Расчёт судовой электростанции

          Министерство транспорта Российской Федерации         

               Государственная служба речного  флота 

                         Котласское речное училище

 

                                                               

 

 

 

                                                        "К защите"

                                         Руководитель курсовой работы

                                             

                                                _____________       Бормотова Н.И.

                                                    (подпись)                 

                                                                                  ____________

                                                                                          дата

 

 

 

   Курсовая  работа

 

 

 

 

 

Тема: Расчёт судовой электростанции

 

 

Выполнил студент группы 61ЭР:                       

 

 

                  

 

 

Дата защиты______________

 

Оценка___________________

 

 

 

                                          КОТЛАС 2012г. 

 

           Введение

 

 

 

     Электроэнергетическая  система состоит из источников  электроэнергии, распределительных устройств, преобразователей, электрических сетей и потребителей электроэнергии.

    Наиболее ответственной  частью электроэнергетической системы является электростанция, где производятся выработка электроэнергии, ее преобразование и первичное распределение по судну. В соответствии с этим на электростанции сосредоточены источники электроэнергии, преобразователи тока и напряжения, распределительные устройства.

    Источниками электроэнергии  на судах являются генераторы  постоянного или переменного  тока и аккумуляторные батареи.  На современных речных судах  аккумуляторы применяются лишь  в качестве аварийных источников  электроэнергии, для стартерного пуска двигателей внутреннего сгорания, питания различных средств связи и сигнализации.

    В качестве основных  источников электроэнергии используются  генераторы, приводимые во вращение  от первичных двигателей-дизелей, паровых или газовых турбин, паровых машин и т. д.

    В большинстве случаев  тип первичного двигателя предопределяется типом главных двигателей. Если в качестве главного двигателя на судах установлен дизель, то и первичными двигателями генераторов судовой электростанции являются дизели.

    В речном флоте преобладают  дизельные суда, поэтому и наиболее распространенным агрегатом судовых, электростанций являются дизель-генераторы.

    Дизель-генераторные электростанции:

   имеют достаточно высокий   к. п. д., отличаются автономностью работы и компактностью, так как не связаны ни с какими вспомогательными установками в виде котлов, паропроводов и т. д.;

   постоянно готовы к действию, причем пуск их возможен как  вручную, так и автоматически. 

     К недостаткам дизель-генераторных электростанций относится несколько ограниченный моторесурс дизелей.

    На речных судах в  ходовом режиме используется  также привад судовых генераторов от валопровода гребного винта или вала отбора

мощности. Такие генераторы называются валогенераторами. Судовые электростанции обычно располагаются в машинном отделении судна, т. е. в одном помещении с главными двигателями и подразделяются по следующим признакам:

   по роду тока (постоянного и переменного тока);

   по типу первичного двигателя (паровые, первичным двигателем которых является паровая турбина или паровая машина; тепловые, первичным двигателем которых служит двигатель внутреннего сгорания

                                                                                                                                    

или газовая турбина);

    по назначению (основные, аварийные, специального назначения).

   Основные электростанции  обеспечивают электроэнергией приводы  палубных механизмов, насосов, вентиляторов, снабжают питанием средства судовождения, освещения, а также оборудование камбуза.

   Аварийные электростанции обеспечивают питание жизненно важных потребителей на судне в случае выхода из строя основной электростанции

   Специальные (для питания технологического оборудования земснарядов, станции гребных электрических установок).

    Большинство  судов речного флота оборудовано  электростанциями переменного тока. Применение переменного тока на крупных судах предпочтительнее из-за экономии средств на строительство и эксплуатацию электрооборудования мелкие суда, имеющие незначительное число электроприводов, учитывая использование аккумуляторов, целесообразнее оборудовать электростанцией постоянного тока. 

    Номинальное значение частоты переменного тока принимается равным 50 Гц.

    Согласно существующим  стандартам номинальные напряжения  на выводах потребителей принимаются  равными: 

       для  переменного тока, 380, 220, 127, 36, 12 В;

       для постоянного  тока - 220, 110, 36; 24 В. 

    На каждом самоходном  судне предусматривается не менее двух основных источников электрической энергии. Ими могут быть дизель-

генераторы, турбогенераторы, аккумуляторные батареи и валогенераторы. Если основными  источниками являются генераторы, то хотя бы один из них должен иметь собственный независимый привод.

    Количество и мощность  источников основной электростанции  выбираются с учетом следующих режимов работы судна: ходового, стоя

ночного, снятия с якоря, шлюзования, аварийного. Мощность основных источников должна быть такой, чтобы при выходе из строя любого из них оставшиеся могли обеспечить ходовой и аварийный режимы судна. При этом наличие аварийных источников электроэнергии не влияет на снижение требований к основным. 

     Аварийную электростанцию устанавливают в отдельном отапливаемом помещении, где, кроме дизель-генератора, находятся аварийный распределительный щит (АРЩ), аккумуляторы для запуска дизеля и цистерна аварийного запаса топлива. К аварийным источникам подключают электрический и электрогидравлическцй приводы руля, приб6ры управления судном, сигнальные и отличительные огни, освещение коридоров, трапов, ходовой рубки, аварийную и пожарную сигнализации и другие ответственные потребители.

 

 

 

 

 

       Выбор  двигателя

 

 

   Высокопроизводительная работа судового механизма в основном зависит от правильного выбора электродвигателя привода.

   Выбор электродвигателя для судового электропривода зависит от ряда факторов. Основанием для выбора двигателя являются его номинальная мощность, механическая и скоростная характеристики, регулировочная способность, тормозные и реверсивные свойства, способность к перегрузкам, конструктивное исполнение.

