Laeva elektrijaam. Laevade elektriseadmed. Laevaelektrijaamade ja elektrivõrkude hooldus
Laeva elektrijaam (SPP) nimetatakse tehniline kompleks, mis koosneb elektrienergia allikatest ja peajaotuskilbist (MSB), mis on ette nähtud elektrienergia tootmiseks ja selle vastuvõtjate (tarbijate) elektrivõrku varustamiseks.
Generaatorikomplektid GA kaablitega TO ja kaitselülitid QF ühendatud peajaotuskilbi sisemiste ühendusliinidega, mida nimetatakse siinideks Sh, millele läbi lülitus-kaitseseadmed-lülitid QF1... J ühendati laevakaablivõrgu F1, F2, F feederid J elektritarbijate varustamine PE... Neid peab olema vähemalt kaks GA.
Elektrijaamade (elektrijaamade) põhielementide koostis ja nende ühendusskeemid (peavooluahelad), mis moodustavad SES-i struktuuri, peaksid võimaldama:
SESi generaatorite eraldi ja paralleelne töö nii kogu SEES-i kui ka selle üksikute osade (peakilbi sektsioonid, toiteallikad) jaoks;
generaatorite, peakilbi ja nendega ühendatud kaabliliinide elektrikaitse ebanormaalsete (avarii)režiimide korral;
side teiste laevade maismaa elektrisüsteemide ja SEPS-iga;
kvaliteedijuhtimine ja genereeritud toodete levitamine ja tarbitud elektrienergia allikate (paralleeltöö) ja tarbijate vahel;
SEES-i elementide operatiivjärelevalve teostamine ja remonditööde teostamine laeva minimaalset nõutavat elektrivarustust rikkumata.
Sõltuvalt toiteallika tüübist on alalis- ja vahelduvvoolu SES-id. Viimased on kõige levinumad laevadel.
Elektrijaamad, mille juhtimistoimingud ei ole automatiseeritud või osaliselt automatiseeritud, nõuavad pidevat hooldust (automaatikamärk A2).
SEES-is kasutatakse üha enam täisautomaatseid SPP-sid (automaatikamärk A1), mis ei vaja valvepersonali pidevat hooldust. Levinumad on poolautomaatsed SES-id, mida juhib operaator keskpostilt.
Laevaelektrijaamad jagunevad põhi-, avarii- ja eriotstarbelisteks. Peamised päikeseelektrijaamad varustavad elektriga kõiki laevade tehnilisi rajatisi tavapärastel töörežiimidel; erakorraline SES - ainult kõige olulisemad tarbijad peaelektrijaama elektrikatkestuse (rike) korral. Spetsiaalsed päikeseelektrijaamad varustavad elektriga erilisi tarbijagruppe, näiteks laevatehnoloogilised kompleksid.
Tavaliselt on laeval ette nähtud üks peaelektrijaam, kuid suure generaatorite arvu ja võimsusega on võimalik SEPP mitme peajaamaga. Peamised elektrijaamad asuvad trümmiruumides.
Kõigil laevadel peab koos peageneraatoritega olema avariielektriallikas, mis koos avariikilbiga (ARSC) moodustab avariielektrijaama. Avarii-SPP asub spetsiaalses ruumis, mis asub vaheseinte teki kohal väljaspool masinaruumi šahti ja kust pääseb otse avatud tekile.
Avariielektriallikana on kasutusel autonoomne DG, mille kütusepaak asub samuti avarii-SES ruumis. Paagi maht peaks olema piisav, et tagada diiselgeneraatori pidev töö reisilaevadel 36 tundi, kaubalaevadel kogumahutavusega 5000 reg. 6 tundi. t ja rohkem kui 3 tundi - teistel laevadel. Avarii-diiselgeneraator käivitub automaatselt elektrikäiviti või suruõhu abil, et pingekatkestuse korral taastuks tarbijate toide mitte rohkem kui 45 sekundiga.
