Konserwacja elektrowni okrętowych i sieci elektrycznych. Pytania do autotestu elektrowni morskiej

Odbiorcy energii elektrycznej na statkach.

Elektrownie na statku są termiczne, tj. źródłami energii mechanicznej są silniki cieplne – silniki spalinowe i turbiny parowe (gazowe).

Na statkach silniki spalinowe, zarówno pomocnicze, jak i główne, są prawie wyłącznie używane do napędzania generatorów elektrycznych. W drugim przypadku moc pobierana jest z głównego silnika spalinowego bezpośrednio z jego wału korbowego lub z głównego koła zębatego, rzadziej z linii wału.

Ze względu na skład SES można podzielić na autonomiczne, mieszane i z pojedynczymi źródłami energii mechanicznej i elektrycznej.

Autonomiczne elektrownie słoneczne mają z reguły tylko generatory diesla lub turbogeneratory tego samego typu i tej samej mocy.

Mieszane elektrownie słoneczne obejmują jednostki z różnymi źródłami, takimi jak generatory diesla i generatory wałowe lub generatory diesla i kombinowane generatory turbinowe. Mieszane elektrownie słoneczne, składające się z generatorów diesla i generatorów wałowych, są szeroko stosowane na trawlerach o średniej i dużej pojemności. Mieszane elektrownie słoneczne, w tym generatory wysokoprężne i turbogeneratory z kontrolowanym wydobyciem pary, są stosowane na statkach przetwórczych ryb.

Jako przykład elektrowni słonecznych z pojedynczymi źródłami energii mechanicznej i elektrycznej mogą służyć elektrownie statków, na których głównym źródłem energii elektrycznej są generatory wałowe (trawlery Pulkovsky Meridian, Antarktika, Moonsund itp.).

Główne silniki spalinowe stanowią pojedyncze źródło energii mechanicznej na potrzeby ruchu statku oraz do napędzania prądnic wałowych. Rozważany typ elektrowni słonecznej obejmuje również elektrownie statków rybackich z głównymi przekładniami elektrycznymi. Na takich statkach główne generatory diesla dostarczają energię do silników napędowych i ogólnych odbiorników energii elektrycznej na statku.

Rodzaj prądu elektrycznego. SES należy również odróżnić od rodzaju prądu. Wszystkie nowoczesne statki są wyposażone w elektrownie słoneczne AC. Elektrownie zawierające źródła zarówno prądu przemiennego, jak i stałego są stosunkowo rzadkie, tylko na statkach z głównymi elektrycznymi transmisjami prądu stałego i ogólną statkową siecią prądu przemiennego. Typy elektrowni słonecznych tego typu obejmują elektrownie z dwoma rodzajami generatorów diesla: prądu stałego do zasilania silników śmigłowych i prądu przemiennego do zasilania ogólnej sieci elektrycznej statku.

Częstotliwość i napięcie prądu przemiennego w SES. W SES krajowej floty rybackiej stosowana jest standardowa częstotliwość generowanego prądu - 50 Hz. Na statkach o zagranicznej konstrukcji można znaleźć SES o częstotliwości 60 Hz.

Standardowa częstotliwość 50 Hz określa standardową prędkość obrotową generatorów elektrycznych. W zależności od liczby par biegunów prądnic, synchroniczna częstotliwość ich wirowania wynosi:

Liczba par biegunów 2 3 4 5 6

Prędkość, min" 1:

przy 50N z 1500 1000 750 600 500

przy 60 godz z 1800 1200 900 720 600

Najbardziej rozpowszechnione na statkach są jednostki o prędkości obrotowej P r = 500 i P r \u003d 750 min "1 i szybkie jednostki P r \u003d 1000 ... 1500 min" 1 są znacznie mniej powszechne iz reguły na stosunkowo małych statkach rybackich.

Napięcie w sieciach elektroenergetycznych wynosi 380 V, a znacznie rzadziej 220 V, w oświetleniu 220 lub 127 V. Na statkach z głównymi transmisjami elektrycznymi prądu przemiennego stosuje się również wyższe napięcie. Na przykład na trawlerze „Natalya Kovshova” napięcie na zaciskach głównych generatorów u= 2000 V. To napięcie jest również dostarczane do HED. Dla innych odbiorców sieci energetycznej napięcie jest przekształcane na u= 380 V, do oświetlenia do u=220 V.

Zastosowanie wyższego napięcia przy takim samym poborze mocy powoduje spadek natężenia prądu i pozwala na zmniejszenie przekroju kabli, a co za tym idzie ich masy i masy rozdzielnic.

Ze względu na przeznaczenie użytkowe odbiorców energii elektrycznej na statkach można podzielić na trzy grupy: ogólnych odbiorców okrętowych, odbiorców elektrowni oraz odbiorców do celów handlowych i przemysłowych.

W okrętowych elektrowniach prądu stałego napięcie jest ograniczone do 220 V. Wyjątkiem jest SES statków wyposażonych w główne przekładnie elektryczne prądu stałego, gdzie napięcie może być kilkakrotnie wyższe.

Według celu funkcjonalnego konsumenci energii elektrycznej statki można podzielić na trzy grupy:

Pierwsza grupa obejmuje silniki elektryczne do mechanizmów pokładowych, pomp i wentylatorów systemów okrętowych, gospodarstw domowych, sprzętu nawigacyjnego i łączności;

Do drugiej grupy odbiorców należą silniki elektryczne pomp, sprężarek, wentylatorów obsługujących układy SPP, odbiorniki układów automatyki, sterowania i monitoringu pracy SPP;

Do trzeciej grupy należą: silniki elektryczne mechanizmów połowowych, agregaty chłodnicze: silniki elektryczne i automatyka maszyn;

Czas włączenia, czas ciągłej pracy, ilość pobieranego prądu i charakter obciążenia każdego konsumenta zależą od wielu przypadkowych czynników. Dlatego obciążenie elektryczne elektrowni słonecznej w danym momencie jest zmienną losową, a jego zmiany w czasie są losowym procesem obciążania elektrowni. Niestety, informacje o losowych procesach ładowania w głównych trybach operacyjnych, nawet dla najpopularniejszych statków, są bardzo ograniczone.

Generatory wałkowe ogólnego przeznaczenia powstał w wyniku dalszego rozwoju idei wykorzystania rezerwy mocy głównych silników spalinowych do produkcji energii elektrycznej. Podczas pracy z włokiem dennym, okrężnicą, pławnicami, taklami główne silniki spalinowe mają znaczną rezerwę mocy na długi czas.

Wykorzystanie naturalnej rezerwy mocy głównych silników spalinowych podczas obrotów prądnic wałowych pozwala na zaoszczędzenie części resursu pomocniczych silników spalinowych, zwiększenie obciążenia silników głównych oraz dzięki wyższej sprawności niż generatory diesla, zaoszczędzić pewną ilość paliwa lub przynajmniej obniżyć koszty eksploatacji w pozycji „paliwo” dzięki pracy głównych silników spalinowych na paliwie ciężkim.

