Судовые автоматизированные электроэнергетические системы. Курсовой проект.




Методические рекомендации

к курсовому проектированию по дисциплине

«Судовые автоматизированные электроэнергетические системы»

для обучаемых по специальности 26.05.07 «Эксплуатация судового электрооборудования исредств автоматики »

 

Мурманск

 

Составители:

Урванцев Виктор Иванович, доцент кафедры электрооборудования судов МГТУ.

Ремезовский Вячеслав Михайлович, ктн, профессор кафедры Электрооборудования судов МГТУ.

 

Методические рекомендации рассмотрены и одобрены кафедрой электрооборудования судов «29» мая 2019г, протокол № 8.

 

Рецензент: Власов Анатолий Борисович, дтн, профессор, заведующий кафедрой электрооборудования судов МГТУ.

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Курсовое проектированиевыполняется в 8 и 9 семестрах при изучении дисциплины «Судовые автоматизированные электроэнергетические системы».

В 8 семестре выполняется курсовой проект на тему «Расчёт мощности судовых потребителей и выбор источников электроэнергии»

В 9 семестре выполняется курсовой проект на тему «Разработка схемы судовой сети генерирования и распределения электроэнергии »

Курсовой проект №2 является логическим продолжением курсового проекта №1.

Курсовое проектирование является обязательной составной частью учебного плана курсантов и студентов очной и заочной форм обучения специальности 26.05.07 «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики».

Задачами курсового проектирования являются:

· комплексное применение знаний и умений, приобретенных при изучении общеобразовательных, общетехнических и специальных
дисциплин, к решению задач производственного характера;

· закрепление и расширение теоретических знаний путем выпол­нения специальных расчетов, решения стандартных и нестан­дартных инженерных задач в рамках конкретной дисциплины;

· формирование навыков самостоятельного изучения и решения отдельных вопросов;

· формирование навыков проектно-конструкторской работы пу­тем приобретения опыта технически грамотного оформления результатов инженерных расчетов и графического материала в соответствии с требованиями ГОСТов и ЕСКД;

В результате выполнения проекта курсант должен з н а т ь:

1. особенности функционирования судовых приемников электроэнергии в разных режимах работы судна;

2. типы и основные технические данные судовых генераторов и трансформаторов, требования Регистра РФ к их эксплуатации на судах;

3. принципы распределения электроэнергии на судне;

4. методы расчета кабельной сети;

5. виды коротких замыканий в судовых сетях и методы расчета токов коротких замыканий;

6. динамическое и термическое воздействие токов короткого замыкания на токопроводящие шины, кабели, аппараты и методы расчета этого воздействия;

7. методики расчета провалов напряжения при пуске асинхронных двигателей;

8. принципы построения схем защиты судовых сетей и генераторов;

9. принципы работы и схемы функциональных устройств автоматики судовой электростанции;

у м е т ь:

1. рассчитывать мощность судовой электростанции в заданных режимах работы судна;

2. выбирать судовые генераторы и трансформаторы;

3. составлять и рассчитывать систему распределения электроэнергии;

4. выбирать аппараты защиты;

5. рассчитывать практические параметры аварийных процессов в электроэнергетической системе;

6. выбирать контрольно-измерительную аппаратуру и унифицированные распределительные устройства;

7. пользоваться электронной таблицей MicrosoftExcel.

 

 


1. ОБЩИЕ ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО КУРСОВОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ

1.1.ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Для успешного выполнения курсового проекта и курсовой работы необходимо изучить основную и дополнительную литературу, рекомендуемую ниже.

Задание на курсовое проектирование сформулировано в п. 1.3. настоящих методических указаний, исходные данные приведены в п.1.4. В приложении приводятся справочные материалы, необходимые для расчетов.

Руководитель курсового проектирования может изменить объем, содержание и глубину разрабатываемых вопросов в зависимости от индивидуальных способностей и особенностей курсанта за счет добавления разделов учебно-исследовательского характера.

Выдача заданий на курсовое проектирование и рассмотрение основных этапов производятся на практических занятиях, на заочном отделении - в период установочных лекций.

Работа над курсовым проектом должна вестись поэтапно, в соответствии с календарным графиком, утвержденным заведующим кафедрой. В указанные сроки курсанты должны предоставить руководителю выполненные разделы курсового проекта на проверку. Иногородним студентам-заочникам в период между лабораторно-экзаменационными сессиями разрешается высылать на кафедру для проверки завершенные курсовые проекты.

