Основные и аварийные электростанции на судне

Судовая электроэнергетическая установка состоит из источников электроэнергии, электрических цепей, распределительных устройств и потребителей электроэнергии. При общем рассмотрении ее можно представить состоящей из электроэнергетической системы и потребителей. Одной из важнейших частей электроэнергетической системы является судовая электрическая станция (СЭС), которая преобразовывает различные виды энергии в электрическую и предназначена для питания всех потребителей электроэнергии во всех режимах работы судна. В состав СЭС входят генераторные агрегаты (первичные двигатели и генераторы), распределительные устройства с приборами управления, контроля и защиты.

По назначению СЭС делят на основные, аварийные и специальные. Основная электростанция предназначена для питания всех потребителей электроэнергии в нормальных условиях эксплуатации судна. Аварийная электростанция питает ограниченное число ответственных потребителей электроэнергии при выходе из строя основной. Специальные электростанции служат для питания каких-либо специальных потребителей электроэнергии, например гребных электрических установок или электропривода траловых лебедок.

Расчётно-графические работы по дисциплине: «Динамические процессы в САЭЭС»

Расчётно-графические работы по дисциплине: «Динамические процессы в САЭЭС»

1. Рассчитать статический режим работы генератора при включении статической фиксировано активно-индуктивной нагрузки, параметры генератора известны.

Расчет производится исходя из того, что первоначально генератор был возбужден, работал в режиме холостого хода и имел номинальное напряжение. После подключения нагрузки (нагрузка известна).

Рассчитать необходимое напряжение регулятора возбуждения для поддержания напряжения генератора номинальным в новом режиме.

2. Считая напряжение возбуждения равным полученному в предыдущем пункте рассчитать установившийся ток короткого замыкания. (считаем нагрузкой сопротивление фидеров принимая)

Рассчитать необходимый ток возбуждения для случая установившегося тока КЗ равным 2.

3. Используя исходные и полученные данные, построить Simulink-модель электромеханической системы. Получить график переходного процесса электромеханической системы.

Расчет мощности судовой электростанции по режимам работы судна

Методические указания к курсовому проекту "Расчет мощности судовой электростанции по режимам работы судна"

Курсовая работа состоит из пояснительной записки и графической части. Пояснительная записка включает в себя следующие разделы:

1. Введение.
2. Краткое описание проектируемого судна и его режимов работы.
3. Технико-экономическое обоснование выбора рода тока, напряжения и частоты.
4. Составление и расчет таблицы нагрузок судовой электростанции по режимам работы судна.
5. Выбор количества и мощности главных и резервных генераторов - технико-экономическое обоснование.
6. Расчет мощности и выбор аварийного генератора.
7. Выбор и описание схемы и конструкции ГРЩ.
8. Мероприятия по электробезопасности и пожарной безопасности при обслуживании электрических станций и сетей.
9. Приложения.

Материал по лабораторным работам по предмету "Динамические процессы в САЭЭС"

Предмет: Динамические процессы в САЭЭС
Материал по лабораторным работам по предмету "Динамические процессы в САЭЭС"

Содержание:

Лабораторная работа №1. Исследование мультивибратора

Теория: Осциллограф универсальный С1-81

Лабораторная работа №2. Исследование переходных процессов в системе возбуждения СГ при набросе активно-индуктивной нагрузки

Теория: Исследование систем прямого фазового компаундирования синхронных генераторов в статических и динамических режимах

Исследование систем прямого фазового компаундирования синхронных генераторов в статических и динамических режимах

Лабораторная работа: "Исследование систем прямого фазового компаундирования синхронных генераторов в статических и динамических режимах"

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучение систем прямого фазового компаундирования синхронных генераторов; приобретение практических навыков по наладке систем, снятию статических и динамических характеристик. 

ПРОГРАММА РАБОТЫ: 1) Изучить систему самовозбуждения и автоматического регулирования напряжения генераторов серии МСС; 2) Изучить схему системы прямого фазового компаундирования и ознакомиться с лабораторной установкой; 3) Снять внешнюю и регулировочную характеристику генератора при различных значениях фазового угла нагрузки; 4) Снять статические характеристики генератора с включенной систем прямого фазового компаундирования при различных значениях фазового угла нагрузки; 5) Используя осциллограф определить величину провалов напряжения.