Wydaje się, że stosunkowo długi czas trwania trybów pozwala liczyć na bardzo namacalny efekt wykorzystania generatorów wałowych do ogólnych celów okrętowych. Niestety w rzeczywistych warunkach eksploatacji statków jest on w dużej mierze tracony ze względu na losowy charakter widm obciążeń głównych silników spalinowych, a co za tym idzie ich rezerwy mocy i zużycia energii elektrycznej na statku.

Sprawność schematu SPP z przystawką odbioru mocy zależy nie tylko od wielkości rezerwy mocy głównego silnika spalinowego, ale także od poziomu zużycia energii elektrycznej w tym samym momencie. Przy losowym charakterze rozkładu rezerwy oczywiste są sytuacje, gdy występuje rezerwa mocy głównego silnika spalinowego np czasem więcej, czasem mniej niż poziom zużycia energii elektrycznej . Równość można postrzegać jedynie jako zdarzenie przypadkowe.

Pomijając kwestię rozdziału obciążeń pomiędzy prądnicą wałową a autonomicznymi jednostkami SES, można oszacować maksymalną ilość energii elektrycznej, jaką można uzyskać z prądnicy wałowej w warunkach eksploatacji trawlera oraz jego udział w energii saldo SES.

Gdy prądnice wałowe są wykorzystywane jako główne źródło energii elektrycznej na statkach, konieczne jest spełnienie szeregu wymagań Rejestru:

W przypadku awarii któregokolwiek ze źródeł energii elektrycznej, pozostałe muszą zapewnić zasilanie odpowiedzialnym odbiorcom w każdych warunkach żeglarskich;

W przypadku awarii i awarii któregokolwiek głównego źródła energii elektrycznej z niezależnym napędem powinna istnieć możliwość uruchomienia elektrowni.

Wyposażenie elektryczne statku zawiera system zasilania statku(WIDZI) i konsumenci(odbiorników) wytwarzanej przez nie energii elektrycznej. SEES obejmuje elektrownia okrętowa(źródła zasilania i rozdzielnica główna) oraz sieć elektryczna statku, w tym linie energetyczne wraz z rozdzielnicami.

Przed II wojną światową prąd stały był używany głównie na statkach, a obecnie, dzięki sukcesowi w rozwoju elektrotechniki okrętowej i stworzeniu niezawodnych urządzeń elektrycznych na prąd przemienny, stało się możliwe wykorzystanie prądu przemiennego o napięciu 220-380 V o częstotliwości 50 Hz jako główny.

Chociaż silniki prądu stałego mają szereg zalet (prostsza i płynniejsza regulacja w szerokim zakresie prędkości, szybka zmiana kierunku obrotów, duża tolerancja na przeciążenia), bardziej opłacalne jest instalowanie maszyn prądu przemiennego na statkach, gdyż są one mniejsze gabarytowo i wagowo, mają wyższą wydajność, są prostsze w konstrukcji, bardziej niezawodne i tańsze. Ponadto masa kabli sieci prądu przemiennego statku jest mniejsza niż bezpośrednia; przy prądzie przemiennym łatwiej jest dostarczać energię z brzegu. Ważną zaletą jest również mniejsze zagrożenie pożarowe i wybuchowe, ponieważ maszyny prądu przemiennego nie posiadają kolektora, w którym zwykle występuje iskrzenie.

Szczególne znaczenie ma wyposażenie elektryczne na statkach z napędem elektrycznym, w których śruba napędowa jest obracana przez silnik elektryczny, który pobiera prąd z generatora napędzanego turbiną (parową lub gazową) lub silnikiem Diesla. Na statkach tych, zwanych statkami turboelektrycznymi lub statkami spalinowo-elektrycznymi, moc instalacji elektrycznych napędu sięga kilkudziesięciu tysięcy kilowatów. Przy produkcji sprzętu elektrycznego i jego instalacji należy wziąć pod uwagę specyfikę jego działania na statku - w warunkach morskich - wibracje, kołysanie, wstrząsy kadłuba spowodowane uderzeniami fal, wysoką wilgotność i zasolenie powietrza, obecność olejów i oparów olejów w maszynowniach i niektórych innych pomieszczeniach itp. W związku z tym produkuje się osprzęt elektryczny dla statków w wydajności morskiej, który znacznie różni się od zwykłego przemysłowego.

Główne wyposażenie elektryczne statku musi charakteryzować się wysoką niezawodnością w warunkach okrętowych, odpornością korozyjną, odpornością na wibracje oraz zdolnością do długotrwałego działania przy przechyle do 15° i przegłębieniu do 5°, przy przechyle do 22,5° od pionu przy okres przechyłu 7-9 s (awaryjny sprzęt elektryczny musi wytrzymać długie przechylenie do 22,5° i przycięcie do 10°). Musi działać niezawodnie przy wilgotności względnej do 98% w temperaturze 23-27°C i wytrzymywać wahania temperatury otoczenia od -30° do +45°C. Bardzo wysokie wymagania stawiane są materiałom izolacyjnym: muszą być wodoodporny i olejoodporny, niehigroskopijny i niepalny.

Okrętowe mechanizmy elektryczne i inne urządzenia elektryczne, w zależności od lokalizacji, są produkowane w otwarty niezabezpieczony, zamknięty chroniony, bryzgoszczelny, wodoodporny, hermetyczny(na obszarach zalanych) lub konstrukcja przeciwwybuchowa. Szczególnie rygorystyczne wymagania stawiane są wyposażeniu elektrycznemu statków pływających w tropikach, tj. w warunkach wysokiej temperatury i dużej wilgotności.

Morski sprzęt elektryczny, podobnie jak każdy inny sprzęt na statkach, musi być lekki i niedrogi.

Elektrownia okrętowa. Na statkach wyposażone są elektrownie, które dostarczają prąd elektryczny do silników elektrycznych różnych mechanizmów pomocniczych, mechanizmów systemów i urządzeń, urządzeń sterujących i komunikacyjnych, urządzeń oświetleniowych i grzewczych itp. Istnieją elektrownie okrętowe o małej mocy (200-500 kW ), średniej (500-2000 kW) i dużej mocy (ponad 2000 kW). Na oceanicznych liniowcach pasażerskich, dużych statkach badawczych i bazach rybackich moc elektrowni sięga 6000 kW lub więcej.

Generatory, akumulatory i przetwornice mocy są wykorzystywane jako źródła energii elektrycznej na statkach.

Głównymi źródłami energii elektrycznej na statkach są generatory elektryczne (prądu przemiennego lub stałego), które są napędzane przez turbiny parowe (lub gazowe) zamontowane na tej samej ramie co turbiny (turbinowe lub gazowe) lub silniki spalinowe (generatory diesla ) lub z linii wału (generatory wałów).

Turbiny są bardziej niezawodne niż generatory diesla, mają dużą masę, gabaryty i moc silnika, jednak są związane z pracą kotłów i ich rozruch trwa dłużej. Pod tym względem preferowane są generatory diesla, które wyróżniają się szybkim rozruchem i autonomią działania, ale mają znacznie mniejszy zasób silnika. Jako napęd generatorów diesla stosuje się zwykle silniki diesla o prędkości obrotowej 500-750 obr./min (dla awaryjnych generatorów diesla - 1500 obr./min).

