятый вариант оценивают по степени экономичности и надежности на уровне старшей системы. Основанием для выбора количества и мощности генераторных агрегатов служат расчетные значения нагрузки СЭС по режимам работы, определяемым по таблице нагрузок СЭС (см. табл.№1.1.).
Выбор количества и единичной мощности ГА производят, используя следующие рекомендации:
1. По режиму минимальной нагрузки определяют единичную мощность ГА, по режиму максимальной расчетной нагрузки — общее количество, а по расчетной нагрузке остальных режимов ее разделяют по отдельным агрегатам в нескольких конкурирующих вариантах;
2. Загрузка агрегатов в ходовых, промысловых и стояночных режимах работы судна должна составлять 70—90 % номинальной с учетом резерва мощности для внедрения новых ПЭ в процессе эксплуатации судна. При работе в маневровом и аварийном режимах может снижаться:
до 50 — 60 % — для дизель-генераторов,
до 40 — 50 % — для турбогенераторов,
до любого уровня — для ВГ и утилизационных ТГ.
На каждом судне с ответственными ПЭЭ должно быть предусмотрено не менее двух генераторов и дополнительно ВГ.
Мощность основных ГА должна быть такой, чтобы при выходе из строя любого из них -оставшиеся обеспечивали питание ответственных ПЭЭ.
Ответственные ПЭЭ — потребители, обеспечивающие нормальные эксплуатационные условия движения и безопасность судна, а также минимально необходимые условия обитаемости на нем в ходовом, маневровом, аварийном режимах. Кроме того, оставшиеся ГА должны обеспечивать работу устройств и систем, необходимых для пуска ГД при нерабочем состоянии судна.
Суммарная мощность и мгновенная перегрузочная способность СЭС при выходе из строя любого из имеющихся ГА должны обеспечить пуск самого мощного электродвигателя с наиболее тяжелым пуском без нарушения устойчивости СЭС и других ПЭЭ.
Генераторные агрегаты должны допускать возможность работы с перегрузкой не менее 10% от номинальной мощности в течении не менее 1 часа.
7) Число типов ГА, отличающихся по конструкции и мощности, должнобыть минимальным:
- в СЭС, состоящих только из ДГ или ДГ и ТГ, — не более двух;
- в СЭС, состоящих из ДГ и других типов ГА (ВГ, НГ, УТГ, ВДГ), — не более трех.
При компоновке СЭС состоящей из ДГА, целесообразен вариант их равной мощности. При использовании ТГА (в качестве ходовых) и ДГА (в качестве резервных) мощность первых больше мощности вторых, а при использовании ДГА и ВГ мощность первых меньше мощности вторых.
Один ДГА постоянно находится в резерве, а остальные агрегаты могут длительно эксплуатироваться под нагрузкой.
Ввиду высокой стоимости береговой электроэнергии в некоторых портах и отсутствия соответствующих береговых источников электроснабжения для большинства судов, целесообразно обеспечение режима стоянки в порту с работой одного ДГА с высокой загрузкой. Это может повлечь дополнительное дробление мощности СЭС, так как установка стояночного ДГА не целесообразна.
Конкурирующие варианты состава СЭС сравнивают по экономическим показателям:
- среднегодовая наработка ГА;
- среднегодовые значения приведенных и эксплуатационных затрат;
- себестоимость электроэнергии;
- срок окупаемости.
Таблица нагрузок СЭЭС
Табл.№1.1.
|
Ходовой режим, кВт |
Стояночн. режим без груз. операций. кВт |
Стояночн. с груз, операц кВт |
Маневр, режим кВт. |
Авар. ЭС кВт |
Авар. режим Основ. ЭС. кВт |
|
347 |
414 |
432 |
409 |
127,5 |
474 |
После выбора генератора необходимо выбрать для нее первичные двигатели, чтобы они соответствовали основным параметрам генератора. Исходя из вышеизложенного по справочным данным выбираются генераторные агрегаты.
Технические характеристики судовых генераторов
Табл.№1.2
|
1 |
Генератор |
ДГАС- 270 |
ДГАС — 300 |
|
2 |
Мощность, кВт |
270 |
300 |
|
3 |
Частота вращения, Гц |
50 |
50 |
|
4 |
Напряжение, В |
400 |
400 |
|
5 |
Род тока |
3-фазный |
3-фазный |
|
6 |
Удельный расход топлива, г/кВт*ч |
240+/-12 |
255+/-12 |
|
7 |
Масса, кг |
3900 |
5300 |
|
8 |
Назначенный номинальный ресурс, ч |
22500 |
8000 |
|
9 |
Размеры, мм |
3600х1077х1777 |
4200х1300х1980 |
|
10 |
Количество |
2 |
1 |