Судовая электроэнергетическая установка (СЭЭУ). Общие сведения автоматизации судовой электростанции

Судовая электроэнергетическая установка состоит из комплекса оборудования, предназначенного для преобразования энергии топлива в электрическую (дизель-генераторы), распределения электроэнергии по объектам судна (распределительные устройства и судовые сети) и преобразования в приемниках в другие виды энергии: механическую, тепловую, световую, химическую.

Увеличение грузоподъемности и скорости транспортных судов, повышение производительности судов технического флота вызывают рост энерговооруженности и совершенствование судового электрооборудования.

В настоящее время все основные типы судов имеют высокую степень автоматизации выработки, распределения и преобразования электроэнергии, применение которой, в силу ее преимуществ, обеспечивает сохранность грузов, хорошие производственные условия для команды и высокий комфорт для пассажиров.

Широко применяется комплексная автоматизация судовых электроэнергетических систем, которая включает дистанционный или автоматический пуск дизель-генераторов, автоматическую синхронизацию генераторов, автоматическое распределение активных и реактивных нагрузок, автоматическое регулирование напряжения и частоты, автоматическую защиту элементов системы, автоматизацию работы отдельных механизмов и устройств и, наконец, автоматизацию режимов работы электростанции в соответствии с различными режимами эксплуатации судна.

Определение мощности главных механизмов проектируемого судна. Адмиралтейский коэффициент

Рассмотрены различные способы определения мощности главных механизмов проектируемого судна по двухкомпонентным формулам и сделан сравнительный анализ полученных результатов.

Введение. В процессе проектирования судов маловероятна возможность точного соблюдения геометрического подобия формы проектируемого судна и судна-прототипа, так как форма судов определяется не только из условий ходкости, но и из целого ряда других требований (остойчивости, вместимости, прочности, маневренных качеств и т.д.). Соблюдение их для проектируемого судна может находиться в противоречии с геометрическим подобием формы. Кроме того, большую трудность представляет и сам выбор прототипа для формы обводов проектируемого судна даже в том случае, если ограничиться только критерием ходкости судна. От правильного выбора мощности и типа двигателя судна существенно зависят все эксплуатационные качества: скорость, устойчивость на курсе, поворотливость и другие характеристики. Мощность энергетической установки (ЭУ) судна зависит от скорости его движения, сопротивления среды и потерь мощности в системе "корпус - двигатель - движитель".

Книга "Автоматическое управление судовыми электроэнергетическими установками" Баранов А.П. 1981

Автоматическое управление судовыми электроэнергетическими установками

Баранов А.П.

Оглавление

ЧАСТЬ 1. ОСНОВЫ ТЕОРИИ И ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ СУДОВЫМИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ УСТАНОВКАМИ

Глава 1. Основы математики, применяемые при описании систем
управления электроэнергетическими установками

§ 1. Сведения из теории множеств 9
§ 2. Элементы алгебры логики 13
§ 3. Теория графов 20
§ 4. Теория алгоритмов 27
§ 5. Теория конечных автоматов 30

Глава 2. Построение систем управления электроэнергетическими установками

§ 6. Системный подход к автоматизации управления техническими объектами 35
§ 7. Автоматное описание функционирования СУ 38
§ 8. Графические и логические схемы алгоритмов функционирования СУ 43
§ 9. Логические сети и схемы СУ 47
§ 10. Программирование функций СУ 51
§ 11. Управляющие вычислительные машины в СУ 54
§ 12. Контроль и диагностирование СУ 56
§ 13. Оценка экономической эффективности СУ 58

Книга "Судовые электроэнергетические системы" Яковлев Г. С. 1987

Судовые электроэнергетические системы
Яковлев Г. С. 