Ze względu na przeznaczenie, okrętowe agregaty prądotwórcze dzielą się na główne, rezerwowe, postojowe i awaryjne. Główne agregaty prądotwórcze przeznaczony Dla zasilanie odbiorników energii elektrycznej statku podczas pracy i innych intensywnych trybów pracy statku - podczas postoju podczas operacji ładunkowych, cumowania, odkotwiczenia. Generatory rezerwowe niezbędny w przypadku awarii głównego generatora, gdy statek płynie w niebezpiecznym obszarze - podczas mijania kanałów, wąskich gardeł lub podczas cumowania. mała moc generatory parkingowe służą do zasilania konsumentów statków podczas parkowania, gdy ładunek i inne mechanizmy zużywające dużo energii nie działają.

Na statkach z turbiną parową zarówno głównym, jak i rezerwowym generatorem są turbogeneratory, na statkach motorowych - generatory diesla. Czasami na statkach motorowych z kotłownią pracującą na ciepło gazów odlotowych (kocioł utylizacyjny), oprócz generatorów diesla, instalowany jest pracujący turbogenerator. Generatory diesla są zwykle używane jako generatory rezerwowe.

Ryż. 8.1. Podział szyn zbiorczych rozdzielnic elektrowni dla pracy równoległej i rozdzielnej generatorów

Generatory główne, rezerwowe i rezerwowe tworzą główną elektrownię statku, umieszczoną na statkach transportowych, zwykle w MKO, rzadziej w wydzielonym pomieszczeniu. W elektrowniach okrętowych stosuje się równoległą pracę generatorów, ale dla większej niezawodności i zwrotności zapewniają one taką możliwość cięcie, te. oddzielne działanie każdego generatora okrętowego dla określonej grupy odbiorców. Praca równoległa stosowana jest w najbardziej newralgicznych momentach, np. przy przepływaniu kanałów, cumowaniu itp., kiedy niedopuszczalne są nawet krótkotrwałe przerwy w dostawie prądu; do oddzielnego - w przypadku awarii i napraw prewencyjnych rozdzielnicy głównej. Sekcje przeprowadza się poprzez podzielenie szyn zbiorczych rozdzielnic na sekcje za pomocą specjalnych przełączników (ryc. 10.1).

Aby określić moc elektrowni statku, uzupełnij tabela obciążeń. Jednocześnie liczbę i moc generatorów dobiera się w taki sposób, aby w każdym trybie zapewnić jak najpełniejsze obciążenie generatorów, aw razie potrzeby rezerwę. Zawsze dąży się do minimalizacji liczby generatorów, jednak zgodnie z Regulaminem Rejestru ZSRR łączna liczba generatorów głównej elektrowni nie może być mniejsza niż dwa (w tym jeden rezerwowy).

Awaryjne agregaty prądotwórcze zainstalowanych na wszystkich statkach z własnym napędem, z wyjątkiem statków, których głównym źródłem energii elektrycznej są akumulatory, pod warunkiem że co najmniej jeden z zainstalowanych akumulatorów spełnia wymagania dla źródła awaryjnego pod względem pojemności i lokalizacji. Są one niezbędne do zasilania odbiorników pracujących w trybie awaryjnym (oświetlenie awaryjne, radia, reflektory, systemy alarmowe, sprzęt przeciwpożarowy i odwadniający, elektryczne sterowanie itp.) w przypadku awarii głównej elektrowni. Dlatego generatory awaryjne, które zwykle są używane jako generatory diesla, są instalowane w oddzielnym pomieszczeniu z dostępem do pokładu otwartego - nad pokładem grodziowym i na zewnątrz szybu MKO. Moc awaryjnego generatora diesla zwykle nie przekracza 100 kW, a zapas paliwa, zgodnie z Regulaminem Rejestru, musi być wystarczający do ciągłej pracy generatora przez 36 godzin dla statków pasażerskich i statków równoważnych, obszar żeglugi nieograniczonej i ograniczonej I i 18 godzin - dla statków towarowych brutto o pojemności 300 reg. ton i więcej tych samych obszarów nawigacyjnych. Dla statków II i III rejonu ograniczonej żeglugi oraz dla statków towarowych o tonażu brutto poniżej 300. Ten okres czasu ulega skróceniu.

Awaryjny generator diesla jest uruchamiany, a obciążenie pobierane jest automatycznie (z akumulatora) w przypadku awarii zasilania w autobusach głównej elektrowni trwającej nie dłużej niż 45 s. Na niektórych statkach awaryjnym źródłem zasilania jest bateria akumulatorów, której pojemność musi być wystarczająca do pracy w powyższym czasie oświetlenia awaryjnego i sygnalizacji świetlnej oraz wszelkiego rodzaju alarmów pożarowych przez godzinę, trzykrotne otwarcie clink door i inni konsumenci wskazani przez Rejestr. Jego włączenie do sieci alarmowej również następuje automatycznie.

Oprócz awaryjnego generatora diesla wszystkie statki morskie są wyposażone w krótkoterminowe awaryjne źródło energii elektrycznej - akumulator o małej pojemności do zasilania sieci oświetlenia awaryjnego, światła „nie mogę sterować”, alarm awaryjny działający na 10 minut, a także przejazdy przez co najmniej 30 minut, drzwi klinkierowe do jednorazowego otwarcia na statkach pasażerskich i rybackich.

Jako generatory prądu przemiennego w elektrowniach okrętowych, generatory synchroniczne z wzbudniki maszyn(typ MC) lub z samowzbudzenie(typu MSK, GMS itp.) o mocy od 25 do 3000 kW i napięciu 400 V. Uzwojenie wzbudzenia wirnika generatorów samowzbudnych zasilane jest z obwodu stojana, a wzbudzenie wstępne realizowane jest przez mały alternator z magnesami trwałymi obracającymi się razem z głównym generatorem. Zaletą generatorów synchronicznych z samowzbudzeniem jest ich niezawodność (ponieważ nie posiadają patogenu - maszyny prądu stałego), szybkość automatycznej regulacji napięcia oraz stabilność pracy w warunkach przejściowych. Dlatego generatory z samowzbudzeniem są najczęściej stosowane na statkach. Ostatnio zastosowano bezszczotkowe generatory synchroniczne.

Na uwagę zasługują tzw generatory wałowe, szeroko stosowane w ostatnich czasach na statkach. Prądnice wałowe napędzane są z linii wału za pomocą łańcucha zębatego lub pasa klinowego Prądnice wałowe wykorzystują dostępny na każdym statku 10-15% rezerw mocy silnika głównego, co umożliwia zasilanie głównych odbiorców w trybie pracy, oszczędzając w ten sposób żywotność silników pomocniczych. Ponadto pozwalają na zwiększenie sprawności silnika głównego, a co za tym idzie na zwiększenie sprawności całej instalacji.

