Одобрена Составлена в соответствии

с государственными требованиями

Предметной (цикловой) к минимуму содержания и уровню

комиссией электротехнических подготовки выпускника

дисциплин по специальности

 

Председатель ____________А.В.Дробот Заместитель начальника колледжа

по учебной работе

_____________В.Ф.Русаков

 

Автор: Блинов М.Н. – преподаватель специальных дисциплин

Калининградского морского колледжа

 

 

Рецензенты: Дробот А.В..- – преподаватель специальных дисциплин

Калининградского морского колледжа

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

1. Общие организационно-методические указания по выполнению курсового проекта…..4

2. Перечень рекомендуемой литературы……………………………………………………….5

3. Содержание курсового проекта………………………………………………………………6

4. Исходные данные к курсовому проектированию…………………………………………..6

5. Методические указания по выполнению разделов курсового проекта……………………7

5.1. Расчет нагрузки по режимам……………………………………………………………....7

5.2. Выбор типа, числа и мощности генераторных агрегатов СЭС………………………….9

5.3. Разработка схемы генерирования и распределение электроэнергии…………………..19

5.4. Расчет и выбор сечения кабелей судовой сети и шин распределительных устройств..20

5.5. Определение потери напряжения в электрических сетях ………………………………21

5.6. Расчет токов короткого замыкания в СЭЭС ……………………………………………..22

5.7. Выбор коммутационной аппаратуры………………………………………………...…...23

5.8. Проверка коммутационной защитной аппаратуры и шин распределительных

устройств по режиму короткого замыкания…………………………………………………..23

5.9. Определение величины снижения напряжения (провала) на шинах ГРЩ

при пуске наиболее мощного короткозамкнутого асинхронного двигателя……………….26

5.10. Автоматизация судовой электростанции……………………..………………………….27

5.11. Разработка принципиальных схем электрических секций ГРЩ и отдельных устройств автоматизации ЭС……………………………………………………………………………….28

6. Приложение 1 …………………………………………………………………………………29

7. Приложение 2………………………………………………………………………………….32

 

I.Общие организационно-методические указания по

выполнению курсового проекта

 

Дисциплина "Судовые электроэнергетические системы" включает изучение и конспектирование теоретического материала на уроках и в процессе подготовки к занятиям, выполнение цикла лабораторно-практических работ, самостоятельную работу над учебным материалом и вы­полнение курсового проекта.

По заочной форме обучения предусмотрено выполнение домашних и классных контрольных работ.

Задачами курсового проектирования являются:

- закрепление и расширение теоретических знаний путем выполнения
расчетов, решение практических задач, самостоятельное изучение от­-
дельных вопросов;

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

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

- привитие навыков работы с технической литературой и нормативной
документацией.

Для выполнения курсового проекта следует изучить основную и допол­нительную литературу, приведенную в настоящих методических указаниях.

Задание на курсовое проектирование сформулировано в последующих разделах данной разработки. В приложении приводятся справочные мате­риалы, необходимые для расчетов.

Объем и содержание курсового проекта могут быть изменены в зави­симости от индивидуальных способностей курсанта и производственной необходимости рек инструкционных изменений в оборудовании лабораторий колледжа. Изменение задания на курсовое проектирование проводятся по согласованию с цикловой комиссией электротехнических дисциплин.

Выдача задания на курсовое проектирование производится преподавателем в соответствии с графиком учебного процесса.

Работа над курсовым проектом должна проводиться поэтапно, в соот­ветствие с планом-графиком, утвержденным цикловой комиссией. В установленные графиком сроки курсанты обязаны представлять преподавателю (руководителю) выполненные разделы курсового проекта на проверку.

К защите курсового проекта допускаются курсанты, выполнившие все разделы задания в соответствии с требованиями настоящих методических указаний, завершенный курсовой проект представляется на рецензию ру­ководителю не позднее чем за две недели до начала экзаменационной сессии. В процессе зашиты курсового проекта курсант обязан продемонстрировать полное понимание существа задач, решаемых в проекте, дать четкие ответы на вопросы, касающиеся теоретических и практических сторон проекта.

Настоящие методические указания составлены с использованием ранее отработанных на электромеханическом отделении колледжа методических пособий, а так же разработок Калининградского государственного технического университета для специальности 1613 - "Эксплуатация судового электрооборудования" с необходимой корректировкой и изменениями под программу колледжа.

 

2. Перечень рекомендуемой литературы

 

Основная

1. (Л1) Сухарев Е.М. «Судовые электрические станции, сети и их эксплуата­ция.» М.:Судостроение, 1986.

