Centrala electrica a navei. Echipamente electrice ale navelor. Întreținerea centralelor electrice de nave și a rețelelor electrice
Se numește centrala electrică a navei (SPP). complex tehnic, formată din surse de energie electrică și tabloul principal de distribuție (MSB), destinate să genereze energie electrică și să o furnizeze la rețeaua electrică la receptori (consumatori).
Grupuri electrogene GA cu cabluri LAși întrerupătoare de circuit QF conectat la liniile de legătură interne ale tabloului principal, numite magistrale NS, la care prin comutatoarele-dispozitive de protectie-comutatoare QF1... J au fost conectate alimentatoare ale rețelei de cablu a navei F1, F2, F J furnizarea consumatorilor de energie electrică PE... Trebuie să fie cel puțin două GA.
Compoziția principalelor elemente ale centralelor electrice (centrale electrice) și schemele lor de conectare (circuite principale de curent), care formează structura SES, ar trebui să ofere capacitatea de a:
operarea separată și paralelă a grupurilor electrogene ale SES atât pentru întregul SEES cât și pentru părțile sale individuale (secțiuni de tablou principal, alimentatoare);
protecția electrică a generatoarelor, a tabloului principal și a liniilor de cablu conectate la acestea în cazul unor moduri anormale (de urgență);
comunicarea cu sistemele electrice de pe uscat și SEPS ale altor nave;
managementul calității și distribuția produselor generate și energie electrică consumată între surse (în funcționare paralelă) și consumatori;
efectuarea supravegherii operaționale a elementelor SEES și efectuarea lucrărilor de reparații fără a încălca alimentarea minimă necesară a navei cu energie electrică.
În funcție de tipul de surse de alimentare, există SES-uri DC și AC. Acestea din urmă sunt cele mai frecvente pe nave.
Centralele electrice, ale căror operațiuni de control nu sunt automatizate sau parțial automatizate, necesită o supraveghere constantă pentru întreținere (semnul de automatizare A2).
SPP-urile complet automatizate (semnul de automatizare A1), care nu necesită întreținere constantă de către personalul de pază, sunt din ce în ce mai utilizate în SEES. Cele mai frecvente sunt SES semiautomate, controlate de un operator de la un post central.
Centralele electrice ale navelor sunt împărțite în principale, de urgență și speciale. Principalele centrale solare furnizează energie electrică tuturor instalațiilor tehnice ale navelor în regimuri normale de funcționare; SES de urgență - doar cei mai importanți consumatori în caz de întrerupere a energiei electrice (defecțiune) a centralei electrice principale. Centralele solare speciale furnizează energie unor grupuri speciale de consumatori, de exemplu, navele complexe tehnologice.
De obicei, pe o navă este prevăzută o centrală principală, dar cu un număr mare și o capacitate mare de generatoare, este posibilă SEPP cu mai multe centrale electrice principale. Principalele centrale electrice sunt situate în încăperile de cală.
Pe toate navele, împreună cu generatoarele principale, trebuie să existe o sursă de energie electrică de urgență, care, împreună cu tabloul de distribuție de urgență (ARSC), formează o centrală electrică de urgență. SPP de urgență este situat într-o încăpere specială situată deasupra punții pereților etanși în afara puțului sălii mașinilor și cu acces direct la puntea deschisă.
Un DG autonom este utilizat ca sursă de energie electrică de urgență, al cărui rezervor de combustibil este situat și în camera SES de urgență. Capacitatea rezervorului trebuie să fie suficientă pentru a asigura funcționarea continuă a generatorului diesel timp de 36 de ore pe navele de pasageri, 6 ore pe navele de marfă cu un tonaj brut de 5000 reg. t și mai mult de 3 ore - pe alte nave. Generatorul diesel de urgență este pornit automat de un demaror electric sau de aer comprimat pentru a restabili alimentarea cu energie electrică a consumatorilor în cel mult 45 de secunde în cazul unei căderi de tensiune.
Sursa de alimentare este furnizată direct de la alimentatoarele individuale către consumatorii cei mai importanți pentru viața navei avariate: girocompas, posturi radio, mecanism de cârmă, lumini de semnalizare și distincție, iluminarea stâlpilor și spațiilor principale, mijloace de stingere a incendiilor, mijloace de drenaj etc. .
Toate echipamentele centralei electrice de urgență trebuie să funcționeze în mod fiabil cu ruliu lung și diferențial simultan.