Jednym z głównych warunków stabilnej pracy prądnicy wałowej jest stabilność prędkości obrotowej wału napędowego, która jest zapewniona tylko przy zastosowaniu ŚOR. W przeciwnym razie, gdy prędkość obrotowa wału napędowego spadnie (na przykład podczas manewrowania statkiem), napięcie i częstotliwość prądu przemiennego zmniejszą się i konieczne będzie zastosowanie skomplikowanych urządzeń sterujących, aby użyć generatora wału ze zmienną prędkością wału napędowego. Często stosuje się go w celu zwiększenia wydajności elektrowni na statkach generatory turbin odpadowych, zasilany parą wytwarzaną przez kotły wykorzystujące ciepło gazów spalinowych z silnika głównego.

Akumulatory na statkach to baterie kwasowe lub alkaliczne. Baterie alkaliczne są nieco większe od baterii kwasowych, ale lepiej znoszą wibracje, nie emitują szkodliwych substancji i nie wymagają okresowego ładowania. Ponadto są bardziej niezawodne i łatwiejsze w utrzymaniu. Na statkach używają głównie baterii alkalicznych (kadmowo-niklowych lub żelazowo-niklowych z elektrolitem - roztworem żrącego potasu), a kwasowych - tylko jako rozruszników. Akumulatory przechowuje się na statku w specjalnych pomieszczeniach – akumulatorowniach, które muszą posiadać dobrą wentylację oraz dostęp do otwartego pokładu. Baterie alkaliczne i kwasowe są przechowywane oddzielnie.

Przetwornice energii elektrycznej służą do zasilania odbiorników prądem nieodpowiednim dla rodzaju lub napięcia prądu generowanego przez główną elektrownię. Wyróżnić obracanie I statyczny konwertery. Pierwsi są dwumaszynowy(silnik i generator) i pojedyncza maszyna Lub konwertery jednoramienne(maszyna prądu stałego z pierścieniami ślizgowymi umieszczonymi na wale, do których wystają zaczepy z symetrycznie rozmieszczonych punktów uzwojenia twornika). Przetwornice dwumaszynowe są bardziej masywne i droższe, dlatego są używane tylko do dużych mocy. Przetwornice statyczne obejmują prostowniki półprzewodnikowe - selenowe, germanowe, krzemowe. Prostowniki rtęciowe nie są używane na statkach. Aby zmienić wartość napięcia, użyj transformatory.

Dystrybucja energii elektrycznej. Energia elektryczna wytwarzana przez elektrownię okrętową jest rozprowadzana w sieciach statku między odbiorcami. Istnieją następujące sieci elektryczne statku: moc- do zasilania napędów elektrycznych mechanizmów okrętowych MKO, mechanizmów urządzeń okrętowych systemów itp.; oświetlenie- do zasilania oświetlenia głównego pomieszczeń i pokładów otwartych, świateł sygnalizacyjnych i wyróżniających, oświetlenia telegrafów, urządzeń nawigacyjnych i innych; oświetlenie awaryjne - do zasilania obwodów oświetleniowych, które muszą pracować w trybie awaryjnym (zasilanie lamp sygnalizacyjnych, oświetlenia korytarzy, chodników, posterunków sterowania, pokładów łodzi i miejsc wsiadania do łodzi); niskoprądowe- do zasilania obwodów telefonów, telegrafów, alarmów przeciwpożarowych itp.; oświetlenie przenośne- do zasilania poprzez złącza wtykowe lamp przenośnych; elektroniczne urządzenia nawigacyjne- do zasilania żyrokompasu, echosondy, dziennika elektromechanicznego itp.

Ze źródeł energii elektrycznej - generatorów - prąd dostarczany jest do rozdzielnicy głównej (MSB), która jest centralnym punktem dystrybucji energii elektrycznej pomiędzy grupami odbiorców na statku.

Rozdzielnica główna (Rys. 10.2) to metalowa konstrukcja (rama), na której sprzęt przełączający do zamykania i otwierania obwodów elektrycznych (wyłączniki nożowe, łączniki, wyłączniki, przyciski startowe), wyrzutnia I sprzęt kontrolny(reostaty i regulatory), wyposażenie ochronne(bezpieczniki, przekaźniki prądu zwrotnego i zasilania zwrotnego itp.), sygnalizacja i oprzyrządowanie. Statki wyposażone są w rozdzielnicę główną typu zabezpieczonego. Od strony czołowej umieszczone są uchwyty sygnalizacyjne i oprzyrządowania oraz sterownicze dla pozostałych urządzeń, które wraz z elementami przewodzącymi prąd montowane są z tyłu osłony. Typowo rozdzielnicę główną instaluje się w pomieszczeniu elektrowni pozostawiając wokół niej wolne przejście o szerokości 0,6-1,0 m (w zależności od długości rozdzielnicy głównej i wielkości statku).Wejście do rozdzielnicy jest zamykane drzwiami z urządzeniem umożliwiającym ich unieruchomienie w pozycji otwartej.

Urządzenia kontrolno-pomiarowe umieszczone na rozdzielnicy głównej umożliwiają stały nadzór nad pracą siłowni okrętowej. Wraz z ręcznym sterowaniem pracą elektrowni za pomocą przyrządów i urządzeń, rozdzielnica główna na statkach zapewnia sterowanie automatyczne i zdalne – z centralnej dyspozytorni lub z mostka.

Linie zasilające odchodzą od rozdzielnicy głównej. Rozróżnia się układy rozdziału mocy: główny, dowozowy (promieniowy) i mieszany (główno-odpływowy).

Na system szkieletowy(ryc. 8.3, A) zasilanie (generatory G 1 I D2) jest dostarczany z rozdzielnicy głównej do odbiorców za pośrednictwem skrzynek głównych (M.K.) i rozdzielnice (RShch), połączone jedną autostradą.

Rysunek 8.2 Główna tablica rozdzielcza (MSB)

RShch U zainstalowane w określonych częściach statku – na dziobie, rufie, w części środkowej – zasilają rozdzielnice grupowe oraz rozdzielnice odbiorców indywidualnych. Na podajnik (promieniowy) system (ryc. 8.3, b) zasilanie każdej rozdzielnicy, a także niektórzy odpowiedzialni i potężni odbiorcy (D x i D2) realizowane z rozdzielnicy głównej oddzielnymi zasilaczami. Ten system jest bardziej niezawodny niż główny, ponieważ w przypadku uszkodzenia podajnika odłączana jest tylko jedna tablica rozdzielcza lub jeden odpowiedzialny odbiorca.

Ryż. 8.3 Systemy dystrybucji energii

a - główny, b - podajnik, c - mieszany

W przypadku uszkodzenia linii w pierwszym schemacie następuje przerwa w zasilaniu całej grupy rozdzielnic. Ponadto dzięki systemowi zasilającemu odbiorniki można włączać i wyłączać bezpośrednio na głównej tablicy rozdzielczej. Regulamin Rejestru wymaga, aby niektórym odbiorcom dostarczana była tylko energia dowodowa.