Оглавление

Глава 1

ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ПРИЗНАКИ И ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА

СУДОВ И СЭЭС

§ 1.1. Основные отличительные признаки современных судов 5

§ 1.2. Отличительные признаки и структура СЭЭС 13
§ 1.3. Показатели качества судов и СЭЭС 20
§ 1.4. Режимы работы и показатели качества электроэнергии СЭЭС 24
§ 1.5. Особенности проектирования судов и СЭЭС 26

Глава 2

ВЫБОР РОДА ТОКА, ЧАСТОТЫ И НАПРЯЖЕНИЯ СЭЭС

§ 2.1. Выбор рода тока 31
§ 2.2. Выбор номинальной частоты 35
§ 2.3. Выбор номинального напряжения 36

Глава 3

ИСТОЧНИКИ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

ЭНЕРГИИ СЭЭС

§ 3.1. Классификация, параметры и конструктивные особенности судовых генераторов 39
§ 3.2. Преобразователи электрической энергии 43
§ 3.3. Системы автоматического регулирования частоты вращения и напряжения генераторов 50
§ 3.4. Параллельная работа судовых генераторов 62
§ 3.5. Основные свойства аккумуляторов 72

Глава 4

ВЫБОР ИСТОЧНИКОВ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

§ 4.1. Определение электрических нагрузок генераторов электроэнергии СЭЭС 82 
§ 4.2. Выбор количества номинальной мощности генераторов 91
§ 4.3. Определение электрических нагрузок и выбор аккумуляторов 94
§ 4.4. Выбор преобразователей электроэнергии 99

Глава 5

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ СЭЭС

§ 5.1. Устройство сетей распределения электроэнергии 101
§ 5.2. Проектирование сетей распределения электроэнергии 104
§ 5.3. Выбор кабелей электрических сетей 107
§ 5.4. Определение потери напряжения в электрических сетях 113

Наиболее важные вопросы требований морского Регистра к автоматизации СЭЭС, правил технической эксплуатации (ПТЭ), техники безопасности и пожарной безопасности

Питание электрических (электронных) систем автоматизации

Питание электрических (электронных) систем автоматизации должно отвечать требованиям части XV «Автоматизация». Питание устройств автоматизации, необходимых для запуска и работы аварийного дизель-генератора, должно осуществляться от стартерной или другой отдельной аккумуляторной батареи, расположенной в помещении аварийного дизель-генератора.

Питание объединённых пультов управления судном

4.5.1 При размещении в пульте управления судном электрического, навигационного и радиооборудования, электрических устройств автоматизации и дистанционного управления главными и вспомогательными механизмами питание такого оборудования должно производиться по от дельным фидерам, как требуется в настоящей главе и других частях Правил. Допускается осуществлять питание оборудования, особо перечисленного в 4.3.1 от распределительных устройств объединенного пульта управления судном при условии выполнения требований 4.5.2 — 4.5.6 (см. также 9.4.3).

4.5.2 Распределительные устройства объединенного пульта должны получать питание от главного распределительного щита непосредственно или через трансформаторы по двум независимым фидерам, подключенным к разным секциям сборных шин главного распределительного щита (если применяется секционирование шин). При наличии на судне аварийного генератора питание распределительного устройства объединенного пульта должно осуществляться по одному фидеру от главного распределительного щита и по одному фидеру от аварийного распределительного щита. Распределительные устройства объединенного пульта управления должны получать независимое питание по отдельному фидеру также от другого источника или источников, если это необходимо, исходя из требований к оборудованию, получающему питание от этих распределительных устройств. На распределительном устройстве должен быть переключатель фидеров питания, предусмотренных в пункте 4.5.2. Если применяется автоматический переключатель, должно быть обеспечено также ручное переключение фидеров. При этом должна быть предусмотрена необходимая блокировка.
Каждый потребитель из особо перечисленных в 4.3.1, получающий питание от распределительных устройств объединенного пульта управления, должен питаться по отдельному фидеру (см. также 9.4.3). В объединенном пульте управления должно быть установлено устройство световой сигнализации о наличии напряжения питания.

