Расчет судовой электростанции

Современные морские суда отличаются высокой степенью электрификации вспомогательных механизмов и непрерывным ее повышением в последние годы.

Потребителями электроэнергии на судне является электродвигатели, приводящие в действие различные механизмы машинного отделения, системы освещения и сигнализации, устройства комплексной автоматизации механизмов; электродвигатели, приводящие в действие палубные механизмы, общесудовые системы, аппараты и приборы судовождения, мастерские, бытовое оборудование и т.д.

Судовая электростанция генерирует электроэнергию необходимых параметров и распределяет ее между судовыми потребителями в соответствии с режимами работы судна: ходовом, маневрировании, съемки с якоря, стояночном без грузовых операций судовыми средствами, пробоин судна. Каждый режим судна характеризуется работой определенных судовых электромеханизмов, некоторые из которых включаются только для обеспечения данного режима, а другие работают и при других режимах. Поэтому судовая электростанция должна обеспечивать бесперебойное снабжение электроэнергией работающих потребителей на всех режимах работы судна и удовлетворять требованиям простоты, удобства обслуживания, высокой надежностью при минимальной возможной начальной стоимости, массе, габаритах, и эксплутационных затратах.

Рациональный выбор мощности, числа и типа агрегатов судовой электростанции имеет большое значение, т.к. этим определяется величина капиталовложений на электрооборудование и расходы на эксплуатацию судовой электростанции.

Для большинства судовых потребителей применяется переменный ток напряжением 380В или 220В и частотой 50 Гц. Номинальное напряжение должно поддерживаться постоянным, с отклонением не более 2,5% не зависимо от нагрузки сети.

Частота вращения двигателей, обеспечивающих непосредственный привод

судовых генераторов переменного тока, должна быть кратна частоте тока. Применение переменного тока на судне позволит:

- получить ток любого напряжения с помощью трансформаторов;

- повысить экономичность установки за счет более  высокого  КПД
машин переменного тока;

-  использовать электрооборудование массового производства;

  -  при стоянке осуществлять питание от береговой сети.

На судне так же существуют отдельные потребители, использующие ток с частотой 400 Гц (навигационное оборудование, радиолокационное), для них предусмотрен специальный преобразователь частоты.

Выбираем напряжение в судовой силовой сети 380В, в сети освещения 220В. Для переносимых ламп, используемых при ремонтных работах напряжение из соблюдения техники безопасности, составляет 12В. Для сети аварийного освещения используется ток напряжением 36В.

Фирма MAN B&W приводит результаты расчетных исследований влияния спецификационной мощности МОД на расходы электроэнергии по основным потребителям на ходовом режиме морских транспортных судов. При этом потребность в энергии, в зависимости от номинальной мощности ГД по группам потребителей составят [2]:

а) потребители независящие от внешних условий:

1. Вспомогательные механизмы ДГ и ТГ N₁ = 0,002 кВт/кВт.

2. Рулевая машина и навигационные приборы N₂ = 0,002 кВт/кВт.

3. Камбуз, провизионные холодильные камеры N₃ = 0,0023 кВт/кВт.

4. Освещение N₄ = 0,0021 кВт/кВт.

5. Мелкие потребители N₅ = 0,0018 кВт/кВт.

6. Опреснительная установка N₆ = 0,0018 кВт/кВт.

7. Сепараторы топлива и масла N₇ = 0,0019 кВт/кВт.

8. Главный масляный циркуляционный насос N₈ = 0,006 кВт/кВт.

9. Главный насос забортной воды N₉ = 0,004 кВт/кВт.

10.  Главный насос пресной воды N₁₀ = 0,002 кВт/кВт.

11. Насосы топливоподкачивающий и смазочный распределительного вала ГД N₁₁= 0,001 кВт/кВт.

12. Система вентиляции машинного отделения N₁₂ = 0,004 кВт/кВт.

Суммарная потребность в энергии потребителей независящих от внешних условий ∑ = 0,0285 кВт/кВт.

б) потребители, зависящие от внешних условий:

13. Система вентиляции помещений N₁₃ = 0,002 кВт/кВт.

14. Система кондиционирования воздуха N₁₄ = 0,002 кВт/кВт.

 Суммарная потребность в энергии потребителей, зависящих от внешних условий ∑ = 0,004 кВт/кВт.

Общая потребность в энергии составит ∑ кВт/кВт.

Определим потребную мощность судовой электростанции.

Максимальное значение мощности СЭС на ходовом режиме, кВт:

где N_СТ – расчетная мощность в режиме стоянки, кВт;

– расчетная мощность в режиме стоянки с грузовыми операциями, кВт;

()_ПОБЕДА = 330 - мощность СЭС танкера «Победа» на режиме стоянки, кВт;

 ()_ПОБЕДА  = 960 - мощность СЭС танкера «Победа» на режиме стоянки с грузовыми операциями, кВт;

()_победа = 600 кВт – мощность СЭС танкера «Победа» на ходовом режиме

Составим итоговую таблицу потребляемой мощности.

Таблица 4.1 -  Потребляемая мощность на 3 режимах

Выбор мощности и числа генераторов осуществляется с учетом следующих требований:

1.  загрузка работающих генераторов (прежде всего на ходовом и других основных режимах) должна составлять не менее 65 – 70 % их номинальной мощности;

2.  число генераторов и их типов должно быть минимальным;

во всех случаях, когда это, возможно, целесообразно применять однотипные генераторы;

3.  на каждом режиме (кроме аварийного) в резерве должно быть не менее одного генератора, способного заменить наибольший по мощности из работающих;

4.  на режиме стоянки с грузовыми операциями допускается запас мощности ДГ не боле 10%.

Три дизель-генераторных установки заводское обозначение FG Wilson P635P, расположенных в кормовой части МКО [7].

Марка дизеля                                           Perkins 2806A-E18TAG1A

Тип дизеля                                                 6-ти цилиндровый, с водяным охлаждением

Марка генератора                                     Leroy Somer

Мощность генератора                              3 х 560 кВт

Расход топлива при 75% нагрузке        126 л/ч

Масса                                                          4870 кг

Двигатель и генератор  должны быть смонтированы на общей плите основания, которая должна быть установлена на амортизирующих креплениях к судовому фундаменту.

Аварийный дизель-генератор

Аварийный дизель-генератор выбираем по прототипу. Аварийный дизель-генератор должен быть установлен в отдельном помещении на палубе юта. Он обеспечивает при аварии только жизненно важные судовые потребители: освещение, рулевая машина (ориентация к волнам), пожарные насосы, сигнальные огни, навигационные приборы, связь.  Двигатель  должен иметь электрическую систему запуска. Аварийный дизель – генератор оборудован: системой автоматического пуска (электростартерного) и управления – АЗДГА; системой ручного запуска от баллона емкостью 80 л. из помещения АДГ.

Марка                                             АДГР 100/1500

Дизель                                            1Д6БГС1

Мощность                                      110 кВт

Обороты                                         1500 об/мин

Генератор                                        МССФ-92-4

Мощность                                       1 х 100кВт