Do odbiorców tych należą: elektryczne napędy przekładni sterowej, urządzenie kotwiczące, pompy przeciwpożarowe i odwadniające, sprężarki i pompy instalacji tryskaczowej; tablice zasilające radiostację, żyrokompas, przyrządy nawigacyjne, światła sygnalizacyjne i wyróżniające automatycznej stacji sygnalizacyjnej wykrywania pożaru, instalacje chłodnicze ładowni; napędy elektryczne mechanizmów zapewniających działanie głównej elektrowni; osłony napędów elektrycznych urządzeń ładunkowych, łodzi, cumowniczych i innych, wentylacji itp. Szczególnie ważne odbiorniki, takie jak elektryczne sterowanie czy światła sygnalizacyjne, są zasilane przez dwa zasilacze, rozmieszczone jak najdalej od siebie.

Główny system jest prostszy i bardziej opłacalny niż system zasilający, ale jest mniej niezawodny, nie może być używany dla wszystkich konsumentów. Dlatego statki zwykle używają układ mieszany(ryc. 8.3, c), który różni się tym, że niektórzy konsumenci są karmieni przez podajnik, a niektórzy mniej odpowiedzialni konsumenci są zasilani przez główny system. Do przesyłania energii elektrycznej ze źródeł do odbiorców stosuje się systemy różniące się liczbą przewodów przewodzących prąd. W przypadku prądu stałego jest zwykle używany dwuprzewodowy system z trójfazowym prądem przemiennym - trójprzewodowy.

Regulamin Rejestru zabrania stosowania instalacji jednoprzewodowej wykorzystującej kadłub statku jako przewód powrotny, gdyż wiąże się to z zagrożeniem życia ludzkiego (układ taki dozwolony jest tylko na statkach o napięciu do 30 V). Specjalne kable i przewody morskie mogą pracować w warunkach dużej wilgotności i zasolenia w obecności oparów i silnych wibracji.

Wykonane są z kilku skręconych miękkich drutów miedzianych, izolujących rdzeń gumową osłoną, na którą nawinięta jest gumowana taśma tekstylna. Do ochrony gumy przed działaniem wody, produktów ropopochodnych, światła słonecznego itp. jest pokryty powłoką ochronną - ołowianą (kabel CPM) lub niepalną gumą wężową (kabel PRC); nad nim, w celu zabezpieczenia przed uszkodzeniami mechanicznymi, założyć metalowy oplot z drutu stalowego ocynkowanego (kabel KPRP) lub miedzianego ocynowanego (kabel KPRE), który pełni rolę ekranu przeciw zakłóceniom radioelektrycznym. Kabel układany jest na statku w specjalnych wieszakach i na stalowych panelach. Podczas układania kabla przez grodzie i pokłady wodoszczelne, aby nie naruszyć ich wodoszczelności, układa się go w grodziowych lub pokładowych skrzynkach kablowych, które następnie wypełnia się masą uszczelniającą (bitum, związek epoksytiokolowy).

Obecni konsumenci. Głównymi odbiorcami prądu na statku są napędy elektryczne mechanizmów, urządzeń i systemów okrętowych, oświetlenie i reflektory, elektryczne urządzenia nawigacyjne oraz elektryczny sprzęt łączności i sygnalizacji.

Napęd elektryczny to urządzenie składające się z silnika elektrycznego, urządzenia transmisyjnego, które łączy silnik elektryczny z siłownikiem oraz urządzeń sterujących.

Silniki elektryczne stosowane w napędach urządzeń sterowych, ładunkowych, kotwicznych i innych ulegają znacznym przeciążeniom i pracują w trybie częstego włączania i zmiany kierunku ruchu. Cechy te są brane pod uwagę przy projektowaniu odpowiednich napędów elektrycznych.

Jako mechanizm transmisyjny w morskich napędach elektrycznych zwykle stosuje się sztywną przekładnię za pomocą sprzęgieł lub połączeń kołnierzowych.

Uruchamianie, zmiana kierunku ruchu, hamowanie i zatrzymywanie silników elektrycznych odbywa się za pomocą urządzeń sterujących, w skład których wchodzą:

styczniki- elektromagnetyczne urządzenia zdalnego działania do zamykania i otwierania obwodów prądu elektrycznego;

przekaźniki elektromagnetyczne- urządzenia, które kontrolują wielkość pola magnetycznego i są wyzwalane po osiągnięciu określonej wartości (istnieją przekaźniki prądu minimalnego i maksymalnego, przekaźniki napięciowe i przekaźniki czasowe);

przekaźniki termiczne, wyzwalany, gdy temperatura odbiega od określonej wartości;

przekaźnik do monitorowania wielkości nieelektrycznych, wyzwalane przez zmianę ciśnienia, prędkości, poziomu cieczy itp .;

rozruszniki magnetyczne- złożone urządzenia przeznaczone do sterowania asynchronicznymi klatkowymi silnikami elektrycznymi i ich zabezpieczania;

stacje magnetyczne- urządzenia składające się z urządzeń magnetycznych i innych montowanych w metalowej szafie do automatycznego sterowania napędem elektrycznym;

urządzenia dowodzenia(stacje sterownicze przyciskowe, sterowniki) - do zdalnego sterowania napędami elektrycznymi oraz regulacji, rozruchu i rozruchu rezystancji nastawczych, których wartość można zmieniać;

kontrolery- wielostopniowe urządzenia przełączające do ręcznego sterowania rewersyjnymi napędami elektrycznymi o trybach pracy krótkotrwałej i przerywanej;

elektromagnesy hamulcowe- do zwalniania mechanicznych hamulców ciernych silników elektrycznych pracujących w trybie krótkotrwałym i przerywanym.

Sterowanie urządzeniami regulującymi pracę napędów elektrycznych statków odbywa się ręcznie, półautomatycznie lub automatycznie – bez udziału operatora. W przypadku sterowania półautomatycznego tylko początkowe polecenie jest wydawane ręcznie, a wszystkie dalsze operacje są wykonywane automatycznie.

Odmianą sterowania automatycznego jest sterowanie programowe, w którym wszystkie operacje odbywają się w z góry określonej kolejności i czasie trwania.

Do oświetlenia statków stosuje się żarówki, świetlówki i łukowe lampy rtęciowe. Lampy.

W Lampy promieniowanie światła żarowego jest wynikiem ogrzewania ciała świecącego - żarnika wolframowego; w lampach fluorescencyjnych świeci cienka warstwa specjalnej substancji, luminoforu, pokrywająca wewnętrzną powierzchnię rurki, która pod działaniem wyładowania elektrycznego w gazach lub oparach metali emituje promieniowanie świetlne; w łukowych lampach rtęciowych strumień świetlny jest tworzony przez promieniowanie wyładowania łukowego i blask luminoforu pokrywającego wewnętrzne ścianki szklanej bańki lampy.

Żarówki morskie różnią się od konwencjonalnych wysoką wytrzymałością mechaniczną, którą osiąga się poprzez pogrubienie nici i zwiększenie liczby jej punktów zaczepienia oraz dwukrotnie dłuższy średni czas palenia. Zwykle stosuje się je do oświetlenia miejscowego i ogólnego pomieszczeń, do oświetlenia sygnalizacyjnego i wyróżniającego oraz Dla oświetlenie awaryjne.