2. (Л2) Сергиенко

2. (Л2) Никифоровский Н.Н. «Судовые электрические станции.» Транспорт, 1974.

3. (Л3) Яковлев Г.С. «Судовые электроэнергетические системы.» Судостроение, 1980.

4. (Л4) Лейкин B.C., Михайлов В.А. «Автоматизированные электроэнергетические системы промысловых судов.» Агропромиздат, 1987.

5. (Л5) Регистр СССР. Правила классификации и постройки судов. Транспорт, 1990

6. (Л6) Справочник судового электротехника. Под ред. Г.И.Китаенко. Судо­строение, I986.

7. (Л7) Лейкин В.С. «Судовые эл. станции и сети.» М. Транспорт 1982.

 

Дополнительная

1. (Л 8) Михайлов В.А. «Автоматизированные электроэнергетические системы

судов.» Судостроение, 1977.

2. (Л9) OCT-5.6I8I CЭЭC. Методы расчета переходных процессов.

3. (Л10) ОСТ-5.6168 СЭЭС. Методы расчета электрических нагрузок и определе­ние состава генераторных электростанций.

4. (Л11) Правила эксплуатации судового электрооборудования., Мурманск, Гипрорыбфлот, 1987.

 

 

3. Содержание курсового проекта.

 

Курсовой проект должен состоять из пояснительной записки объемом 40-50 листов и графических материалов.

Пояснительная записка включает:

- титульный лист;

- задание на курсовое проектирование;

- содержание;

- краткие данные о судне, его энергетической установки и требования к электроэнергетической системе;

- материалы курсового проекта;

- список использованной литературы.

Материал курсового проекта включает:

- выбор рода тока, напряжения и частоты, обоснование выбора;

- определение нагрузки генераторов СЭС, выбор источников и преобразователей электрической энергии СЭЭС;

- выбор и построение принципиальной однолинейной схемы генерирования электроэнергии;

- выбор системы автоматического регулирования напряжения и частоты
генераторов;

- выбор и построение функциональной схемы электростанции СЭЭС;

- выбор и проверочный расчет кабелей, отходящих от ГРЩ

- расчет токов короткого замыкания в СЭЭС с учетом токов подпитки от работающих электродвигателей;

- выбор коммутационной и защитной аппаратуры, устанавливаемой на главном распределительном щите (ГРЩ),

- определение изменений напряжения (провалов) и частоты СЭЭС при
пуске мощных асинхронных двигателей;

- оценка основных технико-эксплуатационных показателей и надежности СЭЭС;

- разработка инструкции по технической эксплуатации элемента СЭЭС;

- индивидуальное задание (например, проведение наладки, ремонта или установки нового оборудования лабораторий электромеханической специальности и т. п.).

Графический материал состоит из трех листов формата А1, А4 и включает:

- принципиальную однолинейную схему генерирования электроэнергии;

- схему автоматического регулирования напряжения синхронного генератора;

- принципиальную электрическую схему секций ГРЩ или устройства автоматизации СЭС.

Графический материал должен выполняться в соответствии с действую­щими ГОСТами ЕСКД.

 

4. Исходные данные к курсовому проектированию.

 

Для выполнения курсового проекта каждому курсанту выдается индивидуальное задание. Исходными данными на разработку проекта являются:

- тип судна;

- перечень электрифицированных механизмов;

- процессы и операции управления и контроля режимами работы, подлежащие автоматизации;

- задание на разработку принципиальных схем устройств автоматики СЭС и секций

Исходные данные, необходимые для выполнения проекта, приводятся в прилагаемых таблицах 4.1-4.4. Варианты задания определяются пре­подавателем - руководителем проекта.

 

Типы судов по вариантам задания на КП.

 

Таблица 4.1.

 

Номер варианта задания	Тип судна
1.   2.   3.   4.   5.   6.   7.   8.   9.   10.	Большой морозильный рыболовный траулер   Транспортный рефрижератор   Рыболовный траулер морозильный   Универсальный сухогруз   Траулер- сейнер морозильный   Супер- сейнер морозильный   Средний рыболовный траулер морозильный   Плавбаза   Большой автономный траулер морозильный   Производственный рефрижератор

 

ПРИМЕЧАНИЕ: Конкретный тип судна уточняется руководителем курсового проекта.