Toide tarnitakse otse üksikutele sööturitele kahjustatud laeva eluea tagamiseks olulisemate tarbijate poolt: gürokompass, raadiojaamad, rooliseade, signaal- ja eraldustuled, põhipostide ja ruumide valgustus, tulekustutusvahendid, drenaaživahendid, jne.
Kõik avariielektrijaama seadmed peavad töökindlalt töötama samaaegse pika rulli ja diferentsiaaliga.
Peamise või täiendava elektrienergia avariiallikana saab AB-d kasutada avariivalgustuse ja signalisatsiooni toiteks, samuti veekindlate uste juhtimiseks. Selliste patareide minimaalne tööaeg on 3 ... 36 tundi, olenevalt laeva tüübist ja selle veeväljasurvest.
Elektrijaamade põhivoolu skeemid, mis näevad ette generaatorikomplektide pikaajalise või lühiajalise (koormuse ülekande perioodiks) paralleelse töö, erinevad sõltuvalt nende koostisest, samuti valitud MSB siini sektsioonide ja ühenduste arvust. nende vahel, mis on vastu võetud SES-i toimimise mugavuse ja usaldusväärsuse huvides.
Peamised vooluahelad on tüüpilised SES-i jaoks, millel on eraldi sektsioonid parkimisvastuvõtjad ja ilma nendeta, samuti vastuvõtjad (mootorid), mis on võimsuselt võrreldavad generaatoritega.
Tarbijaid varustavate ja peakilbi masinaid sisse lülitavate sööturite arvu mõõdetakse kümnetes.
Avariielektrijaam on vormis elektriliselt ühendatud feeder peaelektrijaamast. Normaaltingimustes annab hüppaja pinge peakilbist jaotuskilpi. Kui peaelektrijaama siinide pinge kaob, saadetakse signaal ADH automaatseks käivitamiseks. Pärast käivitamist ühendatakse generaator kontaktori abil avariijaama bussidega KM.
Elektrijaamu iseloomustab ennekõike paigaldatud generaatorite tüüp, arv ja nimivõimsus, mis määratakse sõltuvalt võimsusest, mis on igal ajal vajalik laeva elektrifitseeritud tehniliste vahendite tööks.
SES struktuur.
Laeva elektriseadmete kompleks sisaldab süsteeme, alamsüsteeme, lokaalseid süsteeme (või seadmeid).
Elektrisüsteem on ette nähtud vastuvõtjate katkematuks varustamiseks laeva kõigis töörežiimides vajaliku elektrienergiaga. Kõrge kvaliteet... SES on ühtne kompleks, mis koosneb elektrijaamadest, muundamisseadmetest, sekundaarsetest jaotusseadmetest, mis on omavahel ühendatud ülekandeliinidega.
SES kuulub komplekssüsteemide klassi, mis oma koostiselt sisaldab palju allsüsteeme: elektrienergia tootmine ja jaotamine (PGRE); generaatorikomplektide režiimide juhtimine (PURGA); avariivastuvõtjate toiteallikas (EPAP); jõuvõtt elektrijaamast (POMEU).
PGRE on mõeldud elektrienergia tootmiseks, muundamiseks, edastamiseks ja jaotamiseks. Alamsüsteem hõlmab kohalikke süsteeme (seadmeid) elektriajamite (LSE) ja vastuvõtjate toiteallika (LSE) juhtimiseks.
PURGA, mis on mõeldud HA parameetrite juhtimiseks ja jälgimiseks kõigis töörežiimides, koosneb kohalikest süsteemidest: HA peamootorite juhtimine (LSUPD); generaatorite automaatne pinge stabiliseerimine (LSSN); GA (LSSCH) pöörlemissageduse stabiliseerimine; GA automaatne sünkroonimine (J1CC); GA aktiivvõimsuse automaatne jaotus (LSRM); automaatne varundussisend (GA LSVR); automaatne generaatori ülekoormuskaitse (LSZP); laevavõrgu kaitse lühise ja ülekoormuse (LSZS) ning faasikadude või alapinge eest (LSZOFN); parameetrite juhtimine (LSCP).
PES, mis on ette nähtud elektri tarnimiseks ja edastamiseks piiratud arvule vastuvõtjatele avariiallikatest, sisaldab LSSN, LSSCH, LSVR, LSZP, LSZS, LSKP.
POMEU, mis on ette nähtud elektrienergia tootmiseks, jaotamiseks ja edastamiseks vastuvõtjatele võllgeneraatoritest, monteeritud generaatoritest, utilaeva sõidurežiimides, koosneb LSUPD, LSSS, LSSCH, LSVR, LSKP.
SES sisaldab suur number omavahel ühendatud elementidest (joonis 2): peakilbi peakilp, GA generaatorikomplektid (siia kuuluvad generaatorid G ja ajamimootorid), juhtpaneel PU, jaotuskilbid jaotuskilbid, sekundaarkilp VRShch, elektri P ülekandeliinide vastuvõtjad, trafo Tr , lülitid generaator VG, feeder VF, sektsioon VS.
SES-i põhielement - elektrijaam - koosneb GA-st, MSB-st, PU-st; elektrivõrgud sisaldavad jaotuskilpe ja ülekandeliine.
Generaatorikomplekt sisaldab generaatorit G ja PD-ajamit.
SES klassifikatsioon.
Paljud SES-i kvantitatiivsed ja kvalitatiivsed omadused annavad aimu võimsusvahemikest, GA tüüpidest, töörežiimidest, automatiseerimisastmest, parameetritest, tehniliste vahendite koostisest, energia muundamise meetoditest jne.
Elektrienergia muundamise tüübi järgi jagunevad ES soojus- ja tuumaenergiaks. Enamikele transpordipargi laevadele on paigaldatud soojuselektrijaamad, kus kütuse keemiline energia muundatakse mehaaniliseks energiaks ja seejärel elektrienergiaks. Praegu on osadel laevadel tuumaelektrijaamad (tuumajõul töötavad laevad "Lenin", "Arktika"), kus aatomituuma energia muundatakse termiliseks, mehaaniliseks ja elektriliseks.
Voolu olemuse järgi võib SES olla vahelduv ja alalisvool, erinevad GA omaduste, parameetrite ja konstruktsioonide, samuti seadmete ja lülitusseadmete sisu ja koostise poolest. Laevadel kasutatakse peamiselt vahelduvvoolu, ainult mõned spetsiaalsed paigaldised töötavad alalisvoolul.
Parameetrite taseme järgi on süsteeme nimipinge ja -sagedusega, nimipinge ja kõrgendatud sagedusega, kõrgendatud pinge ja nimisagedusega, kõrgendatud pinge ja sagedusega.
Määramise järgi jaguneb SES põhi-, hädaabi- ja eriotstarbeliseks. Põhisüsteemid on ette nähtud kõigi vastuvõtjate rühmade varustamiseks elektriga, hädaolukorras - piiratud hulga hädaolukorras vajalike elektrifitseeritud mehhanismide ja seadmete toiteks varustamiseks. Avariisüsteemides esitatakse nõuded GA ja elektrikilbi asukohale, käivitusmeetoditele ja sõlmede töö kestusele. Eriotstarbelised süsteemid on mõeldud tõukejõujaamadele (GEM).
Vastavalt paigaldatud võimsusele võivad SPP-d olla väikese, keskmise ja suure võimsusega. Generaatori paigaldatud võimsust iseloomustab laeva elektriseadmete aste. Statistiliste andmete analüüsi põhjal aktsepteerime tinglikult ES-i generaatorite installeeritud võimsust väike võimsus 500-2000 kW, keskmine võimsus - vahemikus 2000-10 000 kW, suur võimsus - üle 10 000 kW.
Vastavalt HA süsteemide tüübile jagunevad need diiselgeneraatoriteks, turbogeneraatoriteks, gaasiturbiinideks, segatud.
Vastavalt primaarmootorite automatiseerimissüsteemile võib SES-il olla kaugjuhtimine ja automatiseeritud juhtimine.
Elektrijaamadest jõuvõtu meetodi kohaselt võlli ajamiga võllgeneraatorid (VG), elektrijaama peamootoritest käitatavad rippgeneraatorid (NG), (UTG), kasutades peamiste diiselmootorite heitgaaside energia ning VG-st ja UTG-st koosnevad kombineeritud tehased. Üksikutel laevadel võetakse vool vahelduvvoolul töötavast elektrijaamast energia muundamise teel (pinge vähendamine pingetrafode abil).
Vastavalt töörežiimidele on tagatud GA autonoomne ja paralleelne töö ning elektrijaama toide rannikuvõrgust.
SES-i vooluallikad on sünkroonsed generaatorid(SG) ja alalisvoolu generaatorid (GPT). SG võib olla sõltumatu ergutusega ja iseergastusega. Sõltumatult ergastavatel generaatoritel on alalisvooluallikas (elektrimasina ergutaja) ja kaudse faasiühendamise süsteem. Iseergastuvatel generaatoritel on faasiühendatud pinge stabiliseerimissüsteemid, millel on kontrollimata ja juhitavad ventiilid. Kasutusele võetakse pöörlevate juhitavate ventiilidega harjadeta generaatorid. HPT-d on saadaval sõltumatu paralleelse ergastusega ja iseergastusega (paralleelne ja segatud).
SES-i elektrienergia muundamine toimub staatiliste pooljuhtide, elektromagnetiliste (trafode) ja pöörlevate (elektriliste) muundurite abil.
Vastavalt automatiseerituse astmele jagatakse SES-id automatiseeritud kaug- või programmeeritud juhtimisega.
SES-i rajatisi saab juhtida ja jälgida juhtpaneelilt, peakilbi juhtpaneelilt, elektrijaama tsentraliseeritud juhtpaneelilt.
SES-i automatiseerimisel kasutatakse elektromagnetilisi kontaktelemente, kontaktivaba loogikaelemente, integraallülituste elemente ning kombineeritud kontakt- ja mittekontaktelemente.
SES-i parameetreid jälgitakse visuaalselt elektriliste mõõteriistade, diskreetsete vahendite ja tsentraliseeritud juhtimisseadmetega.
SES-i elektritootmise ja -jaotuse allsüsteemi iseloomustab ES-i ja HA-de arv, peakilbi tüüp (sektsioonide arv), peakilbi siinide jaotamise meetod, toitejaotusskeem (toiterühm, magistraal, segatud). ).
SES-is on kaitse tagatud lühisvoolude, ülekoormuste, GA pöördvõimsuse, elektrivõrgu faasikatkestuse, pinge alandamise jms eest.
SES-is tüpiseerimist teostavad elemendid, vooluahela sõlmed, seadmed (jaotus ja automatiseerimine).
Laevaelektrijaam on kavandatud varustama elektriga kõiki laevatarbijaid kõigis laevade töörežiimides. Vastavalt regulatiivsed nõuded Laevade elektritarbijad on rühmitatud mitmesse rühma, sealhulgas:
Elektrijaamade elektromehhanismid;
Üldiste laevasüsteemide ja -seadmete elektromehhanismid;
tekimehhanismid;
Vahendid elamiskõlblikkuse tagamiseks;
Laeva juhtseadmed;
Navigatsiooni- ja sidevahendid.
Laevadel kasutatakse peamiselt vahelduvvoolu pingega 400 V ja sagedusega 50 Hz. Tekkiva voolu kvaliteedile on seatud ranged nõuded nii pinge kui ka sageduse hälbe osas.
Elektritootmisseadmetena kasutatakse seadmeid reeglina sama tüüpi peamootorite osana peamootor laev. Agregaatide mootoritele kehtivad töökindlusnõuded, mis puudutavad kaalu ja suurust, tõhusust ja manööverdusvõimet. Seadmetele esitatakse eriti ranged nõuded, mis tagavad nende stabiilse paralleelse töö.