Świetlówki, używane do oświetlenia statków różnią się rodzajem światła i mogą być białe lub ciepłe. Świetlówki są bardzo wrażliwe na temperaturę otoczenia i pracują stabilnie dopiero w temperaturze około 20°C. Kolejną wadą tych lamp jest ich nieodłączny efekt stroboskopowy (migotanie), dlatego jeśli w oświetlanych przez nie pomieszczeniach widoczne są wirujące struktury, należy podjąć działania w celu ich wyeliminowania. Mocne łukowe lampy rtęciowe służą do oświetlania otwartych pokładów lub dużych pomieszczeń. Działają stabilnie w szerokim zakresie temperatur otoczenia: od -30 do +60°C.

W celu ochrony lamp przed wpływem środowiska zewnętrznego, redystrybucji strumienia świetlnego oraz ochrony oczu przed bezpośrednim działaniem światła na statkach stosuje się oprawy oświetleniowe, które są wykonane w sposób otwarty, chroniony, wodoodporny, hermetyczny i przeciwwybuchowy projekt. Lampa z oprawami oświetleniowymi nazywana jest lampą.

Lampy okrętowe to lampy sufitowe (pod pokładem), grodziowe, wiszące, stołowe i przenośne.

Oświetlenie statku powinno stwarzać dogodne warunki do pracy i życia załogi, a oświetlenie powinno być stałe – bez wahań spowodowanych kołysaniem lamp czy zmianami napięcia. Normy oświetleniowe reguluje Regulamin Sanitarny.

Instalacje reflektorów składają się z reflektora i systemu sterowania. W reflektorach okrętowych strumień świetlny ze źródła światła jest przekształcany przez paraboliczny odbłyśnik lustrzany w wąski, mocny strumień świetlny. Źródłami światła są żarówki, aw najpotężniejszych reflektorach sygnalizacyjnych - lampy łukowe. Reflektory lampowe są światłem dalekiego zasięgu i strumieniem. Te pierwsze są instalowane na górnym moście lub platformie marsjańskiej i służą do celów nawigacyjnych i sygnalizacyjnych; można je obracać wokół osi poziomej i pionowej poprzez sterowanie obrotem zdalnie ze sterówki. Reflektory mają mniejszą moc; służą do oświetlania miejsca pracy na pokładzie, molo i burcie statku, a także do celów dekoracyjnych.

Pytania do samokontroli

Wymień główne źródła prądu elektrycznego stosowane na statkach.

Nazwij rodzaj, napięcie i częstotliwość prądu sieci okrętowej.

Jak rozprowadzana jest energia elektryczna na statku?

Jakie znasz główne systemy dystrybucji energii?

A co z obecnymi konsumentami?

Jakie lampy są używane do oświetlenia statków?

Na jakie grupy dzielą się odbiorniki energii elektrycznej ze względu na jej charakter

konsumpcja?

Jaki jest wpływ liczby jednostek na wydajność SPP?

Co wyjaśnia powszechne stosowanie generatorów wałowych?

Wykład 2

Elektrownie okrętowe. Wyposażenie elektrowni okrętowych.

Pod elektrownią rozumie się całość szeregu mechanizmów, maszyn, osprzętu i urządzeń. Na konstrukcję elektrowni składają się silniki napędowe, generatory, rozdzielnia główna z zamontowanym na niej wyposażeniem oraz różne urządzenia pomocnicze. Zazwyczaj elektrownie na statkach znajdują się w maszynowniach.

Źródłami energii elektrycznej na statkach są zarówno prądnice prądu przemiennego, jak i prądu stałego, napędzane silnikami napędowymi (spalinowymi, parowymi lub turbinowymi) oraz akumulatorami.

Generatory wraz z silnikami napędowymi nazywane są jednostkami i ze względu na rodzaj napędu głównego dzielą się na generatory pary, turbogeneratory i generatory diesla. Generatory pary i turbo są instalowane na statkach z elektrowniami parowymi, generatory diesla są instalowane na wszystkich statkach motorowych, a czasami na statkach parowych.

Zgodnie z celem elektrownie okrętowe dzielą się na następujące.

1. Małe elektrownie przeznaczone głównie do oświetlenia statków; moc tych elektrowni z reguły nie przekracza kilkudziesięciu kilowatów. Takie stacje są instalowane na statkach, na których mechanizmy pomocnicze nie są zelektryfikowane, ale mają napęd parowy (na statkach z parowymi silnikami tłokowymi).

2. Stacje elektryczne przeznaczone do zapewnienia działania mechanizmów i urządzeń pomocniczych oraz do oświetlenia statku; moc tych elektrowni może sięgać kilkuset, a nawet tysięcy kilowatów. Takie elektrownie są instalowane na statkach z instalacjami turbin parowych, diesla i turbin gazowych, na których zelektryfikowane są mechanizmy pomocnicze.

3. Stacje elektryczne przeznaczone do zapewnienia pracy instalacji elektrycznej napędu statku, napędu mechanizmów i urządzeń pomocniczych oraz oświetlenia statku; moc takich elektrowni sięga kilku tysięcy kilowatów. Są instalowane na statkach z silnikiem turbo i diesla.

Elektrownie okrętowe instalują zarówno prąd stały, jak i przemienny zgodnie z Regulaminem Rejestru. Przy zastosowaniu prądu stałego możliwe jest płynne sterowanie prędkością obrotową silników elektrycznych w szerokim zakresie, ich zdolnością do przeciążania oraz dużym momentem rozruchowym. Przy zastosowaniu prądu przemiennego zapewniona jest prostota i taniość wykonania silników, ich niewielka waga i gabaryty oraz szereg innych zalet. Ponadto prąd przemienny można przekształcić w różne napięcia.

Używają ich na statkach marynarki wojennej Napięcie prądu stałego 6, 12, 24, 110,220 V I napięcie prądu przemiennego 6, 12, 24, 127, 220, 380 V. Do obwodów elektroenergetycznych dopuszcza się stosowanie napięć do 380 V przy prądzie przemiennym i do 220 V przy prądzie stałym. W obwodach oświetleniowych niezależnie od rodzaju prądu stosuje się napięcie 220 lub 110/127 V, a do oświetlenie niskonapięciowe - 6, 12 i 24 V. Jednocześnie dla cystern, napięcia obwodów oświetleniowych nie mogą przekraczać 110 V prądu stałego i 127 V prądu przemiennego.

Oprócz głównej elektrowni okrętowej zdecydowana większość statków jest wyposażona elektrownia awaryjna zdolne do zasilania i niezbędnego oświetlenia urządzeń kontrolnych statku. Elektrownia awaryjna z reguły posiada własną rozdzielnię, której źródłem zasilania może być generator diesla oraz rzadziej akumulator o odpowiedniej pojemności. Niezależnie od obecności elektrowni awaryjnej, statki określonej kategorii (tankowce, statki pasażerskie, a także statki z zelektryfikowanymi mechanizmami pomocniczymi) muszą być wyposażone w małe oświetlenie awaryjne zasilane specjalną baterią, która włącza się automatycznie, gdy prąd w obwód oświetlenia statku jest przerwany.

Energia elektryczna wytwarzana przez elektrownie okrętowe jest rozprowadzana do odbiorców za pośrednictwem urządzeń dystrybucyjnych, na których skoncentrowane są niezbędne do tego celu przyrządy i aparatura. Do takich urządzeń na statkach należą: rozdzielnice główne, pomocnicze, grupowe, oddzielne i awaryjne.