 

 

ПЕРЕЧЕНЬ ЭЛЕКТРОФИЦИРОВАННЫХ МЕХАНИЗМОВ Таблица 4.2

Наименование приёмников электроэнергии	Варианты задания
		n	квт	n	квт	n	квт	n	квт	n	квт	n	квт	n	квт	n	квт	n	квт	n	квт
	Рулевое устройство														3,2				3,2		7,5
	Якорно-швартовные устройства
	а.) брашпиль			-	-			-	-	-	-	-	-
	б.) шпиль якорно-швартовый						21,5							-	-	-	-
	в.) шпиль кормовой - швартовый	-	-			-	-	-	-					-	-			-	-	-	-
	г.) шпиль бортовой - кормовой					-	-	-	-					-	-	-	-	-	-
	Лебедки:
	а.) грузовые													-	-
	б.) траловые (кошельковые)			-	-			-	-							-	-			-	-
	Краны грузовые	-	-			-	-			-	-	-	-	-	-			-	-
	Лифты:
	а.) грузовые	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-			-	-
	б.) камбузные		2,8		2,4		1,6				2,5		2,1				4,2		3,5		3,2
	Механизмы, обеспечивающие Работу главного двигателя
	а.) насосы забортной воды						6,5		17,5						4,5		31,2
	б.) насос пресной воды охлаждения цилиндров						6,5		17,5						4,5		40,5	-	-
	в.) насос пресной воды охлаждения поршней	-	-	-	-	-	-	-	-					-	-			-	-	-	-
	г.) насос для охлаждения форсунок	-	-		2,2		4,5		1,5					-	-		3,5	-	-	-	-
	д.) насос масляный						8,5				2,8						10,6
	е.) насос топливный		2,5		2,2		4,8		5,5		1,2								2,2
	ж.) компрессоры пуска воздуха
	з.) сепараторы топлива						6,5						6,5		3,2		5,5		3,2
	и.) сепараторы масла				4,5		6,5										5,5		3,2
	Механизмы вспомогательных котлов
	а.) насос питательной воды														1,5		29,5		5,5
	б.) насос топливный		2,2												2,2		5,5				4,5
	в.) насосы циркуляционные	-	-				1,6		2,9				2,7				4,2		1,8		3,8
	г.) вентилятор котла				8,4				3,2				3,6		1,5				6,8
	Испарительная установка
	а.) насосы конденсатные		1,5		2,5		1,5		3,4		1,4				1,5		12,6		4,5		7,8
	б.) насосы инжекторные	-	-		3,6	-	-		2,8	-	-	-	-	-	-		3,8	-	-		4,2
	в.) насосы вакуумные				3,2		2,3		3,8		2,5								2,6		5,7
	Насосы пожарные
	а.) основные
	б.) малый (аварийный)												9,3		7,6
	Насосы бытовых систем
	а.) насос (гидрофоры) санитарной пресной воды		3,2		3,2		3,6		3,2		1,7		2,3		3,2		7,4		1,5		2,8
	б.) насос санитарной забортной воды		3,2				3,6		3,2		1,6		3,5		3,2		6,4		4,5		4,8
	в.) насос горячей воды		0,8		2,2		0,7		0,5		1,3		1,4		0,5		2,6		0,65		1,2
	Насос баластно - осушительный														4,1						10,5
	Насосы топливоперекачивающие						5,5		5,5												5,2
	Вентиляторы:
	а.) машинно-котельного отделения	-		-		-		-		-		-	79,8	-		-		-		-
	б.) общесудовые	-		-		-		-		-		-		-		-		-		-
	Рефрижераторы провизионных камер
	а.) насос охлаждения провизионной установки		2,2		3,2		2,4				1,7		2,1						3,5		3,4
	б.) компрессор провизионной установки								3,6		2,8		3,5		3,2				3,2		6,8
	Рефрижераторы трюмов
	а.) компрессоры							-	-		22,8				47,5
	б.) насосы		8,4				32,5	-	-		2,8										12,3
	в.) вентиляторы		4,3				3,2		5,3		2,5		3,0		1,5						3,9
	Системы кондиционирования воздуха
	а.) компрессоры
	б.) насосы рассольные						8,5				3,7										2,3
	в.) насосы охлаждения						5,5						4,9		2,7						5,3
	г.) вентиляторы		3,2				2,5				1,5		2,5		3,0				3,25		2,9
	Нагревательные устройства	-		-		-	8,5	-		-		-		-		-		-		-	11,8
	Камбуз (плиты, моторы)	-		-		-		-		-		-		-		-		-		-
	освещение	-		-		-		-		-		-		-		-		-		-
	Прожекторы
	Радиооборудование	-		-		-		-		-		-		-		-		-		-
	Навигационное оборудование	-		-		-	7,9	-		-		-		-	5,6	-		-	9,4	-
	Валоповоротное устройство		3,2				4,5				3,0				3,0				4,5
	Мастерская (Электроприборы механической мастерской)	-		-		-		-		-		-		-		-		-		-
	Технологическое оборудование:
	а.) механизмы РМУ	-		-	-	-		-	-	-		-		-	-	-		-		-
	б.) механизмы морозильной установки	-		-	-	-		-		-		-		-		-		-		-
	в.) механизмы рыбного цеха	-		-	-	-		-	-	-		-		-		-		-		-
	Подруливающее устройство	-	-			-	-					-	-	-	-			-	-
	Прочая нагрузка	-		-		-		-		-		-		-		-		-		-

Варианты индивидуального задания на разработку принципиальных схем устройства автоматики эл. Станций и секций ГРЩ.

