Отчёт по плавательной практике. Отчет по плавательной практике курсант 4 курса Радиотехнического отделения Группы эм421
 Скачать 4.27 Mb.
|
|
Род тока. Опыт эксплуатации судов с электрическим приводом движителя показал, что при мощности до 5000 кВт целесообразно проектировать ГЭУ с гребными электродвигателями постоянного тока, используя их преимущества: широкий диапазон и экономичность регулирования частоты вращения по сравнению с двигателями переменного тока. Постоянный ток, необходимый для питания цепей возбуждения электрических машин и цепей управления ГУЭ, получают при этом от специальных генераторов постоянного тока (возбудителей) или путем преобразования переменного тока в постоянный (двигатель-генератор- ные агрегаты, статические полупроводниковые выпрямители). Напряжение. При выборе напряжения генераторов и электродвигателей ГЭУ исходят из того, что ток в электрических машинах не должен быть слишком большим (обычно не более 1200—1500 А). Однако очень высокие напряжения  также опасны для обслуживающего персонала, поэтому правилами Речного Регистра РСФСР установлены следующие предельные значения напряжений для ГЭУ:в силовых цепях: для постоянного тока — 1200 В, для трехфазной системы токов — 7500 В; в цепях управления и сигнализации: для постоянного тока — 220 В, для трехфазной системы токов — 380 В. Частота. Обычно частоту переменного тока выбирают стандартной — 50 Гц. Однако в некоторых случаях можно применять повышенную частоту. Повышение частоты переменного тока имеет следующие преимущества и недостатки; для синхронных машин — уменьшение габаритных размеров, массы и стоимости, повышение устойчивости параллельной работы, увеличение магнитных потерь, снижение к. п. д.; для асинхронных двигателей — уменьшение габаритных размеров, массы и стоимости, увеличение числа ступеней частоты вращения, возможность повышения ее верхнего предела выше 3000 об/мин, увеличение потерь в стали, существенное ухудшение коэффициента, мощности, уменьшение пускового и максимального моментов. Первичные двигатели.Использование турбин оправдывается только в энергетических установках большой мощности свыше 5000 кВт. При таких мощностях паровые турбины отличаются высокой частотой вращения, и для привода генераторов необходимы механические редукторы. На речных судах с ограниченными мощностями силовых установок гурбоэлектрические гребные установки применения не получили. Применяемые в качестве главных двигателей ГЭУ речных судов дизели снабжают предельными регуляторами, срабатывающими при достижении  частоты вращения, равной 112% номинальной, и всережимными регуляторами, позволяющими произвольно изменять ее в пределах 30—105 % номинальной, а также имеют неравномерность вращения, не превышающую 1/125, для возможности устойчивой параллельной работы генераторов.В ГЭУ используются двухтактные и четырехтактные двигатели внутреннего сгорания с частотой вращения до 1000 об/мин, обычно она составляет 500—750 об/мин. Число дизельных агрегатов в судовых гребных установках колеблется в пределах от двух до шести. Мощность отдельных двигателей достигает 1500 кВт. Чаще используются двигатели мощностью 500— 1000 кВт. Электрические машины. Электрические генераторы и двигатели гребных установок ввиду специфических условий их работы должны удовлетворять следующим требованиям: нижняя часть электрической машины, находящаяся под настилом, должна быть водозащищенной; если нижняя часть электрической машины находится в специальном сухом отсеке или защищена от попадания воды водонепроницаемым фундаментом, она может быть каплезащищенной. Во всех случаях следует предусмотреть устройство сигнализации о повышении уровня воды в отсеке; главные двигатели и генераторы нужно устанавливать на общей фундаментной раме или судовом наборе, оси их располагают параллельно диаметральной плоскости судна; при стартерном пуске главных двигателей допускается использование главных генераторов или возбудителей, находящихся на общем валу с дизелями, в качестве электродвигателей; электрические машины должны иметь хорошую вентиляцию Вентиляция гребных электродвигателей в связи с их тихоходностью должна быть принудительной. Воздухопровод на выходе из машины снабжают термометром для замера температуры,отходящего воздуха. При повышении температуры электрических машин сверх допустимой следует включать автоматическую звуковую и световую сигнализацию.