К защите курсового проекта допускаются курсанты, выполнившие все разделы задания в соответствии с требованиями настоящих методических указаний. Завершенный курсовой проект представляется руководителю не позже, чем за две недели до начала экзаменационной сессии.

Защита курсового проекта производится перед комиссией, в которую в обязательном порядке входит преподаватель, руководивший проектированием. В процессе защиты курсант обязан продемонстрировать полное понимание существа задач, решаемых в проекте; дать четкие ответы на вопросы, касающиеся принятых технических решений, теоретических и практических сторон проекта.

Настоящие методические указания разработаны с использованием методических указаний для самостоятельной работы аналогичного курса по специальности «Эксплуатация электрооборудования судов и средств автоматики».

1.2. СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВЫХ ПРОЕКТОВ

Каждый курсовой проект должен состоять из пояснительной записки (ПЗ) объемом не менее 25 листов и материалов графической части (ГЧ).

Пояснительная записка включает:

1. Титульный лист.

2. Задание на проектирование.

3. Оглавление.

4.Материалы основных разделов курсового проекта.

5. Список использованной литературы.

Курсовой проект №1 выполняется в 8 семестре на тему «Расчёт мощности судовых потребителей и выбор источников электроэнергии»

Задание на курсовой проект №1 включает:

1. Определение нагрузки генераторов СЭЭС, выбор источников
и преобразователей электрической энергии СЭЭС.

2. Выбор системы автоматического регулирования напряжения
генераторов судовой электростанции.

Курсовой проект №2 выполняется в 9 семестре на тему «Разработка схемы судовой сети генерирования и распределения электроэнергии »:

Задание на курсовой проект №2 включает

1.Разработку принципиальной электрической схемы судовой сети генерирования и распределения электроэнергии.

2.Выбор коммутационной и защитной аппаратуры, установлен
ной на главном распределительном щите (ГРЩ), выбор и

проверочный расчет кабелей, отходящих от шин ГРЩ.

3.Расчет токов короткого замыкания в СЭЭС с учетом токов
подпитки от работающих электродвигателей, проверка эле
ментов СЭЭС на динамическую и термическую устойчивость.

4.Определение изменений напряжений и частоты в СЭЭС при
пуске мощного асинхронного двигателя (провал напряжения).

5.Выбор и описание устройств автоматики согласнофункциональной схемы автоматизации судовой электростанции

6.Разработка принципиальной электрической схемы секций главного распределительного щита (ГРЩ).

Графический материал курсового проекта выполняется на двух листах формата А1(594x840 мм) и включает в себя:

1.Принципиальную электрическую однолинейную схему генерирования и распределения электроэнергии.

2.Принципиальную электрическую схему секции ГРЩ

Принципиальные и функциональные схемы конкретных блоков, устройств и систем автоматизации приводятся в пояснительной записке.

Графический материал должен выполняться в соответствии с действующими ГОСТами Единой системы конструкторской документации и другими нормативными документами.

1.3. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ К КУРСОВОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ

Каждому студенту выдается задание, содержащее следующие исходные данные на разработку проекта автоматизированной СЭЭС:

1.Перечень электрифицированных механизмов.

2.Процессы и операции управления и контроля режимами работы
ЭС, подлежащие автоматизации.

3.Задание на разработку принципиальных электрических схем элементовинформационно – измерительной системы ЭС.

Исходные данные, для выполнения проекта, приводятся в таблицах № l -4.

Вариант задания выбирается по двум последним цифрам шифра зачетной книжки и табл.1. На пересечении столбцов и строк табл.1., номера которых соответствуют последней и предпоследней цифрам зачетной книжки, приводятся в виде кодов необходимые исходные данные для выполнения соответствующих разделов, приведенные в таблицах №2 – 4.

Первая цифра кода, приведенного в таблице1 соответствует номеру варианта в таблицах 2, где указан тип судна и перечень судовых механизмов.

. Вторая цифра кода соответствует порядковому номеру варианта в таблице 3.перечня операций, подлежащих автоматизации.

Третья цифра кода – это порядковый номер в таблице 5 варианта на разработку принципиальной электрической схемы устройства.

Таблица 1.