Краткая характеристика защит СЭЭС, в том числе от токов короткого замыкания

Обслуживание СЭЭС и всего остального электрооборудования осуществляется ограниченным количеством людей. На большинстве крупных судов в штат команды входят старший электромеханик и три электромеханика, на средних судах - один старший электромеханик, на мелких судах электромехаников нет (обслуживание возлагается на других специалистов).

Эксплуатация судов допускает выполнение ремонтно-профилактических работ, как правило, при стоянках. В ходу осуществляется, главным образом, контроль за состоянием электрооборудования. Вместе с тем условия работы, которые характерны для судов, связаны с интенсивным износом и старением электрооборудования. Возможны значительные механические воздействия, заливания водой, нефтепродуктами и т. п., а также заклинивания механизмов, перерывы в подаче топлива, поломка муфт и др. В результате возникают ненормальные режимы работы источников, преобразователей и приемников электроэнергии, а также электросетей.

Короткое замыкание

Большую опасность для СЭЭС и всех элементов электрооборудования представляет ненормальный режим, вызванный возникновением короткого замыкания в какой-либо точке системы. Короткое замыкание может иметь место при нарушении изоляции между токоведущими частями любого электротехнического устройства вследствие ее старения или механического повреждения, при обрыве провода (жилы) одной полярности и замыкания его на провод другой полярности, при скоплении токопроводящей жидкости между проводами (деталями) различной полярности и т. п. Точка короткого замыкания, характеризуемая нулевым значением сопротивления, образует в системе отдельную электрическую цепь, по которой протекает ток короткого замыкания (КЗ). Значение тока КЗ ограничивается только внутренним сопротивлением источника и сопротивлением токопроводов (шин, кабелей, коммутационных аппаратов) и может в сотни раз превышать номинальное значение токов элементов, которые составляют электрическую цепь короткого замыкания.

Выбор секционных расцепителей

Вначале выбирают номинальный ток максимальных расцепителей, а затем номинальный ток автомата.

Номинальный ток расцепителей автоматов, включенных в различные питающие линии, выбирают по расчетным рабочим токам этих линий, исходя из условия Iном. р. > Iраб.

После этого необходимо выбрать ток трогания расцепителей в зоне КЗ во избежание ложных срабатываний автоматов в моменты пуска электродвигателей по условию Iтр. р. > 1,2*Iпуск. дв.

Выбор кабелей. Расчет судовых электрических сетей

Сечение кабелей и проводов в соответствии с ОСТ 5.6136 — 78 должно выбираться по токовой нагрузке, исходя из работы их в наиболее тяжелом (рабочем) режиме. Для кабелей, работающих при переменной нагрузке, выбор сечений должен производиться по эквивалентному току.

При необходимости производится проверка кабелей на нагрев и потерю напряжения, а также на термическую устойчивость (в соответствии с ОСТ 5.6010—70).

При выборе сечения кабелей необходимо учитывать: род тока, частоту переменного тока, допустимую температуру нагрева кабелей, температуру окружающей среды, наличие защитных и экранирующих конструкций, способ прокладки, требуемый ресурс, срок службы.

В каждом конкретном расчете электрической сети должны быть выбраны определенные оптимальные сечения кабелей. При этом возможно, что отдельные кабели выбирают по минимуму потерь мощности или напряжения, другие - по допустимой температуре нагревания.

При выборе кабелей по допустимой температуре нагревания необходимо учитывать режимы и условия их эксплуатации, которые в конечном итоге определяют срок службы кабелей.

Расчет судовых электрических сетей состоит из следующих этапов:

• определение рабочих токов в линиях электропередачи (кабелях), входящих в данную электрическую сеть;
• выбор сечения кабелей с необходимым количеством жил;
• проверка выбранных кабелей с учетом пучковой прокладки;
• определение потери напряжения в сети, состоящей из выбранных кабелей.

Рабочий ток кабеля, соединяющего генератор с ГРЩ, принимают равным номинальному току генератора, для того чтобы можно было длительно передавать всю его мощность:

Iг=Pг/(√3*Uг*cosφ).