Во избежание отсыревания обмоток электрических машин во время их бездействия необходимо иметь подогреватели для поддержания температуры внутри машины на 2—3° выше температуры окружающей среды; для исключения блуждающих токов в корпусах электрических машин один из подшипников изолируют от фундамента. При последовательном соединении нескольких генераторов, применяемом в гребных электрических установках, общее напряжение установки, равное сумме напряжений отдельных агрегатов, может достичь недопустимого Правилами Речного Регистра РСФСР значения. В таких случаях для уменьшения напряжения при соединении электрических машин выполняют чередование генераторов и двигателей. Генераторы постоянного тока, работающие в ГЭУ по системе Г—Д, имеют независимое возбуждение и последовательную размагничивающую обмотку для ограничения токов перегрузок и короткого замыкания. При значительных мощностях гребных установок размагничивающие обмотки выполняют на возбудителях главных генераторов. В гребных установках переменного тока применяют трехфазные синхронные генераторы. Число электродвигателей в гребной установке зависит от числа движителей: мощность электродвигателей постоянного тока речных судов достигает 1200 кВт. Гребные электродвигатели постоянного тока имеют в большинстве случаев независимое возбуждение. Частота вращения гребных электродвигателей зависит от параметров движителей и колеблется в пределах от 50 (гребное колесо) до 500 об/мин (гребные винты). Иногда в гребных установках с целью уменьшения габаритных размеров электродвигателя применяют редукторы. Включение редуктора понижает к. п. д. гребной установки на 3—5 %.В гребных установках переменного тока применяют электродвигатели следующих типов: синхронные с асинхронным пуском; асинхронные с фазным ротором; асинхронные с короткозамкнутым ротором и переключением числа пар полюсов. Синхронные электродвигатели должны легко входить в синхронизм, допускать форсирование возбуждения в периоды пуска и реверса и работу в асинхронном режиме без перегрева при кратковременных перегрузках. Мощность отдельных электродвигателей гребных установок переменного тока составляет 1500—30 000 кВт, частота вращения 250—500 об/мин. Асинхронные электродвигатели применяются редко из-за пониженного к. п. д. Обмотки возбуждения генераторов и электродвигателей в ГЭУ переменного тока получают питание от вращающихся или статических возбудителей. Цепи возбуждения главных генераторов и гребных электродвигателей переменного тока должны получать питание от разных источников, что связано с необходимостью форсирования возбуждения главных генераторов при пусках и реверсах гребных электродвигателей. В гребных установках постоянного тока допускается применение возбудителей, насаженных на один вал с главным генератором, так как частота вращения последнего при работе гребной установки во всех режимах остается неизменной. В качестве возбудителей в судовых гребных установках часто используют электромашинные усилители, с помощью которых можно получить желаемые механические характеристики гребных электродвигателей. Регулирование частоты вращения и торможение гребных электродвигателей в установках постоянного тока осуществляется по системе Г—Д, т. е. изменением тока независимой обмотки возбуждения главного генератора. Эта система обеспечивает плавное регулирование частоты вращения гребного электродвигателя в широких пределах без изменения направления и частоты вращения дизель-генератора, а также динамическое торможение его (при снятом возбуждении генератора).