Brodska elektrana. Električna oprema brodova. Održavanje brodskih elektrana i elektroenergetskih mreža
Brodska elektrana (SES) se zove tehnički kompleks, koji se sastoji od izvora električne energije i glavne razvodne ploče (MSB), dizajnirane za proizvodnju električne energije i opskrbu njome u električnu mrežu prijamnicima (potrošačima).
Generatorski setovi GA sa kablovima DO i automatske sklopke QF spojeni su na unutarnje priključne vodove glavne centrale, zvane sabirnice W, na koje preko sklopnih i zaštitnih uređaja-prekidača QF1... J Spojeni su dovodnici brodske kabelske mreže F1, F2, F J, opskrba potrošačima električne energije PE. Stanica mora imati najmanje dvije GA.
Sastav glavnih elemenata elektrana (elektrana) i njihovih spojnih shema (glavnih strujnih shema), koji čine strukturu solarne elektrane, treba osigurati mogućnost:
odvojeni i paralelni rad proizvodnih jedinica SES-a kako za cijeli SES tako i za njegove pojedinačne dijelove (glavne razvodne ploče, napojne jedinice);
električna zaštita generatora, glavnih razvodnih ploča i kabelskih vodova spojenih na njih u slučaju nenormalnih (hitnih) načina rada;
komunikacije s obalnim električnim sustavima i SEES-om drugih brodova;
upravljanje kvalitetom i distribucija gener i potrošena električna energija između izvora (u paralelnom radu) i potrošača;
obavljanje operativnog nadzora elemenata SEPS-a i izvođenje popravnih radova bez narušavanja minimalno potrebne opskrbe broda električnom energijom.
Ovisno o vrsti izvora električne energije, razlikuju se SPP istosmjerne i izmjenične struje. Potonji su najčešći na brodovima.
Elektrane, čiji postupci upravljanja nisu automatizirani ili djelomično automatizirani, zahtijevaju stalni nadzor radi održavanja (oznaka automatizacije A2).
Potpuno automatizirani SES (oznaka automatizacije A1), koji ne zahtijeva stalno održavanje od strane stražarnog osoblja, sve se više koristi u SEES-u. Najčešći su poluautomatski SES, kojima upravlja operater sa središnje pošte.
Brodske elektrane dijele se na glavne, hitne i posebne. Glavni SES opskrbljuje električnom energijom sva tehnička sredstva brodova u normalnom režimu rada; hitne solarne elektrane su samo najvažniji potrošači u slučajevima nestanka struje (kvara) glavne elektrane. Posebne solarne elektrane hrane posebne skupine potrošača, na primjer, brodske tehnološke komplekse.
Obično je na brodu predviđena jedna glavna elektrana, ali uz veliki broj i snagu generatora moguće je SEES s nekoliko glavnih elektrana. Glavne elektrane nalaze se u prostorima za skladištenje.
Na svim brodovima, uz glavne generatore, mora postojati i hitni izvor električne energije, koji zajedno s centralom za hitne slučajeve (ESP) čini hitnu elektranu. Solarna elektrana za hitne slučajeve smještena je u posebnoj prostoriji koja se nalazi iznad pregradne palube izvan okna strojarnice i ima izravan pristup otvorenoj palubi.
Kao hitni izvor električne energije koristi se autonomni dizel generator, čiji se servisni spremnik s gorivom također nalazi u hitnom SES-u. Kapacitet spremnika trebao bi biti dovoljan da osigura kontinuirani rad diesel generatora 36 sati na putničkim brodovima, 6 sati na teretnim brodovima bruto tonaže 5000 reg. t i više od 3 sata - na drugim brodovima. Dizel generator u nuždi se automatski pokreće električnim starterom ili komprimiranim zrakom kako bi se u slučaju nestanka struje vratilo napajanje potrošačima za najviše 45 sekundi.
Najvažniji potrošači za osiguranje životnog vijeka oštećenog plovila napajaju se iz ADS-a izravno preko pojedinačnih hranilica: žirokompasa, radijskih postaja, kormilarskog uređaja, signalnih i rasvjetnih svjetala, osvjetljenja glavnih stubova i prostorija, opreme za gašenje požara, odvodnje. objekti itd.
Sva oprema elektrane za hitne slučajeve mora pouzdano raditi uz istodobno dugo valjanje i trim.
Kao glavni ili dodatni izvor električne energije u nuždi, baterije se mogu koristiti za napajanje rasvjete i signalizacije u nuždi, kao i za upravljanje vodonepropusnim vratima. Minimalno vrijeme rada takvih baterija je 3 ... 36 sati, ovisno o vrsti plovila i njegovom pomaku.
