Выбор генераторов судовой электростанции (формулы, графики, таблицы)

При проектировании электростанций современных судов одной из основных задач является правильный выбор количества и мощности генераторов.

При завышении мощности судовой электростанции увеличиваются ее стоимость, масса, расход топлива и занимаемая площадь.

Занижение мощности электростанции создает эксплуатационные трудности в обеспечении потребителей электроэнергией и может привести к аварийной ситуации. Поэтому число и мощность генераторных агрегатов электростанции должно быть таким, чтобы они при полной загрузке обеспечивали потребителей электроэнергией во всех режимах работы судна с высокой надежностью и экономической эффективностью.

Наглядное представление о характере изменения загрузки электростанции дают графики нагрузки, представляющие собой диаграммы изменения нагрузки во времени. Различают суточные, рейсовые и годовые графики нагрузки. Если графики показывают изменение нагрузки на выводах потребителей, то их называют графиками нагрузок потребителей. Кроме того, для электростанций на переменном токе различают графики активной реактивной нагрузок.

Судовые аккумуляторы (виды, назначение, заряд, разряд, эксплуатация и обслуживание)

В судовых электростанциях аккумуляторные батареи резервируют электрическую энергию на случай отключения генераторов, обеспечивая при этом энергией сети аварийного освещения, радио- и телефонии, сигнализации, аварийного питания систем дистанционного управления главными дизелями, рулевого управления и станций сигнальных огней; аккумуляторы используются также для стартерного пуска дизелей.

Применение химических источников тока (аккумуляторов) вызвано необходимостью иметь постоянно готовый к действию источник энергии при аварийном режиме работы судовой электростанции, а также для питания электрических сетей, требующих постоянного напряжения.

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.

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.

Параллельная работа генераторов постоянного тока

Для параллельной работы генераторов постоянного тока необходимо, чтобы к каждой распределительной (или сборной) шине были подключены зажимы генераторов одинаковой полярности.

Кроме этого, электродвижущие силы параллельно включаемых генераторов должны быть одинаковыми. Напряжение на зажимах генератора U связано с его электродвижущей силой Е равенством: U = Е — Iяrя. Из этого равенства следует, что генератор отдает во внешнюю цепь ток Iя = (E - U)/rя.

Очевидно, что генератор может давать ток во внешнюю цепь только тогда, когда Е будет больше U. Поэтому при включении генератора для параллельной работы с уже работающими на сборные шины другими генераторами необходимо, чтобы электродвижущая сила Е включаемого генератора была больше напряжения U на сборных шинах. Если электродвижущая сила генератора не превышает напряжения на сборных шинах, а равна ему, то отдавать ток во внешнюю цепь генератор не будет (U = Е, Е — U = 0 и, следовательно, Iя = 0).

Управление генераторами судовых электростанций

Рассмотрим упрощенную схему электрических соединений генератора параллельного возбуждения.

На рис. 1 приняты следующие обозначения:
Г— якорь генератора с двумя щетками и зажимами-полюсами (+) и ( —);
ОВ — обмотка возбуждения; Н — ее начало, К — конец;
ШР — регулировочный реостат с рукояткой Р, вращающейся на оси и скользящей по рабочим контактам, соединенным между собой спиралями из проволоки с большим удельным сопротивлением;

Рис.1. Простая схема электрических соединений генератора параллельного возбуждения

ГП - главные предохранители;
ГР - главный рубильник;
А - амперметр;
СШ — сборные шины: положительная (+) и отрицательная (—);
V — вольтметр.

Генератор Г приводится в движение каким-либо первичным двигателем. Вырабатываемая генератором электроэнергия подается обычно не прямо к тем или иным приемникам ее, а сначала на так называемые сборные шины — две толстые медные полосы прямоугольного сечения, к одной из которых присоединяют положительный, а к другой отрицательный зажимы генератора. Это присоединение осуществляется через главные предохранители ГП, защищающие генератор от перегрузки, и через главный двухполюсный рубильник ГР, позволяющий включать и отключать генератор по мере надобности.

Аварийная судовая электростанция

Согласно правилам Регистра, кроме главной судовой электростанции, на всех пассажирских судах, перевозящих более 12 пассажиров, учебных, экспедиционных, ледокольных, китобойных, а также на всех нефтеналивных судах должна быть аварийная электростанция.

Назначением аварийной электростанции является обеспечение минимального освещения, а также питание ответственных механизмов и устройств, необходимых для безопасности судна (рулевое устройство, пожарный насос, компрессор, аварийная сигнализация, радиостанция, сигнально-отличительные огни и др.), в тех случаях, когда основная судовая электростанция выходит полностью из строя. Мощность аварийной электростанции должна быть достаточной для питания этих систем и механизмов. На разных типах судов она может находиться в пределах 25-300 квт.

На небольших судах мощность аварийного освещения составляет 3—5 квт, а на больших — 10—20 квт. Аварийная электростанция обычно оборудуется только одним агрегатом, однако на очень крупных пассажирских судах устанавливают иногда и несколько аварийных агрегатов.

Классификация судовых электростанций

Питание электроэнергией всех судовых установок осуществляется электрическими станциями постоянного или переменного тока.

По своему назначению судовые электрические станции можно подразделить на станции, служащие: а) преимущественно для освещения; б) для освещения и обеспечения работы вспомогательных механизмов.

На тех судах, где электрическая энергия применяется преимущественно для освещения (вспомогательные механизмы не электрифицированы), электрические станции имеют сравнительно небольшую мощность, порядка нескольких десятков киловатт. На судах с электрифицированными вспомогательными механизмами мощность электрических станций достигает иногда нескольких тысяч киловатт.

Судовые электроустановки строят в соответствии с правилами Регистра. Согласно этим правилам на морских судах разрешается применять и постоянный, и переменный ток.

Для силовых сетей правилами Регистра допускается применение напряжения до 380 в при переменном токе и до 220 при постоянном. Для сетей освещения независимо от рода тока применяется напряжение 220 или 110/127 в.

Система автоматизации электростанции «Ижора-М»

«Ижора - М» - система дистанционного и автоматизированного управления и контроля работой судовой электроэнергетической установкой.

Каково назначение системы автоматизации «Ижора-М»?

Система «Ижора-М» обеспечивает работу электростанции, в состав которой входят три дизель-генератора ДГР-500 мощностью по 500 кВт и турбогенератор ТД-750 мощностью 750 кВт. Данная система представляет собой модификацию второго поколения систем типа «Ижора». Ею обеспечиваются более расширенные функции: блокирование пуска мощных потребителей электроэнергии, автоматический пуск резервного ДГ при перегрузке турбогенератора, распределение активной нагрузки между турбогенератором и дизель-генератором при их параллельной работе. При автоматическом управлении ЭЭУ выполняются следующие операции: пуск и подключение резервного генератора, точная синхронизация генераторов с шинами ГРЩ, распределение активных нагрузок между параллельно работающими генераторами, защита генераторов от перегрузки, контроль сопротивления изоляции на шинах всех ГРЩ, блокировка пуска мощных потребителей электроэнергии при отсутствии резерва мощности на электростанции.