Гребной электродвигатель реверсируется изменением направления тока в независимой обмотке возбуждения главного генератора. Частота вращения гребных электродвигателей переменного тока регулируется изменением частоты вращения главных двигателей. Для этого последние снабжают всережимными регуляторами, дающими возможность устанавливать желаемую частоту вращения в пределах 30—100 % номинальной. Серводвигателями регуляторов управляют дистанционно из ходовой рубки. При применении многоскоростных асинхронных электродвигателей используют также способ регулирования частоты вращения изменением числа пар полюсов. Регулирование асинхронных гребных электродвигателей с помощью реостатов не применяют ввиду малой экономичности этого способа. Процесс реверсирования синхронных гребных электродвигателей состоит из следующих этапов: снижают частоту вращения гребного электродвигателя до минимально возможного значения в результате уменьшения частоты вращения главного двигателя; снимают возбуждение с главного генератора, при этом происходит динамическое торможение возбужденного электродвигателя; электродвигатель переключают на обратное направление вращения, а затем пускают асинхронно в обратную сторону при форсированном возбуждении генератора; после синхронизации гребного электродвигателя снимают форсировку возбуждения генератора; увеличивают частоту вращения гребного двигателя до номинальной, повышая частоту вращения главного двигателя. Защита главных генераторов и гребных электродвигателей должна обеспечивать своевременное получение звукового и светового сигнала, предупреждающего о нарушении режима работы установки. Автоматическое отключение должно происходить лишь в крайне необходимых аварийных случаях. Поэтому генераторы и электродвигатели ГЭУ защищают от перегрузок и токов короткого замыкания при помощи реле, воздействующих на возбуждение главных генераторов, без размыкания силовой цепи. Устанавливают реле перегрузки и реле короткого замыкания. Применение плавких предохранителей в силовых цепях н цепях возбуждения в качестве защиты не допускается.Реле перегрузки при срабатывании включает в цепь возбуждения генератора (возбудителя генератора) добавочный резистор, ограничивая тем самым ток в силовой цепи. После прекращения перегрузки реле автоматически шунтирует его, восстанавливая первоначальный ток возбуждения. Реле настраивают на срабатывание при 10%-ной перегрузке. Реле короткого замыкания разрывает цепь возбуждения генератора при коротком замыкании и перегрузке в 100 %. Возврат реле короткого замыкания выполняют при помощи кнопок, установленных на каждом посту управления. Электроприводы палубных и производственных механизмов. электроприводов судна, имеющих наиболее сложные схемы управления, с кратким указанием назначения, завода или фирмы-изготовителя, года установки на судне, элементного состава. Принципиальная и монтажная схемы по крайней мере одного промысловою механизма. Описание работы схемы в различных режимах. В настоящее время обеспечивается автоматическое управление электроприводами с использованием современной полупроводниковой техники. По мере развития судовых электроприводов наблюдается переход от автоматизации отдельных операций к комплексной автоматизации судовых энергетических систем. В системы управления электроприводом все чаще включаются вычислительные машины, микропроцессоры, с большой точностью осуществляющие операции управления, ранее выполняемые человеком. 1. Определение и классификация электроприводов Электропривод – это управляемая электромеханическая система, осуществляющая преобразование электрической энергии в механическую и наоборот. Электропривод состоит из преобразовательного устройства, электродвигателя, механической передачи и управляющего устройства, а его функциональная схема может быть представлена в следующем виде (рис.1).
Рис.1. Функциональная схема электропривода Преобразовательное устройство предназначено для преобразования вида электроэнергии (переменного тока в постоянный или наоборот) и ее регулирования (электромашинные, тиристорные, частотные и другие преобразователи). Электродвигатель выполняет роль электромеханического преобразователя, преобразуя подводимую к нему электрическую энергию в механическую. Электродвигатели делятся на машины постоянного и переменного тока.Механическая передача предназначена для преобразования параметров движения (уменьшения, увеличения частоты вращения, преобразование вращательного движения в поступательное и т. д.). К этим устройствам относятся: редукторы, коробки передач, цепные, ременные, винтовые передачи, барабан с тросом, передача винт-гайка, кривошипно-шатунный механизм и т. д. Управляющее устройство представляет собой систему управления электроприводом, обеспечивающую ему достаточную степень управляемости и регулирования основных параметров движения.