Sheme glavne struje elektrana, koje osiguravaju dugotrajan ili kratkoročni (za vrijeme prijenosa opterećenja) paralelni rad proizvodnih jedinica, razlikuju se ovisno o njihovom sastavu, kao i odabranom broju sabirničkih sekcija. glavnu razvodnu ploču i veze između njih, usvojene za praktičnost i pouzdanost rada SES-a.
Glavni strujni krugovi tipizirani su za SES s odvojenim dijelovima parkirnih prijamnika i bez njih, kao i prijemnicima (motorima), razmjerne snage s generatorima.
Broj dovoda koji napajaju potrošače i koji ih uključuju na glavnoj razvodnoj ploči mjeri se desecima.
Hitna elektrana ima električni priključak u obliku dovod iz glavne elektrane. U normalnim uvjetima, napon se dovodi preko kratkospojnika od glavne razvodne ploče do ASB-a. U slučaju nestanka napona na sabirnicama glavne elektrane, šalje se signal za automatsko pokretanje AG-a. Nakon pokretanja, generator je spojnikom spojen na sabirnice hitne stanice KM.
Elektrane se odlikuju, prije svega, vrstom, brojem i nazivnom snagom ugrađenih generatora, koji se određuju ovisno o snazi potrebnoj u bilo kojem trenutku za rad brodskih elektrificiranih tehničkih objekata.
SES struktura.
Kompleks brodske električne opreme uključuje sustave, podsustave, lokalne sustave (ili uređaje).
Elektroenergetski sustav je projektiran za nesmetanu opskrbu prijamnika u svim režimima rada plovila potrebnom količinom električne energije. Visoka kvaliteta. SES je jedinstven kompleks koji se sastoji od elektrana, pretvarača, sekundarnih distribucijskih uređaja međusobno povezanih dalekovodima.
SES spada u klasu složenih sustava, koji u svom sastavu sadrži mnoge podsustave: proizvodnju i distribuciju električne energije (PGDP); načini upravljanja proizvodnim jedinicama (mećava); napajanje prijemnika za hitne slučajeve (PEAP); odvod snage iz elektrane (POMEU).
PGRE je dizajniran za proizvodnju, pretvorbu, prijenos i distribuciju električne energije. Podsustav uključuje lokalne sustave (uređaje) za upravljanje električnim pogonima (LSUE) i napajanjem prijemnika (LSEP).
PURGA, dizajnirana za kontrolu i praćenje parametara GA u svim režimima rada, sastoji se od lokalnih sustava: upravljanje glavnim motorima GA (LSUPD); automatska stabilizacija napona generatora (LSSN); stabilizacija frekvencije rotacije GA (LSCH); automatska GA sinkronizacija (J1CC); automatska raspodjela aktivne snage HA (LSRM); automatski rezervni unos (GA LSVR); automatska zaštita generatora od preopterećenja (LSZP); zaštita brodske mreže od kratkih spojeva i preopterećenja (LSZS) te od prekida faze ili smanjenja napona (LSZOFN); kontrola parametara (LSCP).
PEAP, dizajniran za opskrbu i prijenos električne energije do ograničenog broja prijamnika iz hitnih izvora, sadrži LSSN, LSSN, LSVR, LSZP, LSZS, LSCP.
POMEU, namijenjen za proizvodnju, distribuciju i prijenos električne energije do prijamnika od osovinskih generatora, montiranih generatora, otpadnih turbinskih generatora u brodskim pogonskim režimima, sastoji se od LSUPD, LSSN, LSSH, LSVR, LSCP.
SES uključuje veliki broj međusobno povezani elementi (slika 2): glavna razvodna ploča glavne razvodne ploče, generatorski setovi GA (ovo uključuje generatore G i pogonske motore), upravljačku ploču PU, razvodne ploče RSH, sekundarnu razvodnu ploču VRSh, energetski prijemnici P dalekovode, transformator Tr , generatorske sklopke VG, dovodni VF, sekcijski VS.
Glavni element SES-a - elektrana - sastoji se od GA, glavne centrale, PU; električne mreže sadrže razvodne ploče i dalekovode.
Generatorska jedinica uključuje generator G i pogonski motor PD.
SES klasifikacija.
Mnoge kvantitativne i kvalitativne značajke SES-a daju ideju o rasponima snaga, tipovima GA, načinima rada, stupnju automatizacije, parametrima, sastavu tehničkih sredstava, metodama pretvorbe energije itd.