 

Таблица 4.3

Описание устройств

Устройство автоматического контроля изоляции   Устройство автоматического регулирования частоты и распределения активной нагрузки между параллельно работающими генераторами   Устройство распределения реактивных нагрузок   Устройство автоматической синхронизации генераторов   Устройство автоматической защиты ГА (АГП, УТЗ, РОМ и др.)   Устройство автоматического включения и отключения резервных генераторных агрегатов Система стабилизации напряжения генераторов   Устройство автоматической защиты от обрыва фазы и понижения напряжения   Генераторная секция   Секция управления ГРЩ

 

 

5. Методические указания по выполнению разделов проекта.

 

5.1. Расчет нагрузки электростанции по режимам

 

Для расчета загрузки судовой СЭЭС рекомендуется применить метод постоянных нагрузок (табличный метод). Методика расчета загрузки судовой электростанции указанным методом подробно изложена в Л1; Л2; Л3. Этот метод основан на составлении таблицы» отражаю­щей изменение нагрузок отдельных приемников электроэнергии (ПЭ) в различных режимах эксплуатации судна.

При заполнении таблицы, необходимо ясно представлять в каких, режимах работают различные судовые ПЭ. В общем случае нужно учитывать следующее:

В ходовом режиме работает подавляющее количество ПЭ, за исключе­нием аварийных, резервных, швартовых, погрузочных, спасательных и дру­гих специализированных механизмов и средств. При этом должен создавать­ся полный комфорт для экипажа. Работают механизмы, обеспечивающие движение судна, действуют средства судовождения и связи. Конечно, не все механизмы работают одновременно и одинаково длительно.

Промысловый режим характерен для рыбодобывающих судов (БМРТ,CPTМ, РПТ-С и т.д.) и является наиболее энергоемким. В промысловом режиме работают те же приемники, что и в ходовом режиме. Однако теперь до­бавляется большая группа механизмов, обеспечивающих добычу рыбы, ее переработку и хранение (поисковое оборудование, траловая лебедка, механизмы рыб цеха, механизмы рефустановки и т.д.).

В режиме стоянки с грузовыми операциями на судне находится большая часть экипажа, которую необходимо обеспечить нормальными условиями обитаемости, грузовые операции производятся на рейде или в районе промысла, то работают все погрузочные средства (краны, грузовые лебедки и т.д.). В порту грузовые операции, как правило, осуществляются средствами порта.

В режиме стоянки без грузовых операций работает незначительное количество ПЭ- средства отопления и освещения, стояночное оборудование, сеть камбузного оборудования, средства связи и общесудовых систем. На борту находится небольшая часть экипажа, которая может заниматься профилактическим ремонтом и осмотром. Механизмы силовой установки в этом режиме не работают и нагрузка электростанции, как правило, является наименьшей. Для обеспечения ПЭ в режиме стоянки без грузовых операций иногда прибегают к установке специального стояночного генератора или получают питание с берега, чтобы исключить не рациональную работу более мощных судовых генераторов.

В режиме съемки с якоря судно полностью подготовлено к ходовому режиму:

-Работает судовая установка, на судне находится весь экипаж. Работают якоре подъемные и швартовные устройства.

В аварийном режиме можно отказаться от работы малоответственных приемников электроэнергии, но обязательно должны работать ПЭ, обеспечивающие ход судна, внутреннюю связь, навигационное оборудование, радиостанции, а также пожарные, осушительные и другие спасательные средства.

Расчет СЭЭС табличным способом начинается с расчета таблицы нагрузок. Расчет таблицы нагрузок начинается с определения исходных данных (графа1 – 10).

Графа 1-3 заполняется из задания варианта.

Графа 4 – 7 заполняется из справочных материалов. (Литература Л6.)

Графа 8 - Ки-коэффициент использования определяется отношением мощности электродвигателя Рм к заданной мощности механизма Рэд.

Ки = Рм\Рэд

 

 

Графа 9 – активная мощность установленного электрооборудования Ру определяется как суммарная мощность отдельных потребителей данной группы

Ру = n* Рэд/η.