Варианты заданий на курсовое проектирование

                     
  1,2,2 4,3,9 5,6,4 6,3,1 3, 8, 4 7,8,7 9,9,2 8,7,9 5, 5, 3, 7 6 3
  3,4,6 9,1,5 10, 6, 4, 10 2,8,8 4, 10, 7 10, 1, 10 8,4,7 6,6,5 5,1,9 3,7,9
  7,7,4 8,8,7 1,5,5 8,2,7 5,2,9 4,7,9 9,6, 10 1,1,9 7,9,8 4, 7, 7
  5,9,2 10, 8, 7 4,1,7 9,7,5 8,5,9 2,9,4 5,8,3 8,10, 9 4,2,8 2,10,5
  8,9,4 1,4,6 10, 2, 5 2, 3, 2 3,5,5 9,8,3 6, 8, 5 4, 9, 8, 10 1,8,3 3,6,8
  1,6,9 3,1,9 5,7,3 7, 2, 10 6,2,1 3, 10,9 5,3,4 2,6,5 6,1,10 8,1,3
  6,1,6 4,5,6 9,3,1 4,9,4 1,7,9 7,4,9 1,10,3 10, 3, 5 9,4,7 5, 10, 5
  7, 10, 4 5, 4, 8 2, 5, 4 10,6,3 4,6,7 3,2,8 9,2, 9 2,7,10 10, 5, 7 1,2,4
  4,4,3 6,5,9 3,3,4 6,7,4 2,4,5 8,3,9 10, 7, 9 10, 10, 6 7,1,3 6,9,8
  9, 10, 5 7, 3, 5 1,3,10 5,1,4 9,5,9 7,5,9 6, 10, 2 1,9,4 3,9,10 8,6,3

 
Перечень судовых механизмов Таблица 2
  Варианты задания
  Наименование механизма                          
п Рп, кВт п Рп, кВт   п Рп, кВт   п Рп, кВт п Рп, кВт п Рп, кВт   п Рп, кВт   п Рп, кВт п Рп, кВт п Рп, кВт
                                         
1. Рулевое устройство                           3,2       3,2   7,5
2. Якорно-швартовые устройства;                                        
а) брашпиль     - -     - - - - - -                
б)шпиль якорно-швартовый                         - - - -        
в)шпиль кормовой швартовый - -     - - - -         - -     - - - -
г)шпиль бортовой-швартовый         - - - -         -   - - - -    
4. Лебедки                                        
а) грузовые                         - -            
б)траловые     - -     - -             - -     -  
в) шлюпочные           9,5           3,5       5,5        
5. Лифты                                        
б) камбузные - -   2,4   0,6 - -   2,5   2,1 - -   1,1 - - - -
6.Механизмы главного двигателя                                        
а) насосы забортной воды           6,5   17,5           4,5   31,2        

 

Продолжение таблицы 2

          6                              
б) насос пресной воды системы з I             6,5   17,5   7,2       4,5   40,5 - -    
г) насос пресной волы системы охлаждения форсунок -         4,8   1,5         -   - - - - . -
д) насос масляный           8,5                   10,5        
е) насос топливный       2,0   4,8   8,5   1,2               2,2    
ж) компрессор пускового воздуха                                       17,5
з) сепараторы топлива           6,5           6,5   3,2   5,5   3,2   6,9
и) сепаратора масла       4,5   6,5                   2,5   3,2   6,9
7.Механизмы котлов                                        
а) насос питательной воды                           1,5   29,5   5,5   5,8
б) насос топливный   2,2                       2,2   0,6       2,1
в)насос циркуляционный -         0,6   2,9       2,7       2,2     - -
г) вентилятор котла               3,2       3,6   1,5           5,2
8.Испарительная установка:                                        
а)насос конденсатный       1,5       7,6           1,5   17,6       1,35
б)насос инжекторный - -     - -                            
в) насос вакуумный       3,2                               7,2
9. Насосы пожарные:                                        
а) насос основной                                       21.5
б) малый (аварийный)         - -                           7,2
10.Насосы балластно - осушительные                             4,1           10.5
11, Насосы бытовых систем:                                        

Продолжение 2 Таблицы 2

 