Количество жил питающего кабеля определяется схемой электрической цепи линии электропередачи. В зависимости от этого применяются одно-, двух-, или трехжильные кабели.
Кстати, на судах также широко применяют многожильные силовые кабели, например, в схемах управления различными кранами (палубными, провизионными, тельферами машинного отделения). Если вам нужен многожильный силовой кабель АВБбШВ, то рекомендую обратиться на сайт inkabel.ru.

Принципиальные схемы включения аппаратов, приборов и устройств генераторных панелей (общие положения)

На каждой генераторной панели устанавливают: амперметр с переключателем для контроля нагрузки каждой из фаз генератора; вольтметр с переключателем для контроля каждого из трех междуфазных напряжений в процессе пуска генератора и при его работе; частотомер для измерения частоты изменения напряжения генератора в процессе пуска и в рабочем режиме; ваттметр трехфазной мощности для контроля за активной нагрузкой генератора и, следовательно, нагрузкой первичного двигателя генератора; амперметр в цепи возбуждения генератора с машинным возбудителем для контроля исправности цепи возбуждения и контроля нагрузки ротора генератора; селективный выключатель для защиты генератора от токов перегрузки, короткого замыкания и для коммутации цепи генераторов.

При работе генератора параллельно с другими генераторами в схеме предусматривают защиту от обратной мощности.

На генераторной панели устанавливают также автоматически действующие устройства разгрузки генераторов, регулирования распределения активной нагрузки и устройства включения резервного генератора.

Главные распределительные щиты. Структура ГРЩ

ГРЩ в сборе представляет собой щит с оболочкой, обеспечивающей защиту от прикосновения людей к токоведущим частям. Сверху щит накрыт листом, защищающим от попадания воды. Лицевая часть оболочки состоит из отдельных съемных или открывающихся панелей. С боковых сторон ставятся перфорированные листы.

Проход за щитом закрывается дверями с одной (при длине менее 3 м) или двух сторон. Каркасы секций соединены между собой болтами. Сборные шины секций соединяются шинными накладками с медными болтами. Для повышения пожаростойкости между секциями ГРЩ предусмотрены перегородки, шины секций заливают компаундом, клеммы закрывают изоляционным материалом.

Подвод кабелей ко всем секциям ГРЩ осуществляют снизу. При этом каждый кабель должен иметь прогиб для допущения свободного вертикального перемещения щита, поскольку он устанавливается на амортизаторах. Расстояние от настила до токоведущих зажимов должно быть не менее 0,2 м. Рукоятки всех аппаратов и шкалы приборов должны иметь таблички с надписями, поясняющими их назначение. На одной из панелей секции управления прикреплена структурная схема ГРЩ.

Для освещения щита, кроме основного освещения помещения, предусмотрены светильники с арматурой, отбрасывающей световой поток в сторону щита. Пространство за щитом также освещается. Питание всех светильников осуществляется от шин щита. С задней стороны щита устанавливают предохранители или малогабаритные автоматы для защиты от коротких замыканий проводов, соединяющих приборы, аппараты и устройства, установленные в секциях щита.

Судовая электроэнергетическая система

Современные морские суда характеризуются высокой степенью электрификации. Одна из основных тенденций развития судовой электроэнергетики – постоянный рост мощностей судовых электростанций и установленного электрооборудования. Наряду с ростом мощностей электростанций усложнилась их структура, а также структура электрических сетей, повысились требования к надежности их работы, что привело к широкому применению систем защиты, контроля, регулирования и управления , выполненных с применением средств полупроводниковой и микропроцессорной техники.

В связи с этим сформировалось понятие о судовой электроэнергетической системе, обеспечивающей производство и распределение электрической энергии, значительно изменились условия, методы и средства эксплуатации судовых электроэнергетических систем, соответственно изменились и функции персонала, занимающегося их техническим использованием и техническим обслуживанием.

Судовая электроэнергетическая система – это совокупность судовых устройств, предназначенная для производства, преобразования, распределения электроэнергии и питания ею судовых приемников (потребителей). СЭЭС состоит из трех основных частей: судовые электрические станции, силовая электрическая сеть и сеть приемников.