где – Рэд – активная мощность электродвигателя

η - коэффициент полезного действия эд.

n - количество установленного оборудования

 

Графа 10 – реактивная мощность установленного электрооборудования Qу определяется исходя из значения Ру

Q = Ру*tgφ

где – Ру - активная мощность установленного электрооборудования (графа 9)

tgφ – определяется по табдице Брадиса

или

Реактивную мощность Qу можно также определить исходя из треугольника мощности S, P, Q.

или

Q= sinφ*S

Графа 11 – режим работы приемников

В каждом эксплуатационном режиме приемники электроэнергии необходимо подразделять на непрерывно, периодически и кратковременно работающие.

Непрерывно работающими (НР) являются однократно подключенные приемники, время работы которых соответствует продолжительности рассматриваемого эксплуатационного режима.

Периодически работающими (ПР) являются многократно подключаемые приемники, суммарное время работы которых более 10, но менее 100% от продолжительности режима (в суточном режиме более 2,5 часа, но менее 24).

Эпизодически работающими (ЭР) являются однократно или многократно подключаемые приемники, суммарное время которых менее 10% от продолжительности режима (в суточном режиме до 2,5 часов).

Графа 12 – коэффициент загрузки механизма Кзм

Коэффициенты загрузки механизма Кзм зависит от режима работы судна, района плавания, времени года и суток, а также его назначения. Длительно работающие механизмы судна - охлаждающие водяные и масляные насосы, насосы, обслуживающие машинно-котельное отделение (циркуля­ционные, конденсатные, питательные), вентиляторы всех типов, нагре­вательные устройства, кондиционеры воздуха и т.д. имеют коэффициент загрузки - Кзм = 0,9-1,0.

Особо следует отметить механизмы, работающие в длительном режиме (HP): сепараторы масла и топлива, балластные и топливоперекачивающие насосы, механизмы камбуза, судовое освещение и т.д. Учет мощности, потребляемой этими механизмами, вызывает определенные трудности. Мощность, потребляемая этими механизмами обычно принимается с коэффи­циентом загрузки 0,3-0,5 в зависимости от режима работы судна.

Работа кратковременно работающих (ПР) механизмов значительной мощ­ности (брашпиль, шпиль, компрессор пускового воздуха, подруливающее устройство и т.п.) выделяется в отдельный режим - маневренный, что позволяет более точно учесть при расчете ЭС их мощность. Рассматри­ваемые механизмы могут работать и в других режимах. Коэффициенты за­грузки этих механизмов рекомендуется принимать 0,6-0,7.

Коэффициент загрузки механизмов, работающих в повторно-кратковре­менном режиме (краны, грузовые лебедки, насосы бытовых систем, лифты грузовые, рефрижераторы провизионных камер и др.) определить значи­тельно сложнее, так как потребляемая мощность в конце и начале режи­ма может различаться на 20-40% от номинальной нагрузки. Коэффициент загрузки их может быть принят 0,4-0,7. Для механизмов рулевого устройства коэффициент загрузки может быть принят следующим: для манев­ренного и аварийного режимов - 0,5-0,7, для ходового режима - 0,3-0,4.

Значения коэффициентов загрузки механизмов Кз приведены в таблице 1 приложения.

Графа 13 – коэффициент загрузки электродвигателя Кзэд

Коэффициент загрузки электродвигателей можно представить в виде произведения двух составляющих – коэффициента использования электродвигателя – Ки и коэффициента загрузки механизма Кзм:

Кзэд = Ки*Кзм

 

Графа 14 – коэффициент полезного действия приемника электроэнергии η

Графа 15 – коэффициент мощности приемника электроэнергии cosφ

Для определения КПД и коэффициента мощности в режиме рекомендуется пользоваться прилагаемым графиком (рис.5.1.) приложения.

 

Для этого на оси Х откладываем значение коэффициента загрузки электродвигателя Кзэд, проводим линию вверх до пересечения с графиком соответствующего мощности электродвигателя и от точки пересечения проводим горизонтальную линию к оси Y.

Точка пересечения с осью определит величину соответственно η и cosφ.

Графа 16 – Ко - коэффициент одновременности работы приемника

Это отношение количества работающих в данном режиме одноименных потребителей к количеству установленных

Ко = nраб/nуст

Графа 17 – расчетная потребляемая активная мощность Рр в режиме

Рр = Ру*Ко*Кзэд

Графа 18 - расчетная потребляемая реактивная мощность Qр в режиме

Рассчитывается по методике аналогичной графе10

 

Дальнейший расчет таблицы нагрузок по режимам производится аналогично.