                                17 18      
а) насос санитарный пресной воды (гидроформ)   3.2   3,2   3,6   3,2           3,2       1,5   2,8
б) насос санитарный забортной воды   3,2       3,6   3,2       3,5   3,2   7,4   4,5   2,8
в) насос горячей воды   0,45   2,2   0,64   0,45 - -       0,45   0,37   0,65   0,39
12. Насосы топливоперекачивающие:           5,5   5,5                       5,2
13. Вентиляторы:                                        
а) машинно-котельного отделения -   -   -   -       -   -   -       -  
6) общесудовые -   -   -   -   -   -   -   -   -   -  
14. Рефрижераторы провизи­онных камер                                        
а) насос охлаждения провизи­онной установки   2,2   3,2           3,7   1,7   1,2       7,5   5,4
б) компрессор провизионной установки               3,6   2,8   3,5   3,2       3,2   6,8
15. Рефрижераторы трюмов:                                        
а) компрессоры             - -           47,5            
б) насосы охлаждения           12,5 - -                       12,5
в) вентиляторы     -     0,9   0,9   5,3 - -   1,5 -         3,9
16. Системы кондиционирования воздуха:                                        
а) компрессоры                                        
б) насосы рассольные           8,5                           2,3
в) насосы охлаждения           8,5                            
г) вентиляторы   4,2       0,5       1,5               3,25   2,7

 

 

          б                              
18. Камбуз (плиты, моторы): -   -   -   -   -   -   - 9,5 -   -   -  
19. Освещение: -   -   -   -   -   -   -   -   - 83,7 -  
21. Радиооборудование: - 16,9 -   -   -   -   -   -   -   - 16,3 - 16,3
22. Электронавигационное обору­дование: - 7,9 -   -   -   - 8,5 - 7,2 -   - 4,2 - 4,6 - 6,5
23,Вапоповоротное устройство:   4,5     1 1 2,7               4,5 - - - -   4,2
24. Электрифицированное обору­дование мастерской: -   -   -             27,4 -   -   - 42,3   61,5
25. Технологическое оборудование:                                        
а) механизмы рыбомучной ус­тановки -   - -     - - -   - - - -     -   -  
б) механизмы морозильной ус­тановки -   - - -   - - -   -       -   -   -  
в) механизмырыбцеха -   - -     - - -   - - -   -   -   -  
26. Подруливающее устройство: - -         - -         - -           -
27. Прочая электрическая нагрузка: -   -   -   -   -   -   -   -   -   -  
Вариант а) -   -   -   -   -   -   -   -   -   -  
Вариант б) -   -   -   -   -   -   -   -   -   -  
Вариант в) -   -   -   -   -   -   -   -   -   -  

Продолжение 3 Таблицы 2


 

Системы защиты и автоматики электростанции

(варианты задания) Таблица 3

№ н/п Наименование процесса.   Варианты
    подлежащего автоматизации                      
  Синхронизация СГ: точная   +                
  Синхронизация СГ: грубая               +    
  Распределение активной мощности при параллельной работе СГ. (+- точная синхронизация) +                  
  Распределение реактивной мощности при параллельной работе СГ + + + + + + + + + +
  Защита СГ:                    
  От перегрузки путем отключения второстепенных потребителей       +            
  Включение и отключение резервного СГ             +      
  От обратной мощности         +          
  От минимального напряжения                 +  
  Дифференциальная защита от внутреннихк..з.           +        
  Автоматический пуск дизеля                   +

Варианты задания на разработку принципиальной электрической схемы устройств измерения, контроля и автоматики ЭС

 

Таблица 4

Номер варианта задания   Наименование устройства
  Блок измерения напряжения и тока нагрузки СГ со схемой подключения приборов магнитоэлектрической системы.
  Устройство измерения и контроля сопротивления изоляции судовой сети
  Блок контроля и сигнализации состояния коммутационных аппаратов ГРЩ
  Блок контроля и сигнализации защит генератора
  Блок контроля температуры обмоток СГ
  Датчик контроля угла между векторами напряжений сети и подключаемого генератора
  Датчик активного тока СГ.
  Датчик реактивного тока СГ.
  Датчик разности частот сети и подключаемого генератора
  Блок защиты от обрыва фазы.

 

 

2. УКАЗАНИЯ К КУРСОВОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ.

2.1 Расчет нагрузки судовой электростанции

В общем случае мощность судовой электростанции зависит от следующих факторов:

• тип и назначение судна;

• водоизмещение;

• мощность главной энергетической установки;

• состав и мощность электрифицированных механизмов и других
судовых электроприемников;

• расчетный район плавания;

• условия комфортности судна, включая наличие систем конди-
ционирования воздуха, вентиляции, оснащенность камбуза и
бытовых помещений и т.п.