В составе электропривода могут отсутствовать преобразовательное устройство (двигатель питается непосредственно от сети), или механическая передача (у вентилятора крыльчатка насажена на вал двигателя). Электроприводы можно разделить на одиночные и многокоординатные. Одиночным называется электропривод, в котором рабочий орган машины приводится в действие одним электродвигателем (электропривод шпиля). Многокоординатным или многодвигательным называют электропривод, в котором каждый из рабочих органов машины приводится в движение отдельным электродвигателем. Так в электроприводе грузоподъемного крана механизмы поворота платформы, вылета стрелы и подъема груза приводятся в движение своим электродвигателем. Применение многокоординатного электропривода упрощает кинематическую схему и конструкцию электромеханической системы.По способу управления электроприводы делят на неавтоматизированные, автоматизированные и автоматические. Неавтоматизированный электропривод предусматривает участие человека в выработке управляющих воздействий и компенсации последующих возмущений. Автоматизированный электропривод требует участия человека только в выработке начального управляющего воздействия. Автоматическим считается электропривод, где роль человека сводится лишь к наблюдению за работой электромеханической системы. По роду тока различают электроприводы постоянного и переменного тока. Судовые электроприводы, приводящие в действие судовые механизмы, делятся на рулевые, якорно-швартовные, грузоподъемные, вспомогательные (электроприводы, обслуживающие механизмы главной силовой установки судна). 2. Электроприводы якорно-швартовных механизмов Якорно-швартовные механизмы делятся на две основные группы: 1) якорно-швартовные и якорные шпили, имеющие вертикальное расположение грузового вала и одну звездочку; 2) брашпили, имеющие горизонтальное расположение грузового вала и две звездочки. Якорно-швартовные шпили подразделяются: 1) по скорости выбирания якорной цепи – на нормальные и с повышенной скоростью; 2) по конструктивным признакам – на однопалубные (цепная звездочка, механизм и двигатель размещены на одной палубе) и двухпалубные (цепная звездочка и швартовный барабан размещены на одной палубе, механизм и двигатель – на другой); двухпалубные якорно-швартовные шпили могут быть одинарными (с индивидуальным приводом) и соединенными, связанными общим редуктором.Якорные шпили обычно выполняются соединенными. Калибр их цепей бывает выше 72 мм. Брашпили по скорости и конструкции подразделяются на нормальные и облегченные. Первые используются на судах морского флота, вторые – на судах речного и озерного флота, где применяются короткие цепи. 3. Назначение и особенности работы Якорно-швартовное устройство является одним из наиболее важных судовых устройств, обеспечивающих безопасность эксплуатации судна. Шпилевые и брашпильные устройства предназначены для выбирания и спуска якорей, для выполнения швартовных и других операций. Работа каждого шпилевого и брашпильного электропривода определяется величиной тягового усилия, скоростью выбирания якорной цепи или швартовного троса, длительностью рабочего периода. С помощью якорно-швартовных механизмов выполняются следующие основные операции: – отдача якоря (посредством электропривода, свободным травлением и свободным травлением с подтормаживанием тормозом звездочки); – 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 (только для брашпилей) с половины расчетной глубины стоянки при неодновременном их отрыве от грунта; – обеспечение швартовки судна при отжимном ветре 5 баллов. Характерными особенностями электроприводов якорно-швартовных механизмов являются: – кратковременный режим работы (20–40 мин); стандартная продолжительность одного цикла принята равной 30 мин; – широкое изменение нагрузки на валу электродвига–200% номинальной); – возможность стоянки двигателя под током (0,5–1,0 мин); – частые пуски электродвигателя (до 120 пусков и торможений в течение часа) и возможные реверсы; – суммарная продолжительность включения двигателя швартовного механизма за сутки 40–50 мин; – необходимость саморегулирования частоты вращения электродвигателя при изменении момента сопротивления на его валу. |