Elektrigeneraatorite valik tuleks teha mitmete spetsialiseerunud ettevõtete toodetud standardnäidiste põhjal. Varem on mainitud võimalust kasutada diisellaevadel taaskasutusturbiingeneraatoreid, aga ka võllgeneraatoreid Analüüs võimalikud viisid veovõlli generaator, sealhulgas võimsusega gaasiturbiini kasutamine, on toodud [2]. Tuleb meeles pidada, et see ei välista vajadust autonoomsete elektrigeneraatorite järele, mis on kasutusele võetud elektrijaama osakoormusel ja seisu ajal.
Vastavalt Venemaa meresõiduregistri reeglid laevad peavad olema varustatud vähemalt kahe elektrigeneraatoriga, millest igaüks on võimsusega, mis suudab täielikult rahuldada laeva elektrivajadusi.
Kodumaises praktikas on välja kujunenud tendents kasutada transpordilaevadel elektrijaamu, mis koosnevad kolmest elektrigeneraatorist, millest kaks töötavad samaaegselt ja kolmas on ooterežiimil.
Laeva elektrijaama algnõue on võimsus, mis tagab laeva põhiliste töörežiimide rakendamise.
Režiimides vajaliku võimsuse määramiseks on mitmeid tehnikaid. Kõige usaldusväärsema tulemuse annab elektriliste koormuste tabelite kasutamine. Tabel koostatakse vastavalt laeva peamiste töörežiimide jaoks kehtestatud vormile. Tabelis on näidatud elektritarbijate nimivõimsus, nende arv, efektiivsed väärtused ja võimsustõhusus. Režiimide osas on märgitud töötavate tarbijate arv, nende koormus ja efektiivsuse väärtus. nii tõhus kui ka võimas. Tabel lõpeb režiimide koguvõimsuse tarbimise ja energiatõhususe keskmise väärtuse määramisega. tarbijad.
Elektrijaama koostise valikul lähtutakse režiimide maksimaalse võimsuse väärtusest. Keskmise energiatõhususe väärtuste võrdlus tarbijad ja energiatõhusus elektrigeneraator on vajalik elektrigeneraatori valimiseks aktiivvõimsuskomponendi või koguvõimsuse järgi, mis on tarbijate aktiiv- ja reaktiivvõimsuse ruutkeskmine väärtus
Elektrigeneraatorite võimsuse määramise koormustabelite kuju ja sõltuvused on toodud [2]. Laevaelektrijaama projekteerimise küsimuse üksikasjalikku esitlust käsitletakse kursusel "Laevade elektriseadmed".
Elektrikoormuse tabelite koostamine on võimalik, kui projekteerijal on laeva lähedase prototüübi olemasolul piisavalt teavet. Vastasel juhul on statistiliste meetodite kasutamine vastuvõetav. Nende hulka kuuluvad standardi RD31.03 41-90 "Meretranspordilaevade MMF. 1990 elektrijaamade optimaalse konfiguratsiooni tehnilised ja töönõuded" soovitused. Siin on soovitatav määrata elektrijaama võimsus valemiga:
kW - elektritarbijate võimsuse keskmise statistilise väärtuse ja tarbijate võimsuse väärtuse 3 efektiivhälbete summa.
KW lisavõimsus, olenevalt laeva omadustest.
Viimases valemis sisalduvad väärtused on antud peamasina võimsuse ja laeva veeväljasurve funktsioonina. [2] ja [8]
Laevaelektrijaam (SEEU) on keeruline tehniline kompleks, mis koosneb erinevad tüübid elektriseadmed, mis pakuvad elektrienergia tootmise ja jaotamise protsesse vastuvõtjate vahel, mis muundavad elektrienergiat muud tüüpi energiaks (mehaaniline, soojus-, valgus-, keemiline jne).
Laeva elektrijaam sisaldab:
laeva elektrisüsteem (SEES);
üldised laeva jõuvastuvõtjad;
sõude elektripaigaldis (GEM),
SEED-i struktuur on näidatud joonisel fig. 1.1.
SEEE-l on kõik süsteemi omadused, kuid edaspidi kasutatakse laeva elektrikomplekside, süsteemide ja paigaldiste kohta üldtunnustatud terminoloogiat.