   Выбор двигателя зависит также от параметров судовой сети: рода тока, напряжения, частоты.

   Мощность электродвигателя должна соответствовать расчетной. Завышение установленной мощности двигателя приводит к его недостаточному использованию, снижению к. п. д., а у двигателей переменного тока - и коэффициента мощности. Заниженная номинальная мощность двигателя вызовет его перегрузку и перегрев обмоток, что приведёт к резкому сокращению срока службы или выходу из строя двигателя.

   Электромеханические характеристики двигателя и его свойства должны удовлетворять технологическим требованиям режима работы исполнительного механизма.

  Двигатель выбирают для заданного режима на основании нагрузочной диаграммы

   В нерегулируемых судовых приводах и в судовых электроприводах, не требующих широкого и плавного регулирования скорости (вентиляторы, насосы, компрессоры, шпили и др.), на современных речных судах успешно применяются асинхронные двигатели трехфазного переменного тока с короткозамкнутым и (реже) с фазным ротором.

   В большинстве случаев мощность электродвигателя предварительно определяют по статическому моменту и частоте вращения рабочего механизма. Затем по каталогу выбирают двигатель с параметрами, близким к расчетным. При этом учитывают соответствии конструктивного исполнения двигателя месту установки и характеру среды, в которой ему предстоит работать.

Выбираем двигатели по заданным данным:

 

Рулевая машина     4А112МВ6 ОМ2

Р = 4кВт; n = 950 об/мин; η = 82%; Cosφ = 0.81

Iн = 9,1А; Iп = 54,6А

 

Брашпиль    МАП 622-8/16

Р = 12кВт; n = 290 об/мин; η = 87%; Cosφ = 0,62

Iн = 48А; Iп = 100А

 

Грузовая лебёдка    4А160М8 ОМ2

Р = 11кВт; n = 730 об/мин; η = 87%; Cosφ = 0,75

Iн = 25,6А; Iп = 153,6А

Осушительный  насос    4А100S2 OM2

Р = 4кВт; n = 2880 об/мин; η = 86.5%; Cosφ = 0,89

Iн = 7.8А; Iп = 58.5А

 

Пожарный насос    4А132М2 ОМ2

Р = 11кВт; n = 2900 об/мин; η = 88%; Cosφ = 0,9

Iн = 21,2А; Iп = 159А

 

Насосы: топливный, котельный, санитарный, масляный.

4А80В2 ОМ2

Р = 2,2кВт; n = 2850 об/мин; η = 83%; Cosφ = 0,87

Iн = 4,7А; Iп = 30,55А

 

Вентиляторы   4А71В2 ОМ2

Р = 1,1кВт; n = 2810 об/мин; η = 81%; Cosφ = 0,85

Iн = 2,5А; Iп = 13,75А

 

Компрессоры    4А100S2 OM2

Р = 4кВт; n = 2880 об/мин; η = 86.5%; Cosφ = 0,89

Iн = 7.8А; Iп = 58.5А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выбор генератора

 

 

 

    По Правилам Речного Регистра РСФСР при определении количества и мощности источников основной судовой электростанции учитывают следующие режимы работы судна: ходовой, стояночный, снятие с якоря, специальный: (для судов технического флота и других судов специального назначения) и, аварийный (при пожаре или получении судном пробоины). От режима работы судна зависит значение потребляемой мощности, так как количество и мощность потребителей в разных режимах будут различными.

    При выборе  мощности генераторов необходимо  стремиться к наиболее полной  их загрузке во всех, режимах (в пределах 70-80% номинальной мощности), особенно в длительном ходовом режиме работы судна. При определении количества генераторов судовой электростанции необходимо добиваться минимального, числа  типоразмеров генераторов, что позволяет лучше организовать их взаимозаменяемость, сократить количество запасных

частей.

    Судовая электростанция должна иметь не менее двух генераторов: один - основной, другой - резервный. Мощность резервного генератора должна быть достаточной для обеспечения ходового и аварийного режимов работы судна при выходе из строя одного из основных генераторов. Целесообразно мощность резервного  генератора  принимать равной мощности основного.

    Существуют два метода расчета мощности судовой электростанции:

аналитический и табличный. Аналитический метод применяется для определения ориентировочных данных судовой электростанции в начальной стадии проектирования по основным показателям судна: мощности силовой установки и водоизмещению.

Аналитический метод получил широкое распространение при определении нагрузок судовых электростанций для различных режимов работы судна. Он отличается наглядностью, простотой расчетов и может считаться универсальным, так как применим к судам любого типа и назначения.

     При  заполнения таблицы нагрузок судовой электростанции переменного тока.

     В графу 1 заносятся все потребители электроэнергии, установленные на судне.

     В графе  2 указывается соответственно количество однотипных потребителей.

     В графах 3, 4, 5 их единичная мощность, к. п. д. и коэффициент мощности из паспортных данных на электродвигатели.

     В графу  6 заносим потребляемую мощность определённую по формуле

 

           P ∙ n

Руст = ———

            η

 

     При заполнении граф 7-11, 12-16, 17-21, 22-26 соответствующих режиму ходовому, стоянки судна, маневрам и аварийному режимам, необходимо определить потребители, которые работают в этих режимах, характер и длительность их загрузки.

     В графах 7,12,17,22 заносятся коэффициент одновременности, в графах 8,13,18,23 коэффициент загрузки которые берем из справочника.

     В графах 9,14,19,24 записывается коэффициент мощности потребителя в данных режимах.

     Активная мощность  потребителя высчитывается по  формуле