Электротехника \ Электрооборудование судов

Проектирование гребной электрической установки научно-исследовательского судна, страница 2

;

ηр=0,66.

Нахожу величину скольжения и коэффициента засасывания:

 ,      ;

Определяем пропульсивный к.п.д. гребного винта:

 

Определяем мощность на гребном валу, потребную для движения судна с заданной скоростью:

,

где Zв – число гребных валов, Zв=1,                

 - к.п.д. валопровода, равен , принимаю =0,97.

Расчёт винта ведётся также для трёх значений скорости хода судна,  данные приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Выбор гребного винта.

№

Величина

Скорость судна, узлы

Uc – 1,0

Uc

Uc + 1,0

1

Ре, кг

7219,12

8478,71

9890,73

2

Up, м/с

6,13

6,54

6,95

3

kd

2,03

2,00

1,96

4

λp

0,95

0,94

0,93

5

H/D

1,40

1,38

1,35

6

n, об/с

2,35

2,53

2,72

7

H1/D

1,56

1,54

1,50

8

ηр

0,67

0,66

0,65

9

S1

0,39

0,39

0,38

10

t

0,26

0,26

0,27

11

η

0,62

0,61

0,60

12

Nв,  КВт

2135,57

2721,70

3447,73

По результатам расчёта строится зависимость мощности на валу от скорости хода судна (рисунок 1). С помощью этой зависимости по таблицам 5 и 6 [1]выбирают гребной электродвигатель и уточняют скорость хода судна.

              Рисунок 1 – График зависимости мощности на гребном валу от скорости судна

1.3. Проверка гребного винта на отсутствие кавитации

         Значения к.п.д. гребного винта получены в предположении, что гребной винт работает без кавитации. При кавитации эффективность работы гребного винта может значительно снизиться, и винт не сможет обеспечить судну заданную скорость. Поэтому необходимо производить проверку гребного винта на отсутствие кавитации.

Расчёт винта на отсутствие кавитации произвожу по методу Э.Э. Папмеля в следующей последовательности:

 Определяем  относительную толщину лопасти гребного винта:

;

Подсчитываю расчётный коэффициент К1:

 

Подсчитываю  расчётный коэффициент подъёмной силы К2:

    ;

Нахожу коэффициент относительного разрежения К3:

    ;

Определяем  значение критической частоты вращения:          

где h – глубина погружения гребного винта в миллиметрах.

      .

При частоте вращения n< 0,9nкр кавитация отсутствует.

2,53<0,9*4,36,

2,53<3,92.

Весь расчёт гребного винта приведен в табличной форме (таблица 3).

Таблица 3 - Расчёт гребного винта

№

Величина

Скорость судна, узлы

Uc – 1,0

Uc

Uc + 1,0

1

δл

0,05

2

К1

0,28

0,28

0,29

3

К2

0,21

0,22

0,22

4

К3

0,18

0,18

0,19

5

nкр, 1/с

4,38

4,36

4,33

2. Выбор основных параметров главных элементов

гребной электрической установки

При выборе параметров главных электрических машин и возбудителей ГЭУ необходимо руководствоваться указаниями Правил классификации и постройки морских судов[2]. В соответствии с Правилами допускаемое напряжение на клеммах генераторов, электродвигателей или между любыми двумя точками цепи главного тока не должно превышать в ГЭУ постоянного тока 1200 В. В цепях возбуждения, управления и сигнализации напряжение в ГЭУ постоянного тока не должно превышать 220 В.

2.1. Выбор гребного электродвигателя

Гребной электродвигатель выбирается по данным, полученным в предыдущих расчетах .

Выбор одинарного или сдвоенного (одно - или двухъякорного) ГЭД производят исходя из технико–экономической оценки обоих вариантов. Обычно на электроходах дальнего плавания устанавливают двухъякорные ГЭД («Мирный», «Лена», «Амгуэма»), либо многовальные установки с одно – и двух якорными ГЭД («Василий Прончищев», «Москва», «Ермак», «Сахалин»).

 Для научно-исследовательского судна целесообразно выбрать двухякорный ГЭД.

Выбираем из [1]:

2МП 3800\200

P=2800 кВт;

U=2х920 В;

I=1570 A;

n=180-200 об/мин;

η=93%;

Rя=0,02 Ом;

Rов=3,2 Ом.

2.2. Выбор главных генераторов

Выбор числа и мощности главных генераторов тесно связан с выбором схемы главного тока, которая в свою очередь определяет такие важные показатели ГЭУ как надежность, маневренность (быстроту перехода с одного режима на другой), наличие и разнообразие экономических режимов. Все эти показатели зависят от количества главных электрических машин, способа их соединения и способа коммутации цепи главного тока.

В ГЭУ постоянного тока количество главных генераторов обычно в 1.5-2 раза больше количества якорей ГЭД. Полная (суммарная) мощность всех генераторов равна:

где - мощность ГЭД;

       - потери мощности в кабелях главной цепи, определяются в разделе 2.4;

        - КПД ГЭД.

Мощность одного генератора равна :

где m – количество генераторов в номинальном режиме.

Выбираем 4 генератора:

ГП760/740

P=760 кВт;

U=460 В;

I=1650 A;

n=740 об/мин;

η=94,5 %;

Rя=0,021 Ом;

Rов=1,6 Ом.

2.3 Выбор схемы главного тока

 От выбора схемы главного тока зависят такие важные показатели ГЭУ, как надёжность, маневренность, простота обслуживания, экономичность и т.п.

В ГЭУ постоянного тока, как правило, используется последовательное соединение генераторов (мультиплицированная система «генератор - двигатель»).

Коммутация цепей главного тока может осуществляться как в обесточенном состоянии ГЭУ, так и без разрыва цепи главного тока при работающих ГЭД.

Скачать файл