Prema vrsti pretvorbe električne energije ES se dijele na toplinske i nuklearne. Na većini brodova transportne flote ugrađene su termoelektrane u kojima se kemijska energija goriva pretvara u mehaničku, a zatim u električnu energiju. Trenutno neki brodovi imaju nuklearne elektrane (nuklearni ledolomci "Lenjin", "Arktika"), gdje se energija atomske jezgre pretvara u toplinsku, mehaničku i električnu.
Po prirodi struje, SES može biti AC i istosmjerna struja, različite po karakteristikama, parametrima i izvedbi HA, kao i po sadržaju i sastavu opreme i rasklopnih uređaja. Na brodovima se uglavnom koristi izmjenična struja, samo neke posebne instalacije rade na istosmjernu struju.
Prema razini parametara razlikuju se sustavi s nazivnim naponom i frekvencijom, s nazivnim naponom i povećanom frekvencijom, s povećanim naponom i nazivnom frekvencijom, s povećanim naponom i frekvencijom.
Po dogovoru, SES se dijeli na osnovne, hitne i posebne. Glavni sustavi dizajnirani su za opskrbu svih skupina prijamnika električnom energijom, hitni - za opskrbu ograničenog broja elektrificiranih mehanizama i uređaja potrebnih u slučaju nužde. U sustavima za hitne slučajeve postavljaju se zahtjevi za mjesto GA i centrale, način pokretanja i trajanje jedinica. Sustavi posebne namjene projektirani su za pogonske električne instalacije (PPU).
Prema instaliranoj snazi, solarne elektrane mogu biti malog, srednjeg i velikog kapaciteta. Instalirana snaga agregata karakterizira stupanj električne snage broda. Na temelju analize statističkih podataka, uvjetno prihvaćamo instaliranu snagu PP generatora male snage 500-2000 kW, srednje snage - u rasponu od 2000-10000 kW, velike snage - preko 10 000 kW.
Prema vrsti GA sustavi se dijele na dizel-generatore, turbo-generatore, plinsko-turbinsko-generatorske, mješovite.
Prema sustavu automatizacije primarnih motora, solarne elektrane mogu imati daljinsko i automatizirano upravljanje.
Prema načinu preuzimanja snage iz elektrana razlikuju se osovinski generatori (SH) pogonjeni vratilom, montirani generatori (NG) koje pokreću glavni motori elektrane, otpadni turbogeneratori (UTG) koji koriste energiju ispušnih plinova. plinovi glavnih dizelskih motora, te kombinirane jedinice koje se sastoje od VG i UTG. Na pojedinim brodovima snaga se preuzima iz elektrane koja radi na izmjeničnu struju, pretvaranje energije (smanjenje napona pomoću naponskih transformatora).
Prema načinima rada osiguran je autonomni i paralelni rad GA i napajanje elektrane iz obalne mreže.
SES trenutni izvori su sinkroni generatori(SG) i DC generatori (GPT). SG može biti sa nezavisnom pobudom i sa samouzbudom. Generatori s neovisnom uzbudom imaju izvor istosmjerne struje (elektrostrojni uzbudnik) i sustav neizravnog spajanja faza. Samopobudni generatori imaju sustave stabilizacije napona s faznim spajanjem s nekontroliranim i kontroliranim ventilima. Uvesti generatore bez četkica s rotirajućim kontroliranim ventilima. HPT dolaze s neovisnom paralelnom pobudom i samopobudom (paralelno i mješovito).
SES električna energija se pretvara pomoću statičkih poluvodičkih, elektromagnetskih (transformatori) i rotirajućih (električnih) pretvarača.
Prema stupnju automatizacije, solarne elektrane se dijele na automatizirane s daljinskim ili programskim upravljanjem.
Upravljanje i upravljanje objektima SES-a moguće je s kontrolne ploče, glavne centrale, centralizirane centrale elektrane.
Pri automatizaciji SES-a koriste se elektromagnetski kontaktni elementi, beskontaktni logički elementi, elementi na integriranim krugovima te kombinirani kontaktni i beskontaktni elementi.
Kontrola parametara SES-a provodi se vizualno pomoću električnih mjernih instrumenata, diskretnih sredstava i centraliziranih upravljačkih uređaja.
Podsustav proizvodnje i distribucije električne energije SES karakterizira broj ES i GA, vrsta glavne razvodne ploče (broj sekcija), način sekcije sabirnica glavne razvodne ploče i shema distribucije električne energije (napojna grupa, glavna , mješovito).