Jeśli na statku znajdują się wszystkie te urządzenia, z rozdzielnicy głównej energia elektryczna jest rozprowadzana do ekranów wtórnych, z nich do paneli grupowych, z paneli grupowych do indywidualnych, które dostarczają energię elektryczną określonym odbiorcom. Na wielu statkach panele grupowe i indywidualne są zasilane bezpośrednio z rozdzielnicy głównej.

Wszystkie rozdzielnice składają się z metalowej ramy i przymocowanego do niej panelu. Z założenia rozdzielnice są typu otwartego i zamkniętego. Na tablicach typu otwartego wszystkie urządzenia i urządzenia znajdują się z przodu; na rozdzielnicach typu zamkniętego na przedniej stronie umieszczone są tylko elektryczne przyrządy pomiarowe, a z innych przyrządów i aparatów na przedniej stronie wyeksponowane są tylko uchwyty (koła zamachowe, uchwyty), same przyrządy, aparaty i wszystkie części przewodzące prąd są zamontowane z tyłu tarczy. Zgodnie z Regulaminem Rejestru dozwolone jest instalowanie osłon typu zamkniętego tylko na jednostkach pływających po morzu.

Liczba pól na rozdzielnicy głównej jest określona przez liczbę generatorów elektrowni i liczbę odbiorników prądu na statku. Zwykle dla każdego generatora i dla poszczególnych grup odbiorników prądu (obwód zasilania, obwód oświetlenia roboczego, obwód grzewczy itp.) przewidziano niezależny panel, zwany panelem generatora.

Wszystkie generatory są podłączone do wspólnych szyn zbiorczych głównego ekranu. Opony te za pomocą specjalnych urządzeń można podzielić na sekcje w celu umożliwienia ich odłączenia i naprawy podczas pracy elektrowni.

Wszystkie urządzenia instalowane na rozdzielnicy głównej i innych urządzeniach rozdzielczych, zgodnie z ich przeznaczeniem, można podzielić na następujące grupy: łączeniowe, ochronne, elektryczne, statecznikowe, sygnalizacyjne.

Urządzenia przełączające służą do włączania, wyłączania i przełączania. Należą do nich: przełączniki, przełączniki i przełączniki. Za pomocą tych urządzeń można zamykać i otwierać obwody elektryczne. Wszystkie te urządzenia są obliczane dla określonej siły prądu.

Urządzenia bezpieczeństwa służą do ochrony maszyn i przewodów elektrycznych przed nadmiernym przeciążeniem prądowym i innymi zakłóceniami normalnej pracy instalacji elektrycznych. Należą do nich: bezpieczniki (korkowe, płytkowe i rurkowe), wyłączniki i przekaźniki (prąd maksymalny, minimalny i wsteczny).

Działanie bezpieczniki(korkowy, płytkowy i rurkowy) polega na tym, że w obwód włączony jest szeregowo bezpiecznik – przewód o takiej długości i przekroju, że gdy przepływa przez niego prąd powyżej dopuszczalnych norm, topi się on i obwód chronione przez to otwarcie.

Praktyka pokazuje, że bezpieczniki zapewniają zadowalającą ochronę przed zwarciami, ale nie zawsze przed przeciążeniami. Ponadto po zadziałaniu (stopieniu) tych bezpieczników wymagana jest ich całkowita lub częściowa wymiana. Dlatego instalowane są bardziej zaawansowane urządzenia - automatyczne przełączniki i przekaźniki służące do ochrony generatorów i silników elektrycznych przed prądem minimalnym, maksymalnym i wstecznym.

Urządzenia te można dostosować do określonego prądu wyzwalania i po wyzwoleniu można je ponownie włączyć bez wymiany jakichkolwiek części.

Elektryczne przyrządy pomiarowe służą do pomiaru wartości prądu przepływającego przez obwód (jego siły, napięcia, rezystancji itp.). Do głównych elektrycznych przyrządów pomiarowych należą: amperomierze służące do pomiaru natężenia prądu; woltomierze do pomiaru napięcia; omomierze i megaomomierze do pomiaru rezystancji; watomierze do pomiaru mocy; liczniki mierzące ilość zużytej energii.

Jako stateczniki najczęściej na statkach stosowane są reostaty (rozruchowe, balastowe, regulacyjne), które są rezystorem lub zestawem rezystorów z urządzeniem przełączającym. Reostaty rozruchowe służą do ograniczania prądu podczas rozruchu silników elektrycznych; balast - w celu ograniczenia prądu podczas uruchamiania silnika i kontrolowania częstotliwości jego obrotów; nastawcze - do regulacji napięcia generatorów prądu przemiennego i stałego, a także do regulacji prędkości obrotowej silników prądu stałego.

Oprócz sterowania reostatem, w zależności od wyposażenia, sterowanie może być regulatorem, stycznikiem oraz według układu prądnica-silnik i według sposobu oddziaływania na urządzenia - ręczne, półautomatyczne i automatyczne.

Urządzenia sygnalizacyjne służą do ostrzegania personelu obsługi technicznej o odchyleniach od normalnej pracy maszyn elektrycznych, awaryjnych wyłączeniach lub awariach niektórych odcinków obwodu. Najprostszymi i najczęściej spotykanymi urządzeniami sygnalizacyjnymi są elektryczne lampki sygnalizacyjne montowane na tablicach rozdzielczych.

Systemy elektroenergetyczne statku. Elektrownie okrętowe.

system elektroenergetyczny (EES ) to zespół urządzeń przeznaczonych do wytwarzania energii elektrycznej, jej przetwarzania, przesyłania i dystrybucji pomiędzy odbiorcami.

Ze względu na przeznaczenie SEP można podzielić na silniki napędu głównego jednostki pływającej dostarczające energię elektryczną – PED (w elektrowniach z głównym przenoszeniem energii elektrycznej), pomocnicze i specjalne. W zależności od rodzaju prądu wszystkie układy elektroenergetyczne statku dzielą się na AC i DC EPS. Z kolei okrętowe EPS prądu przemiennego można podzielić na układy o częstotliwości standardowej (przemysłowej) - 50 Hz i systemów zasilania wysokiej częstotliwości (zwykle 400 Hz), a także wartością napięcia głównej sieci elektroenergetycznej.

Stosunek mocy do masy statku zależy od całkowitej mocy zainstalowanej odbiorców energii elektrycznej, przeznaczenia statku, a także głównych sposobów zużycia energii zgodnie ze szczególnym przeznaczeniem statku.