Ca sursă principală sau suplimentară de energie electrică de urgență, AB poate fi folosit pentru a alimenta iluminatul și semnalizarea de urgență, precum și pentru a controla ușile etanșe. Durata minimă de funcționare a unor astfel de baterii este de 3 ... 36 de ore, în funcție de tipul vasului și deplasarea acestuia.
Schemele curentului principal al centralelor electrice, care asigură funcționarea în paralel a grupurilor electrogene pe termen lung sau scurt (pentru perioada transferului de sarcină), diferă în funcție de compoziția acestora, precum și de numărul selectat de secțiuni de magistrală principală de distribuție și conexiuni între ele, adoptate pentru confortul și fiabilitatea funcționării SES.
Principalele circuite de curent sunt tipice pentru SES cu secțiuni separate de receptoare de parcare și fără ele, precum și receptoare (motoare), comparabile ca putere cu generatoarele.
Numărul de alimentatoare care alimentează consumatorii și îi pornesc pe mașini la tabloul principal este măsurat în zeci.
Centrala electrică de urgență este conectată electric sub formă alimentator de la centrala electrică principală. În condiții normale, jumperul furnizează tensiune de la tabloul de distribuție principal la tablou de distribuție. Când tensiunea de pe magistralele centralei principale dispare, este trimis un semnal pentru pornirea automată a ADH-ului. După pornire, generatorul este conectat la magistralele stației de urgență printr-un contactor KM.
Centralele electrice se caracterizează, în primul rând, prin tipul, numărul și puterea nominală a generatoarelor instalate, care se determină în funcție de puterea necesară în orice moment pentru funcționarea mijloacelor tehnice electrificate ale navei.
Structura SES.
Complexul de echipamente electrice al navei include sisteme, subsisteme, sisteme (sau dispozitive) locale.
Sistemul de energie electrică este proiectat pentru alimentarea neîntreruptă a receptoarelor în toate modurile de funcționare ale navei cu cantitatea necesară de energie electrică. Calitate superioară... SES este un singur complex format din centrale electrice, dispozitive de conversie, aparate de comutare secundare, interconectate prin linii de transmisie.
SES aparține clasei sistemelor complexe, care în componența sa conține multe subsisteme: generarea și distribuția energiei electrice (PGRE); controlul modurilor grupurilor electrogene (PURGA); sursa de alimentare pentru receptoarele de urgenta (EPAP); priză de putere de la o centrală electrică (POMEU).
PGRE este conceput pentru generarea, transformarea, transportul și distribuția energiei electrice. Subsistemul include sisteme locale (dispozitive) pentru controlul acționărilor electrice (LSE) și alimentarea cu energie a receptorilor (LSE).
PURGA, conceput pentru a controla și monitoriza parametrii HA în toate modurile de funcționare, constă din sisteme locale: controlul motorilor primari ai HA (LSUPD); stabilizarea automată a tensiunii generatoarelor (LSSN); stabilizarea frecvenței de rotație a GA (LSSCH); sincronizare automată a GA (J1CC); distribuția automată a puterii active a GA (LSRM); intrare automată de rezervă (GA LSVR); protectie automata la suprasarcina generatorului (LSZP); protecția rețelei navei împotriva scurtcircuitelor și suprasarcinii (LSZS) și împotriva pierderii de fază sau subtensiunii (LSZOFN); controlul parametrilor (LSCP).
PES, destinat furnizării și transmiterii energiei electrice la un număr limitat de receptori din surse de urgență, conține LSSN, LSSCH, LSVR, LSZP, LSZS, LSKP.
POMEU, destinat producerii, distributiei si transmiterii energiei electrice catre receptoare de la generatoare cu arbore, generatoare montate, generatoare cu turbina de utilizare in modurile de navigatie ale navei, este formata din LSUPD, LSSS, LSSCH, LSVR, LSKP.
SES include număr mare elemente interconectate între ele (Fig. 2): tabloul principal de distribuție, grupuri electrogene GA (aceasta include generatoare G și motoare de acționare), panou de comandă PU, tablouri de distribuție, tablou de distribuție secundar VRShch, receptoare de electricitate P linii de transport, transformator Tr , comutatoare generator VG, alimentator VF, secțional VS.
Elementul principal al SES - centrala electrică - constă dintr-un GA, MSB, PU; rețelele electrice conțin tablouri de distribuție și linii de transport.
Setul generator include un generator G și un motor de antrenare PD.
Clasificarea SES.
Multe caracteristici cantitative și calitative ale SES oferă o idee despre intervalele de putere, tipurile de GA, moduri de funcționare, gradul de automatizare, parametrii, compoziția mijloacelor tehnice, metodele de conversie a energiei etc.
