курсовая СЭЭС материал для рудакова. Дата Курсовая работа Тема Расчёт судовой электростанции Выполнил студент группы 61ЭР Дата защиты Оценка

• Название: Дата Курсовая работа Тема Расчёт судовой электростанции Выполнил студент группы 61ЭР Дата защиты Оценка
• Дата: 12.12.2022
• Размер: 0.71 Mb.
• Имя файла: курсовая СЭЭС материал для рудакова.doc
• Тип: Курсовая; #840871
• страница: 1 из 4

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






и ли 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 емупредстоит 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









Г рузовая 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



В ыбор 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

Р уст = ———

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

Рд = Ко ∙ Кз ∙ Руст · n / η

и заносятся в графы 10,15,20,25.

Реактивная мощность потребителя высчитывается по формуле Qд=Рд · tgφ

и заносятся в графы 11,16,21,26.

После определения состава потребителей и потребляемых ими мощностей по каждому режиму подсчи­тывают суммарную потребную мощность по режимам.

Полученная суммарная мощность по режимам умножают на общий коэффициент одновременности, учитывающий несовпа­дение по времени максимумов расчетных нагрузок отдельных рабочих механизмов к полученному результату добавляют 5% общей мощности, потребной для покрытия потерь в сети.

При подведении итогов таблицы определяем полную мощность по каждому режиму и средневзвешенный коэффициент мощности по формулам:

Р

S = P² + Q² cosφср.взв = ——

S

Если cosφср.взв > 0,8 то генератор выбираем по активной мощности, а при

cosφср.взв < 0,8 по полной.
По данным, полученным в таблице нагрузок выбираем генераторы серии
МСС82-4 Р=30кВ U=230В Iст=93,5А к.п.д. = 85,5 на стоянке.

МСС 83-4 Р=50кВ U=230В Iст=157А к.п.д.= 88,5 на остальных режимах.

МСС 82-4 Р=30кВ U=230В Iст=93,5А к.п.д.= 85,5 запасной.




Расчёт и выбор

кабелей

К кабелям и проводам, применяемым на судах, предъявляются повышенные требования по сравнению с кабельной продукцией обще­го назначения. Они должны обладать следующими качествами: высо­кой электрической и механической прочностью водостойкостью, на­дежностью в работе при вибрациях и сотрясениях, теплостойкостью(наибольшая допустимая температура для изоляции жилы устанавли­ваемого кабеля или провода должна быть не менее чем на 10º С выше предусматриваемой температуры окружающей среды), негорючестью, минимальной массой, а также не создавать радиопомех.

Все, эти требования обусловлены необходимостью обеспечить надеж­ное, бесперебойное снабжение судовых потребителей электроэнергией.

Кабели и провода для судов выпускают только с медными жилами. Применять на судах кабели с алюминиевыми жи­лами запрещено.

В цепях ответственных потребителей должны применяться кабели и провода с многопроволочными жилами, с площадью сечения каждой жилы не менее 1 мм².

Для цепей сигнализации электрических приводов, а также для цепей внутренней сигнализации и связи должны применяться кабели и провода с площадью сечения не менее 0,75 мм². Для переносного элек­трического, оборудования допускается использовать гибкие кабели и шнуры площадью сечения не менее 0,75 мм².

Резиновая изоляция кабелей и проводов должна быть пригодной для продолжительной работы при температуре не менее 65ºС. При выборе типа кабеля или провода для различных помещений судна необходимо учитывать свойства окружающей среды, условия про­кладки и эксплуатации. В грузовых трюмах, сырых и пожароопасных помещениях, а также в тех взрывоопасных помещениях, где проклад­ка кабеля допущена при условии выполнения особых требований, сле­дует применять кабель с резиновой изоляцией в оболочке из негорючей маслостойкой резины, или кабель, с пластмассовой изоляцией и метал­лической оболочкой. Для прокладки на открытых палубах нужно ис­пользовать кабель в резиновой негорючей маслостойкой оболочке, экранированный. Во всех помещениях, где температура может превы­сить 65ºС, необходимо применять кабель с, изоляцией из теплостойкой резины или лакоткани либо с пластмассовой изоляцией. Бронирован­ные кабели прокладывают в тех местах, где возможны механические повреждения обычных кабелей и нельзя установить металлический кожух для их защиты от повреждений.

При прохождении электрического тока покабелям и проводам в

н их выделяется теплота и возникает падение напряжения.

Расчет кабелей и проводов судовых сетей, в конечном счете сводит­ся к определению площади сечения токопроводящей жилы. Она должна быть такой, чтобы при прохождении номинального тока потребите­лей по токопроводящим жилам не возникало, нагрева; опасного для сохранности их изоляции и в пожарном отношении, а падение напря­жения не превышало бы допустимого значения.

В практике расчетов площади сечения кабелей и проводов поль­зуются готовыми таблицами допустимых норм нагрузок. Для судовых кабелей и проводов такие таблицы даны в Правилах Речного Регистра РСФСР. Для каждой площади сече­ния токопроводящих жил определенной марки кабелей указана допустимая сила тока при продолжительном, кратковременном и повторно-­кратковременном режимах работы. Расчет сводится к выбору кабеля из таблиц по допустимой токовой нагрузке.

1. Определяют нагрузку кабеля или провода помощности потре­бителей, которых он питает с соблюдением следующих условий:

а) для открытой одиночной прокладки и в, один ряд нагрузка равна

расчетному току цепи;

б) для открытой прокладки в два ряда или в пучке нагрузку находят поформуле