Судовая электрическая станция – это энергетический комплекс, состоящий из источников электроэнергии и главного распределительного щита, к которому они подключены.
Основными показателями СЭЭС являются живучесть и надежность, качество электроэнергии, масса и габаритные размеры, строительная стоимость, эксплуатационные расходы, уровень автоматизации, уровень унификации и др.

Курсовая по предмету САЭЭС (методические указания)

Предмет: Судовые автоматизированные электроэнергетические системы (САЭЭС).

Курсовая по предмету САЭЭС (методические указания).

Тема курсовой работы: «Расчет мощности судовой электростанции по режимам работы судна»

Примеры готовых работ для ознакомления.

Задача пособия – облегчить расчет нагрузки судовой электростанции при курсовом проектировании.

В методуказаниях даётся методика расчета нагрузок судовой электростанции по режимам работы судна, приводится пример расчета мощностей отдельных потребителей по таблицам нагрузок. Даются необходимые рекомендации по расчету и выбору главных и резервных генераторов.

Приводятся основные положения по электробезопасности и пожарной безопасности при эксплуатации судового электрооборудования.

Методические указания помогут курсантам в их будущей практической деятельности технически грамотно эксплуатировать судовое электрооборудование.

Конспект лекций по судовым автоматизированным электроэнергетическим системам

Предмет: Судовые автоматизированные электроэнергетические системы (САЭЭС).
Конспект лекций по судовым автоматизированным электроэнергетическим системам.
Содержание конспекта:

ГРЩ.
Панели ГРЩ.
1. Силовая панель(2).
2. Генераторная панель.

Приборы генераторной панели (5):

• Вольтметр с переключателем.
• Частотомер.
• Амперметр с переключателем.
• Киловаттметр
• Киловарметр.

Изменение оборотов первичного двигателя.

3. Панель питания с берега.

Типы фазометров.

4. Панель синхронизации.
5. Панель 220В.

Параллельная работа синхронных генераторов.
Условия синхронизации.
Настройка реле обратной мощности.
Ламповый синхроноскоп.
Виды синхронизации.

• автоматическая точная.
• грубая.
• самосинхронизация.

Скачать конспект лекций по судовым автоматизированным электроэнергетическим системам

*Конспект предоставляется в свободной "черновой" форме.

Курсовой проект "Расчёт судовой электрической станции"

Дисциплина: Судовые автоматизированные электроэнергетические системы (САЭЭС).
Курсовой проект на тему: "Расчёт судовой электрической станции".

Аннотация

Данный курсовой проект посвящён расчёту судовой автоматизированной электроэнергетической системы и предусматривает анализ работы генераторов, описание работы и настройку автоматических выключателей, анализ функционирование генераторной секции и секции управления ГРЩ. Также приведены расчёт мощности и выбор генераторов, и расчёт и выбор фидеров.

Краткое содержание курсового проекта:

Во-первых, в соответствии с заданием (мощности электроприводов) выбираются современные (бесщёточные) генераторы, основные и аварийные с АРН.

Далее, при разработке схем ГРЩ выбираются  современные схемы ГРЩ и АРЩ. В курсовом проекте представляются однолинейная схема ГРЩ, АРЩ и их сопряжения.

Расчёт и выбор фидеров и коммутационно-защитной аппаратуры содержит однолинейную схему распределения электроэнергии по судну, расчёт автоматических выключателей от ГРЩ.
В курсовом проекте необходимо разработать основные конструктивно-аналитические параметры судовой электрической станции (СЭС), выбрать коммутационную и защитную аппаратуру, необходимые трансформаторы напряжения, приборы контроля.

Курсовой проект включает разработку таких вопросов:

1. Расчетно-пояснительную записку, раскрывающую содержание каждого     этапа курсового проекта.
2. Чертежно-графический материал.
2.1. Таблица нагрузок электропотребителей СЭС.
2.2 Однолинейная схема ГРЩ и распределения электроэнергии по потребителям с указанием сечения кабелей, фидеров.
2.3. Схема принципиальная и структурная генераторной секции ГРЩ.
2.4. Фото (гравюра, эскиз) лицевой панели ГРЩ.