Zaštita u SES-u je osigurana od struja kratkog spoja, preopterećenja, GA obrnutog napajanja, kvara faze električne mreže, smanjenja napona itd.
Tipizacija u SES-u se provodi elementima, čvorovima kola, uređajima (distribucija i automatizacija).
Brodska elektrana je projektirana za opskrbu električnom energijom svih brodskih potrošača u svim modovima rada broda. Prema regulatorni zahtjevi potrošači električne energije na brodovima kombinirani su u nekoliko skupina, uključujući:
Elektromehanizmi elektrane;
Elektromehanizmi općih brodskih sustava i uređaja;
Palubni mehanizmi;
Nastanjivost znači;
Kontrole plovila;
Sredstva plovidbe i komunikacije.
Na brodovima se uglavnom koristi izmjenična struja napona 400 V i frekvencije 50 Hz. Na kvalitetu generirane struje postavljaju se strogi zahtjevi, kako u pogledu napona tako i odstupanja frekvencije.
Kao jedinice za generiranje energije, jedinice se koriste kao dio pogonskih pokretača, u pravilu, iste vrste kao glavni motor Brod. Zahtjevi za pouzdanost, težinu i veličinu, učinkovitost i upravljivost nameću se motorima jedinica. Posebno strogi zahtjevi nameću se jedinicama, osiguravajući njihov stabilan paralelni rad.
Izbor električnih generatora trebao bi biti napravljen od broja standardnih uzoraka koje proizvode specijalizirana poduzeća. Prethodno je spomenuta mogućnost korištenja turbogeneratora na dizelski pogon, kao i osovinskih generatora. mogući načini pogon osovinskog generatora, uključujući korištenje plinske turbine snage, dat je u [2]. Treba imati na umu da to ne isključuje potrebu za stavljanjem u pogon autonomnih generatora u režimima djelomičnog opterećenja SPP-a i na parkiralištu.
Prema Pravila Ruskog pomorskog registra brodova brodovi moraju imati najmanje dva električna generatora, od kojih svaki ima kapacitet koji u potpunosti može zadovoljiti potrebe broda za električnom energijom.
U domaćoj praksi uspostavljen je trend korištenja na transportnim brodovima elektrane koja se sastoji od tri elektrogeneratora, dva istovremeno rade i trećeg u pripravnosti.
Početni zahtjev za brodsku elektranu je snaga koja osigurava provedbu osnovnih načina rada broda
Postoji niz metoda za određivanje potrebne snage u načinima rada. Najpouzdaniji rezultat je korištenje tablica električnih opterećenja. Tablica se sastavlja prema utvrđenom obrascu za glavne načine rada plovila. Tablica prikazuje nazivnu snagu potrošača električne energije, njihov broj, efektivne vrijednosti i energetsku učinkovitost. e. S obzirom na načine rada, naznačen je broj radnih potrošača, njihovo opterećenje i vrijednost učinkovitosti. d, učinkovit i moćan. Tablica završava određivanjem ukupne potrošnje električne energije u režimima i prosječnom vrijednošću energetske učinkovitosti. potrošači.
Izbor sastava elektrane vrši se na temelju vrijednosti maksimalne snage u režimima. Usporedba prosječnih vrijednosti energetske učinkovitosti. potrošača i energetske učinkovitosti. električnog generatora potrebno je odabrati električni generator po aktivnoj komponenti snage ili po prividnoj snazi, koja je srednja kvadratna vrijednost aktivne i jalove snage potrošača
Oblik tablica opterećenja i ovisnosti za određivanje snage električnih generatora dati su u [2]. Detaljan prikaz problematike projektiranja brodske elektrane razmatra se u kolegiju “Električna oprema brodova”.
Izrada tablica električnog opterećenja je moguća ako projektant ima dovoljno informacija u prisutnosti bliskog prototipa plovila. Inače, korištenje statističkih metoda je prihvatljivo. Među njima su i preporuke uobičajenog RD31.03 41-90 “Tehnički i operativni zahtjevi za optimalnu konfiguraciju elektrana za brodove za pomorski transport MMF.1990”. Ovdje se preporuča odrediti snagu elektrane po formuli:
kW - zbroj prosječne statističke vrijednosti snage potrošača i 3 standardne devijacije snage potrošača.
kW dodatna snaga određena karakteristikama plovila.