Наиболее точную характеристику динамики изменения нагрузки судовой электростанции дают графики нагрузки уже эксплуатируемых судов (суточные, месячные, годовые и т.п.), но их удобно использовать при анализе работы реальных СЭЭС, а применять на стадии проектирования очень затруднительно.

Вероятностные методы точнее и дают более реальные результаты расчета, но для их точности требуется очень обширная и достоверная исходная информация, поэтому они слишком сложны и громоздки для практики.

Сегодня чаще используют приближенные детерминированные методы расчета, как достаточно простые, относительно точные и наглядные. В курсовомпроекте для расчета нагрузки судовой электростанции рекомендуется использовать метод постоянных нагрузок (табличный метод), который получил наибольшее распространение в проектной практике, как дающий простое и наглядное решение задачи, хотя и достаточно приближенное.

Случайный характер процесса электропотребления учитывается с помощью коэффициентов загрузки механизмов и их приводов, а также коэффициентов одновременности их работы. Методика расчета нагрузки судовой электростанции указанным методом подробно изложена в [1,2,4].

Метод постоянных нагрузок основан на составлении табличных моделей, отражающих изменение нагрузок отдельных приемников электроэнергии (ПЭ) в различных режимах эксплуатации судна. Они имеют примерно одинаковые для всех типов судов формы иразличаются лишь режимами и значениями коэффициентов, которые зависят от типа и назначения судна. Типовая форма табличной модели нагрузок судовой электростанции представлена в таблице 5.

Табличный метод расчета мощности предусматривает следую­щую последовательность:

■ Выбирается род тока СЭЭС и значение напряжения в судовой
(силовой) электрической сети.

■ Намечается структурная схема главной энергетической уста-
новки судна и состав предполагаемых источников и преобра-
зователей энергии (дизель или турбогенераторы, валогене-
раторы, утилизационные генераторы, комбинированные уста
новки отбора мощности, трансформаторы и т.д.).

■ На основании заданного типа судна составляется специфика-
ция всех потребителей с их разделением по назначению
и ответственности. (графа 2 табл.5)

■ Для каждого механизма по каталогам выбирается двигатель
электропривода с соответствующими параметрами и характе-
ристиками. (графы 5,6,7,8,9 табл.5)

■ Намечаются основные расчетные (характерные) режимы экс-
плуатации данного судна в зависимости от его типа и ха-
рактера работы. (графы 13-18 табл.5)

■ Для каждого режима определяется суммарная потребляемая
мощность всех потребителей и мощность электростанции, не-
обходимая для обеспечения потребности судна в электро-
энергии с учетом 5% потерь в судовой сети.

 

2.2.Выбор структурной схемы главной энергетической установки судна

При выборе мощности судовой электростанции рыбопромыслового судна определяющим является расход электроэнергии на нужды производственного характера, а не на обеспечение работы общесудового оборудования. Поэтому для современных рыбопромысловых судов требуется комплексное решение вопроса о структуре судовой энергетической установке, так как главная энергетическая установка и судовая электростанция, как правиловзаимосвязаны, и в значительной степени эта взаимосвязь определяется особенностями технологии добычи, переработки и транспортировки выловленной рыбы.

Уже на этой стадии необходимо предварительно наметить тип источников электроэнергии судовой электростанции, от которых предполагается осуществить питание этих групп - на промысловых судах это быть генераторы основной электростанции, генераторные установки отбора мощности, аварийный дизель-генератор и т.д.

В качестве первичных двигателей судовых генераторов на судах флота рыбной промышленности наибольшее применение получили двигатели Дизеля. На судах, имеющих двигатель Дизеля в качестве главной энергетической установки, для привода генератора судовой электростанции всегда используется дизельный двигатель.


Таблица №5
  НОМИНАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ   ХОДОВОЙ РЕЖИМ РАБОТЫСУДНА
  № п.п   Потре­бители   Кол-во m   Мощ­ность меха­низ. Рм, кВт   Тип ЭД   Мощ­ность ЭД Р2, кВт   Число обо­рот об/минn   Кпд ном %     соsφ ном   К.исп   ЭД     Устан.акт. мощн Ру, кВт   Устан. реакт. мощн Qу, кВт   Коэф. од­новр Ко   Коэф. З.М. Кзм   Коэф. загрузки Kз     Cosφ факт.фак.   Кпд ЭД ном %


Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2022-11-28 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: