Преимущества и недостатки дизель-электрической гребной установки

В современном мировом транспортном флоте наибольшее распространение получили суда с дизельным приводом гребного винта, а среди электроходов - ГЭУ постоянного тока. Для выявления преимуществ и недостатков тех и других установок следует сделать сравнение дизель-электроходов постоянного тока и теплоходов. В результате длительной эксплуатации электроходов выявлены преимущества ГЭУ постоянного тока по сравнению с теплоходами.

1. Возможность автоматизации гребной установки. На всех электроходах применяется дистанционное управление с нескольких мест, автоматически поддерживается постоянство мощности при изменении нагрузки на винте, применяются всевозможные автоматические системы защит и контроля за нарушением нормального режима эксплуатации. В конечном счете на электроходе проще осуществить комплексную автоматизацию всех производственных процессов в машинном отделении.

В последние годы на теплоходах используется дистанционное автоматизированное управление дизелем ДАУ и автоматическое управление процессами в машинном отделении, однако все это удалось осуществить на определенном уровне развития электроники и автоматики. Отбор мощности на уровне, близком к 100%, при изменении скорости судна возможен на теплоходе при использовании ВРШ.

Что такое валогенератор? Генераторы отбора мощности

На судах морского, речного и особенно промыслового флота получили распространение электрогенерирующие установки, использующие энергию главного двигателя, которые разделяются на:

• установки непосредственного отбора мощности (валогенераторы);
• установки утилизации энергии выхлопных газов (утилизационные турбогенераторы);
• комбинированные установки, включающие в себя утилизацию энергии выхлопных газов и непосредственный отбор мощности.

Наиболее характерными режимами эксплуатации большинства типов судов являются полные и средние ходы, при которых резерв мощности на гребном валу составляет 10—15% номинальной мощности главного двигателя. В то же время опыт эксплуатации показывает, что потребная мощность электростанции в ходовом режиме работы судна обычно не превышает 10% мощности главного двигателя. Поэтому имеется реальная возможность в ходовом режиме судна отказаться от работы основных генераторов с автономным приводом и установить генераторы с приводом от гребного вала.

Установка на судах валогенераторов с целью использования главного двигателя как единого источника энергии обусловлена целым рядом преимуществ, а именно: 

• облегчаются автоматизация, обслуживание и эксплуатация электростанции;
• снижается шум в машинном отделении; повышается экономичность работы энергетической установки; увеличивается межремонтный период и т. д.

Использование валогенераторов приводит к снижению стоимости электроэнергии, вырабатываемой судовой электростанцией.

Системы управления судовыми дизель-генераторами

В работе судовых электростанций автоматические системы управления дизель-генераторами обеспечивают пуск:

• одного из основных дизель-генераторов в случае увеличения нагрузки свыше 80 % мощности работающего генератора;
• основного дизель-генератора и перевод на него нагрузки с валогенератора во время маневровых режимов работы судна, когда значительно изменяются напряжение и частота тока на шинах ГЭРЩ; 
• одного резервного дизель-генератора;
• аварийного дизель-генератора при чрезмерном понижении или исчезновении напряжения на шинах основной станции. Время запуска при этом не должно превышать 15 с.

Система автоматического пуска аварийного дизель-генератора обеспечивает его запуск в случае уменьшения напряжения или частоты сети ниже допустимых значений, а также при выходе из строя второго (работающего) дизель-генератора.

Автоматизация управления судовых электростанций

Применение в судовых электростанциях различных источников тока (дизель-генераторов, валогенераторов, аккумуляторных батарей, преобразователей тока) требует автоматизации управления их совместной работой. Электростанции переменного тока на грузовых речных судах (танкерах, толкачах, буксирах) имеют автоматические системы совместной работы валогенератора и дизель-генератора. На рис. 1 приведена схема, обеспечивающая автоматический пуск и остановку дизель-генератора, а также перевод нагрузки с валогенератора на дизель-генератор и обратно. Валогенераторы могут работать только на переднем ходу судна с допустимыми изменениями напряжения и частоты тока.

Основные элементы схемы: G1 — валогенератор; G2 — дизель-генератор; Ql, Q2 — автоматические выключатели; Kl, К2—контакторы; К9 — реле частоты, срабатывающее при достижении частоты тока дизель-генератора 40 Гц после его запуска.

Рис. 1. Принципиальная схема автоматической совместной работы валогенератора и дизель-генератора

Контакты этого реле через промежуточные реле К8 и К3 выключают валогенератор и включают дизель-генератор. К4 — реле частоты, которое при уменьшении частоты тока валогенератора до 40 Гц через промежуточное реле К6 подключает цепь управления станции автозапуска дизель-генератора. К5 — реле, срабатывающее при достижении частоты тока валогенератора 45 Гц. Реле К5 через промежуточное реле К7 служит для остановки дизель-генератора и подключения на шины ГЭРЩ валогенератора.