Vrijednosti uključene u posljednju formulu dane su kao funkcija snage glavnog motora i pomaka broda u [2] i [8]
Brodska elektrana (SEPP) je složen tehnički kompleks koji se sastoji od razne vrste električna oprema koja osigurava procese proizvodnje i distribucije električne energije između prijamnika koji pretvaraju električnu energiju u druge vrste energije (mehaničku, toplinsku, svjetlosnu, kemijsku itd.).
Sastav brodske elektrane uključuje:
brodski elektroenergetski sustav (SEES);
opći brodski prijamnici električne energije;
veslačka električna instalacija (GEM),
Struktura SEEA prikazana je na sl. 1.1.
SEEA ima sva svojstva sustava, međutim, u daljnjem tekstu, općeprihvaćena terminologija se koristi u odnosu na brodske električne komplekse, sustave i instalacije.
SEPS uključuje jednu ili više brodskih elektrana (SES) i brodske distribucijske mreže.
SES naziva tehnički kompleks koji se sastoji od izvora električne energije i glavne razvodne ploče (MSB), čija je glavna namjena proizvodnja električne energije potrebne količine i kvalitete u svim načinima rada broda.
Brodske elektrane su podijeljene na osnovne, hitne i posebne. Glavni Solarna elektrana opskrbljuje opće brodske prijamnike električnom energijom u svim režimima rada broda, uključujući i hitne (požar, rupa). hitan slučaj SES osigurava napajanje samo kritičnim prijemnicima u slučaju kvara glavnog.
Posebna SES se može koristiti na brodovima za napajanje tehnoloških kompleksa (postrojenje za preradu ribe, bušilica itd.). U posebne spadaju SES, koji napajaju pogonske električne instalacije. U njima su izvori električne energije spojeni na električni pogonski štit (SHED).
Ako SES istovremeno opskrbljuje električnu energiju PED-u i općim brodskim prijamnicima, tada se u ovom slučaju brodski elektroenergetski sustav obično naziva jednim.
Električne distribucijske mreže Sastoji se od:
Električne razvodne ploče (RShch);
Kabelski dalekovodi koji prenose električnu energiju od izvora ili razvodnih ploča (PS) do prijemnika;
Pretvarači snage koji osiguravaju napajanje lokalnim mrežama, kao što su prijenosna mreža radnog svjetla, mreža za emitiranje itd.
U većini slučajeva kretanje plovila osiguravaju glavni motori (dizela, turbine) koji su dio glavne elektrane plovila (GPU). Na mnogim brodovima različite namjene, za osiguranje kretanja plovila, koristi se pogonska električna instalacija (PPP) koja je dio SEPP-a.
Na brodovima s elektranom kretanje se osigurava radom pogonskih elektromotora (PM) koji se napajaju ili iz posebne ili iz glavne elektrane.
VIDI se prema vrsti odnosa s glavnom elektranom broda mogu podijeliti na:
Autonomni SEES koji nemaju izravnu vezu s GLEU;
SEES s priključkom za pogon od GLEU;
Ujedinjeni VIDI.
Klasifikacija SEES-a po vrsti veze s glavnom elektranom broda prikazana je na sl. 1.2.
Riža. 1.2. Klasifikacija SEES prema vrsti veze s GLEU
U autonomnim SEES-ima električnu energiju za napajanje prijemnika generiraju autonomni izvori električne energije, u pravilu turbo ili dizel generatori.
U sastav SEES-a s izvodom snage iz GLEU-a, osim autonomnih izvora električne energije, ulaze i agregati koji koriste snagu glavnog motora za proizvodnju električne energije. Takve instalacije uključuju osovinsko-generatorske instalacije (VGU) i utilizacijske instalacije. Na VGU električnu energiju proizvode osovinski generatori (SH) koje pokreće izravno glavni generator. U utilizacijskim postrojenjima koriste se utilizacijski parni ili plinski turbinski generatori. Za dobivanje pare u kotlovima za otpadnu toplinu koristi se toplina ispušnih (otpadnih) plinova glavnog motora. Turbinski generatori otpadnog plina pokreću se pritiskom ispušni plinovi GD.
Za razliku od VGU, utilizacijski turbogeneratori imaju ograničenu primjenu na modernim brodovima. To je prvenstveno zbog niskog kapaciteta postrojenja za reciklažu.
VSU proizvode izravno odvod snage iz elektrane, postrojenja za korištenje - neizravno.
U jedinstvenom SEPS-u proizvedena električna energija troši se na opće potrebe broda i osiguravanje kretanja plovila.