După tipul de conversie a energiei electrice, ES sunt împărțite în termice și nucleare. Centralele termice sunt instalate pe majoritatea navelor flotei de transport, unde energia chimică a combustibilului este transformată în energie mecanică, iar apoi în energie electrică. În prezent, unele nave au centrale nucleare (nave cu propulsie nucleară „Lenin”, „Arktika”), unde energia nucleului atomic este transformată în termică, mecanică și electrică.
Prin natura curentului, SES poate fi alternativ și curent continuu, diferite în caracteristicile, parametrii și modelele GA, precum și în conținutul și compoziția echipamentelor și a aparatelor de comutare. Pe nave se folosește în principal curentul alternativ, doar unele instalații speciale funcționează pe curent continuu.
Dupa nivelul parametrilor exista sisteme cu tensiune si frecventa nominala, cu tensiune nominala si frecventa crescuta, cu tensiune si frecventa nominala crescuta, cu tensiune si frecventa crescuta.
După desemnare, SES este împărțit în de bază, de urgență și special. Principalele sisteme sunt concepute pentru a alimenta toate grupurile de receptoare cu energie electrică, de urgență - pentru a furniza energie unui număr limitat de mecanisme și dispozitive electrificate necesare în caz de urgență. În sistemele de urgență, se impun cerințe privind amplasarea GA și a tabloului de distribuție, metodele de pornire și durata de funcționare a unităților. Sistemele speciale sunt proiectate pentru centralele de propulsie (GEM).
În funcție de capacitatea instalată, SPP-urile pot fi de capacitate mică, medie și mare. Capacitatea instalată a grupului electrogen este caracterizată de gradul de echipare electrică a navei. Pe baza analizei datelor statistice, acceptăm convențional capacitatea instalată a generatoarelor SE putere redusă 500-2000 kW, putere medie - în intervalul 2000-10.000 kW, putere mare - peste 10.000 kW.
După tipul de sisteme HA, acestea se împart în diesel-generator, turbo-generator, gaz-turbină, mixt.
Conform sistemului de automatizare a motoarelor primare, SES poate avea control la distanță și automat.
Conform metodei de preluare a puterii de la centralele electrice, generatoare cu arbore (VG) cu antrenare de la o linie de arbore, generatoare suspendate (NG) acționate de motoarele principale ale centralei electrice, generatoare cu turbină de utilizare (UTG), folosind energia gazelor de eșapament ale principalelor motoare diesel și instalații combinate formate din VG și UTG. Pe navele individuale, puterea este preluată de la centrala care funcționează pe curent alternativ prin conversie de energie (reducerea tensiunii folosind transformatoare de tensiune).
În funcție de modurile de funcționare, se asigură funcționarea autonomă și paralelă a GA și alimentarea cu energie electrică a centralei din rețeaua de coastă.
Sursele de curent SES sunt generatoare sincrone(SG) și generatoare DC (GPT). SG poate fi cu excitație independentă și autoexcitare. Generatoarele cu excitație independentă au o sursă de curent continuu (excitator de mașină electrică) și un sistem de amestecare în fază indirectă. Generatoarele autoexcitate au sisteme de stabilizare a tensiunii de amestecare a fazelor cu supape necontrolate și controlate. Sunt introduse generatoare fără perii cu supape rotative controlate. HPT-urile sunt disponibile cu excitație paralelă independentă și autoexcitare (paralelă și mixtă).
Transformarea electricității SES se realizează prin intermediul convertoarelor semiconductoare statice, electromagnetice (transformatoare) și rotative (electrice).
După gradul de automatizare, SES se împart în automate cu control de la distanță sau programat.
Facilitățile SES pot fi controlate și monitorizate de la panoul de control, panoul de control al tabloului principal, panoul de control centralizat al centralei electrice.
La automatizarea SES se folosesc elemente de contact electromagnetice, elemente logice fără contact, elemente pe circuite integrate și elemente combinate de contact și fără contact.
Parametrii SES sunt monitorizați vizual cu instrumente electrice de măsură, mijloace discrete și dispozitive de control centralizate.
Subsistemul de generare și distribuție a energiei electrice al SES este caracterizat de numărul de ES și HA, tipul de tablou principal (numărul de secțiuni), metoda de partiționare a magistralelor de distribuție principale, schema de distribuție a energiei (grup de alimentare, trunchi, mixt). ).
