Расчет судовой электростанции

Введение

1. Назначение и особенности работы

Швартовно – якорное устройство является одним из наиболее важных судовых устройств, обеспечивающих безопасность эксплуатации судна. Шпилевые и брашпильные устройства предназначены  для выбирания и спуска якорей, выполнения швартовных и других операций. Работа каждого шпилевого и брашпильного электропривода определяется величиной  тягового усилия, скоростью выбирания  якорной цепи или швартовного  троса, длительностью рабочего процесса.

С помощью  якорно – швартовных механизмов  выполняются следующие основные операции:

• Отдача якоря (посредством электропривода, свободным травлением);
• Стоянка на якоре на тормозе цепной звездочки;
• Съемка с якоря – подтягивание судна к якорю;
• Отрыв и подъем якоря;
• Втягивание якоря в клюз;
• Одновременный подъем двух якорей;

Характерными особенностями электроприводов  якорно – швартовных механизмов являются:

• Кратковременный режим работы (20 – 40 минут) стандартная продолжительность цикла принята равной 30 минут;
• Широкое изменение нагрузки на валу электродвигателя (30 – 200% номинальной);
• Возможность стоянки двигателя под током (0,5 – 1 мин);
• Частые пуски электродвигателя (до 120 пусков и торможений в течении часа) и возможные реверсы;
• Суммарная продолжительность включения двигателя швартовного механизма за сутки 40 – 50 минут;
• Необходимость саморегулирования частоты вращения электродвигателя при изменении момента сопротивления на его валу;

Общее число часов работы в год  якорно – швартовных механизмов колеблется в пределах 100 – 200, при этом осуществляется 1200 – 1500 включений и остановок  электропривода. В числе этих операций возможно до 100 отключений предельного  тока или тока установки грузовой защиты для двигателя постоянного  тока.

 

 

 

 

 

 

 

Оглавление

Введение 2

Требование Российского Речного Регистра к швартовно – якорным электроприводам. 4

Силы, действующие в якорной цепи при стоянке судна на якоре 5

Определение тяговых усилий и моментов при подъеме одного якоря с нормативной глубины стоянки. 7

Определение тяговых усилий и моментов при подъеме двух якорей с половины номинальной глубины якорной стоянки 9

Подъем якоря с глубины превышающей полную длину якорной цепи – аварийный режим для морских судов. 10

Предварительный выбор электродвигателя. 11

Расчет и построение диаграмм n=f(M) 13

Расчет и построение диаграмм. 15

Проверка выбранного двигателя на нагрев. 17

Проверка выбранного электродвигателя на дополнительные требования РРР 18

Составление схемы управления электроприводом брашпиля и выбор электрооборудования 19

Список литературы 20

 

Требование  Российского Речного Регистра к  швартовно – якорным электроприводам.

1. Надежность и безопасность в работе;
2. Безопасность действия при любом состоянии погоды;
3. Возможность пуска в холод при полной нагрузке;
4. Способ удержания якоря на весу в случае прекращения питания элнктроэнергии;
5. Возможность регулирования скорости подъема и спуска якоря;
6. Небольшая масса и компактность установки;
7. Простота и удобность управления;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Силы, действующие в якорной  цепи при стоянке судна на якоре

1. 1 .Вес одного  погонного метра якорной цепи.

 

 

1. 2.Вес одного погонного метра цепи, погруженной в воду.

(H)

=7,8  ; - удельный вес якорного железа и воды.

 

1. 3.Длина несмачиваемого участка цепи, принимаемого в соответствии с расстоянием от якорной лебедки до клюза и с высотой борта.

 

1. 4.Длина вытравленной цепи.

 

 

1. 5.Смоченная часть поверхности корпуса судна.

 

L, B, T – длина, ширина, осадка судна.

 

 

1. 6. Сила сопротивления воды, обусловленного течения и подтягивания судна.

Кк – поправочный коэффициент  на влияние кривизны корпуса судна, которая учитывает отношение  длины L к его ширине B.

 

 

 

- Надбавка к коэффициенту  трения, учитывая шереховатость  корпуса судна

; - массовая плотность  воды.

- суммарная скорость  потока, действующего на судно  (м/с)

; - скорость течения  воды.

; - абсолютная скорость  подтягивания судна к месту  заложения якоря

 

1. 7. Парусящая поверхность судна.

 

B, H, T – ширина судна, высота борта, осадка.

b, h – ширина и высота надстройки.

 

1. 8. Сила ветрового сопротивления.

 

 

; - Коэфициент ветрового давления.

 

1. 9. Равнодействующая внешних сил при совпадении их направления.

 

 

1. 10. Длина свободно провисающей части цепи.

 

 – расчетная  глубина стоянки (принимается  20 м)

 

1. 11. Длина цепи лежащей на грунте.

