Проектирование судовой электростанции, страница 2

           При выборе конкурирующих вариантов необходимо учитывать требования Регистра и критерии, изложенные в пункте 7.2.1. Существенное значение при решении этого вопроса имеют: тип и мощность главной энергетической установки, движителя, соотношение ходового и стояночного времени. На судах с дизельной главной энергетической установкой предпочтительно применение дизель-генераторов (ДГ). В составе СЭС целесообразно применять также валогенераторы  (ВГ), утилизационные турбогенераторы  (УТГ), электроснабжение от береговой сети.

            Коэффициент загрузки автономных генераторов в наиболее длительных режимах эксплуатации должен составлять 65-85% от номинального, в кратковременных режимах -50% для ДГ и УТГ. Нагрузку ВГ можно снижать до любого значения.

            Для данного судна мощностью ГД 7860 кВт ставить УТГ не целесообразно, т.к. согласно методическим указаниям [3]  мощность УТГ составляет 4-6% от мощности главного двигателя

кВт.                                                       (7.21)

где - мощность главной энергетической установки.

УТГ не обеспечивает необходимой мощности в ходовом режиме и требуется параллельная работа УТГ с ДГ, что усложняет схему СЭС, поэтому применение УТГ следует признать не целесообразным.

      Так как значительную долю времени лесовоз находится в ходовом режиме, целесообразно установить валогенераторную установку, несмотря на то, что усложняется вся конструкция энергетической установки.         

Выбираю второй вариант комплектации электростанции и устанавливаю валогенератор на судно т. к. это приводит к экономии моторесурса вспомогательных двигателей, позволяет снизить трудозатраты на их обслуживание и ремонт, снижение расхода топлива и масла, снижение шума и вибрации, что является немаловажным фактором в улучшении условий труда и быта экипажа судна.        

7.2.3 Выбор типов генераторов, первичных двигателей и обоснование номинальных параметров.

7.2.3.1 Выбор . В судовых электроэнергетических установках переменного тока применяются напряжения 10000, 6000, 660, 380, 220, 42, 24 и 12В и соответственно на зажимах источников тока 11000, 6600, 690, 400, 230, 48, 28 и 14В [6].

При выборе величины напряжения для судовых электроэнергетических установок приходится учитывать два прямо противоположных фактора: вес электрического оборудования и его габариты, с одной стороны, надежность действия, безопасность обслуживания и пожаробезопасность – с другой. С точки зрения уменьшения габаритов и весов электрических машин, кабелей, проводов, аппаратов защиты, контакторов, распределительных устройств целесообразно в судовых установках применять более высокие напряжения для силовых и осветительных сетей. С точки зрения повышения надежности действия и безопасности обслуживания электрического оборудования судов целесообразно применять более низкие напряжения.

Для проектируемого судна выбираю стандартные и наиболее часто используемые на судах напряжения 380, 220, 24 и 12В.

7.2.3.2 Выбор . Основной частотой переменного тока на судах отечественного флота, как и в промышленных установках, принята частота 50 и 400Гц. Увеличение частоты переменного тока позволяет существенно снизить веса и габариты электрических генераторов, электрических двигателей, трансформаторов, магнитных усилителей, конденсаторов. Применяются повышенные частоты на судах малого водоизмещения там, где вес электрического оборудования имеет важную роль.

Для проектируемого судна выбираю частоту переменного тока 50 Гц.

7.2.3.3  Выбор . От частоты вращения дизель-генераторов зависят габариты установки и ее ресурс, чем меньше частота вращения, тем больше габариты и ресурс, и наоборот. У серийных ГА, применяемых в настоящее время при частоте 50 Гц, частота вращения  составляет 500, 750, 1000 1500 об/мин. Так как проектируемое судно имеет не большое водоизмещение, с не большим машинным отделением устанавливаем дизель-генератор с частотой вращения 750 об/мин.   

    Принимаем к установке на судно три дизель-генератора марки ДГР315/1500.

Таблица 7.2 - Номинальные параметры ДГ и ВГ.

Название ГА	Тип ГА	Тип СГ	Тип ПД	, кВт	, В	, Гц	, об/ мин	Cos φн
Дизель-генератор	ДГР  315/1500	2СН 85/40-8	8ЧН 18/22	315	400	50	1500	0,8
Валогенератор	L60MC	L60MС	S50MC	500	400	50	105	0,8

7.2.3.4  На действующих судах нашло применение большое количество различных по исполнению валогенераторных установок (ВГУ) переменного тока. ВГУ представляет собой систему, состоящую из валогенератора, его элементов привода, устройств стабилизации выходных параметров, органов управления, контроля, сигнализации и защиты.

       На действующих и проектных судах, с переменной угловой скоростью вращения, применяются ВГУ с синхронными, асинхронными и специального исполнения машинами. Наибольшее распространение получили синхронные генераторы.

       По способу передачи вращающего момента с вала ГД на вал генератора различают валогенераторы:

·  с цепной передачей;

·  с клиноременной передачей;

·  встроенной в линию гребного вала;

·  навешенные на ГД со стороны, противоположной валопроводу;

·  с редукторной зубчатой передачей.

    Широко распространена в приводе судовых ВГ редукторная зубчатая передача, особенно на судах со среднеоборотными и малооборотными главными дизель-редукторными агрегатами. Достоинством редукторно-зубчатой передачи является использование серийных электрических машин с номинальной частотой вращения, превышающей частоту вращения главного двигателя.

      ВГУ с гидродинамическим контуром регулирования разработана фирмой Allen Sons and Co. (рис1)

Рис. 1. ВГУ с дифференциальным механизмом и гидравлической сервомашиной: 1- мультипликатор; 2- гидравлический насос переменной производительности; 3- гидродвигатель; 4- трубопровод; 5- дифференциальный механизм; 6- валогенератор; 7- главный двигатель.

  Мощность на СВГ отбирается через мультипликатор 1.Часть этой мощности передается на СВГ через внутренний ведущий вал и дифференциальный механизм ,а другая через гидростатические машины 2-3 и полный вал ,связанный с регулирующим валом Д М . При работе ГД с наибольшей частотой вращения w1maxСВГ вращается с номинальной частотой  w3ном непосредственно от внутреннего ведущего вала . Производительность гидронасоса 2 при этом равна нулю , и гидродвигатель 3 регулирующий вал ДМ не вращает . При снижении частоты вращения w1  ГД и ведущего внутреннего вала частота тока электрической сети уменьшается . Система автоматического регулирования частоты увеличивает производительность гидронасоса , и  гидродвигатель начинает подкручивать регулирующий вал с частотой w2 . В результате СВГ снова вращается с номинальной частотой .