SEES hõlmab ühte või mitut laevaelektrijaama (SES) ja laevade jaotusvõrku.
SES nimetatakse jõuallikatest ja peajaotuskilbist (MSB) koosnevaks tehniliseks kompleksiks, mille põhieesmärk on toota vajalikus koguses ja kvaliteediga elektrit kõigis laeva töörežiimides.
Laevaelektrijaamad on jaotatud põhi-, häda- ja eriotstarbeks. Peamine SES varustab elektrienergiaga laeva üldvastuvõtjaid kõigis laeva töörežiimides, sealhulgas hädaolukorras (tulekahju, rikkumine). Hädaolukord SES annab peamise rikke korral toite ainult eriti olulistele vastuvõtjatele.
Eriline SES-i saab kasutada laevadel tehnoloogiliste komplekside (kalatöötlemistehas, puurplatvorm jne) toiteks. Eriliste hulka kuuluvad SES, mis toidab sõudmise elektripaigaldisi. Nendes on elektriallikad ühendatud elektrilise tõukepaneeliga (SHED).
Kui SES varustab samaaegselt elektriga GED-i ja laeva üldvastuvõtjaid, siis sel juhul nimetatakse laeva elektrisüsteemi tavaliselt ühtseks.
Elektrijaotusvõrgud koosneb:
Elektrijaotuskilbid (PDB);
Kaabli elektriliinid, mis edastavad elektrit allikatest või jaotusplaatidest (PDS) vastuvõtjatele;
Toitemuundurid kohalike võrkude (nt kaasaskantav töövalgustus, ringhäälinguvõrk jne) toiteks.
Enamasti tagavad laeva liikumise peamasinad (diiselmootorid, turbiinid), mis on osa laeva peajõujaamast (GLUE). Paljudel erinevatel eesmärkidel kasutatavatel laevadel kasutatakse SEEU-sse kuuluvat tõukejõu elektrilist tõukeseadet (GEM), et "tagada laeva liikumine".
Elektrijaamaga laevadel tagab liikumise sõudeelektrimootorite (GED) töö, mis saavad toite kas eri- või põhielektrijaamast.
SEES-i laeva peamise elektrijaamaga seotud suhte tüübi järgi võib jagada järgmisteks osadeks:
Autonoomsed SEES-id, millel pole otsest seost GLUE-ga;
SEES koos jõuvõtuvõlliga GlEU-st;
Ühtne SEES.
SEES-i klassifikatsioon laeva peamise elektrijaamaga ühenduse tüübi järgi on näidatud joonisel fig. 1.2.
Riis. 1.2. SEES klassifikatsiooni liimiga ühendamise tüübi järgi
Autonoomsetes SEPP-des toodavad autonoomsed toiteallikad, reeglina turbo- või diiselgeneraatorid, vastuvõtjate toiteks elektrit.
Lisaks autonoomsetele jõuallikatele sisaldab GLUE-st jõuvõtuga SEES generaatorikomplekte, mis kasutavad elektri tootmiseks peamootori võimsust. Sellised paigaldised hõlmavad võlli genereerivaid seadmeid (VGU) ja kasutusseadmeid. VSU-s toodavad elektrit võllgeneraatorid (VG), mida juhib otse peamootor. Utiliseerimisjaamad kasutavad auru- või gaasiturbiini generaatoreid. Peamasina heitgaaside (heitgaaside) soojust kasutatakse auru saamiseks utiliseerimiskateldes. Heitgaasiturbiinide generaatoreid juhib rõhk väljaheite gaasid GD.
Erinevalt VSU-st on turbiini generaatorid tänapäevastel laevadel piiratud kasutusega. Selle põhjuseks on eelkõige taaskasutustehase väike võimsus.
VSU toodavad otsest jõuvõttu GlEU-st, kasutusjaamad - kaudselt.
Ühtses SEPS-is tarbitakse toodetud elekter üldisteks laevavajadusteks ja laeva liikumise tagamiseks.