 

 

1. 12. Длина части цепи выбираемой во второй стадии съемки судна с якоря.

 

Определение тяговых усилий и моментов при подъеме одного якоря с  нормативной глубины стоянки.

2. 1. Тяговое усилие на звездочке брашпиля на первой стадии съемки судна с якоря.

 

; - коэффициент  потерь на трение от клюза  до цепной звездочки (бортовой  клюз, якорная труба, палубный  клюз, стопор).

 

 

2. 2. Тяговое усилие на звездочке барабана брашпиля при отрыве якоря от грунта.

 

 

2. 3. Усилие на звездочке барабана брашпиля после отрыва якоря от грунта.

 

 

2. 4. Усилие на звездочке барабана брашпиля при подходе якоря к клюзу.

 

 

2. 5. Момент на валу электродвигателя при отрыве якоря от грунта.

 

 

2. 6. Момент на валу электродвигателя при подъеме одного якоря после отрыва его от грунта.

 

 

2. 7. Момент на валу электродвигателя на первой стадии.

 

 

 

2. 8. Момент на валу электродвигателя при подходе якоря к клюзу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение тяговых  усилий и моментов при подъеме  двух якорей с половины номинальной  глубины якорной стоянки

3. 1. Тяговое усилие на звездочке барабана брашпиля в начале периода.

 

 

3. 2. Усилие на звездочке барабана брашпиля в конце периода.

 

 

 

3. 3. Момент на валу электродвигателя в начале периода.

 

 

 

 

3. 4. Момент на валу электродвигателя в конце периода.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подъем якоря с  глубины превышающей полную длину  якорной цепи – аварийный режим  для морских судов.

4. 1. Усилие на звездочке барабана брашпиля в начале периода.

 

 

 

4. 2. Усилие на звездочке барабана брашпиля в конце периода.

 

 

 

4. 3. Момент на валу электродвигателя в начале периода.

 

 

 

4. 4. Момент на валу электродвигателя в конце периода.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Предварительный выбор  электродвигателя.

5. 1. Максимальный нагрузочный момент на валу электродвигателя имеет место при:

Примечание: определяют максимальное значение момента нагрузки на валу электродвигателя из следующих моментов:

5. 2. Расчетное значение номинального момента на валу электродвигателя.

 

- нагрузочная  способность двигателя.

Примечение: а)для постоянного тока, для двигателей серии ДПМ  =2,0 – 2,5

б) для переменного тока, для  двигателей серии МАП  = 2 – 3

 

5. 3. Расчетное значение номинальной частоты вращения исполнительного двигателя принимаем равным средней скорости.

 

 

5. 4. Расчетное значение номинальной мощности электродвигателя.

 

 

 

5. В качестве исполнительного электродвигателя принимаем асинхронный электродвигатель серии МАП кратковременного режима работы (30 минут)

МАП 122 – 4 / 12 ОМ1

Число полюсов______________________________________________12

Мощьность, кВт_____________________________________________0,7

Режим работы, мин.__________________________________________10

Частота вращения, об/мин___________________________________365

Линейный ток, А____________________________________________9,3

Cos ᵩ______________________________________________________0,56

Максимальный момент, Н*м__________________________________36

Пусковой момент, Н*м________________________________________36

Пусковой ток, А____________________________________________13,7

Допустимое время стоянки под  пусковым током после номинального режима, с___________________________________________________30

Маховый момент, Н*м², без тормоза__________________________0,12

С тормозом______________________0,16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет и построение диаграмм n=f(M)

6. 1. Номинальная частота вращения поля.

 

 

 

6. 2. Номинальное скольжение.

 

 

 

6. 3. Номинальный момент на валу электродвигателя.

 

 

 

6. 4. Перегрузочная способность по моменту.

 

 

 

6. 5. Критическое скольжение.

 

 

 

6. 6. По упрощенной формуле Клосса определяем моменты на валу электродвигателя, соответствующие различным скольжениям.

Частота вращения n=n₀(1 – S); S=0:1

 

 

 

 

 

 

 

S₁=0,05

М₁=6,24

n₁=475

S₂=0,1

M₂=7,8

n₂=450

S₃=0,2

M₃=6,24

n₃=400

S₄=0,3

M₄=4,7

n₄=350

 

S₅=0,4

M₅=3,7

n₅=300

S₆=0,5

M₆=3

n₆=250

S₇=0,9

M₇=1,7

n₇=50

S₈=1

M₈=1,5

n₈=0

Результаты сводят в таблицу:

n	500	475	450	400	350	300	250	50	0
M	0	6,24	7,8	6,24	4,7	3,7	3	1,7	1,5

 

По результатам  расчета строим n=f(M)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет и построение диаграмм.

7. 1. По n=f(М) определяем обороты двигателя на разных стадиях съемки судна с якоря.