Protecția în SES este asigurată împotriva curenților de scurtcircuit, suprasarcinii, puterea inversă a GA, întreruperea de fază a rețelei electrice, reducerea tensiunii etc.
Tipificarea în SES se realizează prin elemente, noduri de circuit, dispozitive (distribuție și automatizare).
Centrala electrică a navei este proiectată să furnizeze energie electrică tuturor consumatorilor navei în toate modurile de operare a navei. Conform cerințele de reglementare consumatorii de energie electrică de pe nave sunt grupați într-un număr de grupuri, inclusiv:
Electromecanisme centrale electrice;
Electromecanisme ale sistemelor și dispozitivelor generale ale navelor;
Mecanisme de punte;
Mijloace de asigurare a locuinței;
Controalele navei;
Facilități de navigație și comunicații.
Pe nave se folosește în principal curent alternativ cu tensiune de 400 V și o frecvență de 50 Hz. Se impun cerințe stricte asupra calității curentului generat, atât în ceea ce privește deviația de tensiune, cât și de frecvență.
Ca unități generatoare de energie, unitățile sunt utilizate ca parte a motoarelor primare, de regulă, de același tip ca și motorul principal navă. Motoarele unităților sunt supuse cerințelor de fiabilitate, în ceea ce privește greutatea și dimensiunea, eficiența și manevrabilitatea. Unităților le sunt impuse cerințe deosebit de stricte, care asigură funcționarea lor stabilă în paralel.
Alegerea generatoarelor de energie trebuie făcută dintr-un număr de mostre standard produse de întreprinderi specializate. Anterior s-a menționat posibilitatea utilizării generatoarelor cu turbine de reciclare pe nave diesel, precum și a generatoarelor cu arbore Analiză modalități posibile generatorul arborelui de antrenare, inclusiv utilizarea unei turbine cu gaz de putere este dat în [2]. Trebuie avut în vedere faptul că acest lucru nu exclude necesitatea generatoarelor electrice autonome, care sunt puse în funcțiune la regimurile de sarcină parțială ale centralei electrice și la oprire.
Conform Regulile Registrului Maritim al Transporturilor Ruse navele trebuie să fie prevăzute cu cel puțin două generatoare electrice, fiecare având o capacitate capabilă să satisfacă pe deplin nevoile navei în energie electrică.
În practica internă s-a stabilit o tendință de utilizare a centralelor electrice pe navele de transport, formate din trei generatoare electrice, două care funcționează simultan și al treilea în standby.
Cerința inițială pentru centrala electrică a navei este capacitatea care asigură implementarea principalelor moduri de funcționare ale navei.
Există o serie de tehnici pentru a determina puterea necesară în moduri. Rezultatul cel mai fiabil este oferit de utilizarea tabelelor de sarcini electrice. Tabelul este întocmit în conformitate cu formularul stabilit pentru principalele moduri de funcționare ale navei. Tabelul indică puterea nominală a consumatorilor de energie electrică, numărul acestora, valorile efective și eficiența energetică. În ceea ce privește modurile, sunt indicate numărul de consumatori care lucrează, sarcina acestora și valoarea eficienței. atât eficient cât și puternic. Tabelul se încheie cu determinarea consumului total de energie în moduri și a valorii medii a eficienței energetice. consumatori.
Alegerea compoziției centralei se bazează pe valoarea puterii maxime în moduri. Comparația valorilor randamentului energetic mediu consumatorii și eficiența energetică un generator electric este necesar pentru a selecta un generator electric după componenta de putere activă sau după puterea totală, care este valoarea pătrată medie a puterii active și reactive a consumatorilor
Forma tabelelor de sarcină și dependențe pentru determinarea puterii generatoarelor electrice sunt date în [2]. O prezentare detaliată a problemei proiectării unei centrale electrice pentru nave este luată în considerare în cursul „Echipamentele electrice ale navelor”.
Compilarea tabelelor de sarcină electrică este posibilă dacă proiectantul are suficiente informații în prezența unui prototip apropiat al navei. În caz contrar, utilizarea metodelor statistice este acceptabilă. Acestea includ recomandările standardului RD31.03 41-90 „Cerințe tehnice și operaționale pentru configurarea optimă a centralelor electrice pentru navele de transport maritim MMF. 1990”. Aici se recomandă determinarea puterii centralei electrice prin formula:
kW - suma valorii medii statistice a puterii consumatorilor electrici și a abaterilor de 3 rms a valorii puterii consumatorilor.
KW putere suplimentară, în funcție de caracteristicile vasului.
Valorile incluse în ultima formulă sunt date în funcție de puterea motorului principal și de deplasarea navei în. [2] și [8]
O centrală electrică a navelor (SEEU) este un complex tehnic complex format din tipuri diferite echipamente electrice care asigură procesele de generare și distribuire a energiei electrice între receptoare care transformă energia electrică în alte tipuri de energie (mecanică, termică, ușoară, chimică etc.).
Centrala electrică a navei include:
sistem de alimentare a navei (SEES);
receptoare generale pentru puterea navei;
instalație electrică de canotaj (GEM),
Structura SEED este prezentată în Fig. 1.1.
SEEE posedă toate proprietățile sistemului, totuși, în continuare, terminologia general acceptată este utilizată în legătură cu complexele, sistemele și instalațiile electrice ale navelor.
SEES include una sau mai multe centrale electrice pentru nave (SES) și rețele de distribuție a navelor.
SES se numește un complex tehnic format din surse de energie și un tablou principal (MSB), al cărui scop principal este de a produce energie electrică de cantitatea și calitatea necesară în toate modurile de funcționare ale navei.
Centralele electrice ale navelor sunt subdivizate pentru bază, urgență și specială. Principalul SES furnizează energie electrică receptoarelor generale ale navei în toate modurile operaționale ale navei, inclusiv în caz de urgență (incendiu, breșă). De urgență SES furnizează putere numai receptorilor deosebit de importante în caz de defecțiune a celui principal.
Special SES poate fi utilizat pe nave pentru alimentarea complexelor tehnologice (instalație de procesare a peștelui, instalație de foraj etc.). Printre cele speciale se numără SES, care alimentează instalațiile electrice de canotaj. În acestea, sursele de energie electrică sunt conectate la panoul de propulsie electrică (SHED).
Dacă SES furnizează simultan energie electrică GED și receptorilor generali ai navei, atunci în acest caz sistemul de energie electrică al navei este de obicei numit unul singur.
Rețele electrice de distribuție consta din:
Tablouri electrice de distributie (PDB);
Linii electrice prin cablu care transmit energie electrică de la surse sau tablouri de distribuție (PDS) la receptoare;
Convertoare de putere pentru alimentarea rețelelor locale, cum ar fi iluminatul portabil de lucru, rețeaua de difuzare etc.
În cele mai multe cazuri, deplasarea navei este asigurată de motoarele principale (motoare diesel, turbine), care fac parte din centrala electrică principală a navei (GLUE). Pe multe nave pentru diverse scopuri, o unitate de propulsie electrică de propulsie (GEM), care face parte din SEEU, este utilizată pentru a „asigura mișcarea navei”.
La navele cu centrală electrică, mișcarea este asigurată de funcționarea motoarelor electrice cu vâsle (GED), care sunt alimentate fie de la o centrală specială, fie de la centrala principală.
SEES după tipul de relație cu centrala electrică principală a navei poate fi împărțit în:
SEES autonome care nu au legătură directă cu GLUE;
SEES cu priză de putere din GlEU;
SEES unificat.
Clasificarea SEES după tipul de conexiune cu centrala electrică principală a navei este prezentată în Fig. 1.2.
Orez. 1.2. Clasificare SEES după tipul de conexiune cu GLUE
În SEPP-urile autonome, sursele autonome de energie, de regulă, generatoarele turbo sau diesel, generează energie electrică pentru alimentarea receptoarelor.
Pe lângă sursele de energie autonome, SEES cu priză de putere de la GLUE include grupuri electrogene care folosesc puterea motorului principal pentru a genera electricitate. Astfel de instalații includ instalațiile de generare a puțurilor (VGU) și instalațiile de utilizare. În VSU, electricitatea este generată de generatoare cu arbore (VG), acționate direct de motorul principal. Instalațiile de utilizare folosesc generatoare de turbine cu abur sau cu gaz de utilizare. Căldura gazelor de evacuare (deșeuri) ale motorului principal este utilizată pentru a obține abur în cazanele de utilizare. Generatoarele cu turbine cu gaz rezidual sunt acționate de presiune gaze de esapament GD.
Spre deosebire de VSU, generatoarele cu turbine de utilizare sunt de utilizare limitată pe navele moderne. Acest lucru se datorează în primul rând capacității reduse a instalației de reciclare.
VSU produce prize directe de putere din GlEU, uzine de utilizare - indirecte.
În SEPS unificat, energia electrică generată este consumată pentru nevoi generale la bordul navei și pentru asigurarea mișcării navei.