Skład EPS statku w ogólnym przypadku obejmuje następujące główne elementy:

− źródła energii elektrycznej , które obejmują wszystkie środki wytwarzania energii elektrycznej: silniki napędowe, generatory elektryczne, źródła prądu chemicznego - baterie;

− urządzenia do konwersji energii . Należą do nich statyczne i maszynowe przetwornice mocy, transformatory;

− rozdzielnice przeznaczone do dystrybucji wytworzonej i przetworzonej energii elektrycznej do odbiorców końcowych. Należą do nich rozdzielnice główne - MSB, które z kolei mogą składać się z odrębnych sekcji specjalistycznych; rozdzielnice - RSH; osłony indywidualnych odbiorców, a także panele kontrolne;

− sieci energetyczne , które są przewodowymi liniami komunikacyjnymi pomiędzy źródłami energii elektrycznej, urządzeniami dystrybucyjnymi a odbiorcami energii elektrycznej. Ogólnie rzecz biorąc, statkowy EPS może składać się z następujących sieci elektrycznych: główna sieć energetyczna, sieci prądu stałego i przemiennego, sieci oświetlenia normalnego i awaryjnego, sieci oświetlenia przenośnego i inne sieci lokalne zgodnie z charakterystyką odbiorców energii elektrycznej (np. sieci zasilające systemy automatyki, sieci specjalne itp.);

− konsumenci energii elektrycznej;

− sterownica, ochrona elektryczna odbiorników i sieci, sygnalizacja.

Organizacyjnie i technicznie rozmieszczone są źródła energii elektrycznej oraz główne urządzenia dystrybucyjne elektrownie okrętowe - SES. Elektrownia okrętowa zwykle obejmuje w swoim składzie: źródła energii elektrycznej; rozdzielnice – sekcje rozdzielnicy głównej oraz rozdzielnice poszczególnych, najważniejszych odbiorców; panele sterujące i monitorujące dla trybów pracy EPS; sprzęt przełączający i ochronny; automatyczne przełączniki; urządzenia do pomiaru, kontroli i regulacji parametrów energii elektrycznej.

Zgodnie z ich głównym celem wszystkie elektrownie okrętowe można podzielić na trzy typy: główne elektrownie - silniki napędowe (PMO) zapewniające energię elektryczną na statkach z napędem elektrycznym; ogólne elektrownie okrętowe - konsumenci głównej elektrowni i zwykli konsumenci statkowi dostarczający energię elektryczną we wszystkich trybach pracy statku; elektrownie awaryjne - zapewnienie pracy poszczególnych, najważniejszych odbiorców w przypadku awarii ogólnych elektrowni okrętowych.

Aby zapewnić maksymalną przeżywalność statku w przypadku awarii awaryjnej, główne i główne elektrownie znajdują się w najbardziej chronionych częściach statku, z reguły w maszynowniach lub bezpośrednio w ich pobliżu. Siłownie awaryjne zlokalizowane są w pomieszczeniach położonych powyżej najwyższego ciągłego pokładu poza szybami maszynowni, z bezpośrednim dostępem do otwartych pokładów statku.

Ze względu na moc zainstalowaną elektrownie słoneczne można podzielić na elektrownie niska moc–250 ÷ 1500 kW ; elektrownie średnia moc– 1500 ÷ 6000 kW ; i elektrownie duża moc– ponad 6000 kW.

Zgodnie z metodą sterowania elektrownie dzielą się na automatyczne i zautomatyzowane ze zdalnym sterowaniem.

Liczba elektrowni na statku zależy od jego głównego przeznaczenia i zasilania, a ich liczba może wynosić od jednej do trzech. Jeśli na statku znajduje się kilka elektrowni, ich nazwy zwykle pochodzą od lokalizacji głównych źródeł energii elektrycznej. Na przykład na statku z dwiema elektrowniami nazywają się nosowy I rufa Lub elektrownie lewicy I sterburta ; jeśli na statku znajdują się trzy elektrownie, nazywa się je nosowy, środek I rufa czy elektrownie lewa, prawa strona I środek.

Elektrownia okrętowa (SEPP) to złożony kompleks techniczny składający się z różnego rodzaju urządzeń elektrycznych, który zapewnia procesy wytwarzania i dystrybucji energii elektrycznej między odbiornikami, które przetwarzają energię elektryczną na inne rodzaje energii (mechaniczną, cieplną, świetlną, chemiczną itp.) .

Skład elektrowni okrętowej obejmuje:

system elektroenergetyczny statku (SEES);

ogólne okrętowe odbiorniki energii elektrycznej;

instalacja elektryczna wioślarska (GEM),

Strukturę SEEA pokazano na ryc. 1.1.

SEEA posiada wszystkie właściwości systemu, jednakże w dalszej części opisu stosowana jest ogólnie przyjęta terminologia w odniesieniu do okrętowych kompleksów elektrycznych, systemów i instalacji.

SEPS obejmuje jedną lub więcej elektrowni okrętowych (SES) i sieci dystrybucji statków.

SES zwany kompleksem technicznym, składający się ze źródeł energii elektrycznej i rozdzielnicy głównej (MSB), którego głównym celem jest wytwarzanie energii elektrycznej o wymaganej ilości i jakości we wszystkich trybach pracy statku.

Elektrownie okrętowe są podzielone na podstawowe, awaryjne i specjalne. Główny Elektrownia słoneczna zaopatruje odbiorniki ogólnostatkowe w energię elektryczną we wszystkich trybach pracy statku, w tym w sytuacjach awaryjnych (pożar, dziura). nagły wypadek SES dostarcza zasilanie tylko do odbiorników krytycznych w przypadku awarii głównego.

Specjalny SES może być stosowany na statkach do zasilania kompleksów technologicznych (przetwórnia ryb, platforma wiertnicza itp.). Do specjalnych należą SES, które zasilają instalacje elektryczne napędu. W nich źródła energii elektrycznej są połączone z tarczą napędu elektrycznego (SHED).

Jeśli SES jednocześnie dostarcza energię elektryczną do PED i ogólnych odbiorników okrętowych, wówczas w takim przypadku system elektroenergetyczny statku jest zwykle nazywany pojedynczym.

Sieci dystrybucji energii elektrycznej składać się z:

Tablice rozdzielcze elektryczne (RShch);

Kablowe linie przesyłowe przesyłające energię elektryczną ze źródeł lub tablic rozdzielczych (PS) do odbiorników;

Przetwornice mocy, które dostarczają zasilanie do sieci lokalnych, takich jak przenośna sieć oświetlenia roboczego, sieć rozgłoszeniowa itp.

W większości przypadków ruch statku zapewniają silniki główne (diesle, turbiny), które są częścią głównego zespołu napędowego statku (GPU). Na wielu statkach do różnych celów, aby zapewnić ruch statku, stosowana jest elektryczna instalacja napędowa (PPP), która jest częścią SEPP.

Na statkach z elektrownią ruch zapewnia działanie silników elektrycznych napędu (PM), które są zasilane albo ze specjalnej elektrowni, albo z głównej elektrowni.

SEES ze względu na rodzaj powiązania z główną elektrownią statku można podzielić na:

autonomiczne SEES, które nie mają bezpośredniego połączenia z GLEU;

SEES z przystawką odbioru mocy firmy GLEU;

Zunifikowane WIDZENIE.

Klasyfikacja SEES według rodzaju połączenia z główną elektrownią statku pokazano na ryc. 1.2.

Ryż. 1.2. Klasyfikacja SEES według rodzaju połączenia z GLEU

W autonomicznych SEES energia elektryczna do zasilania odbiorników jest generowana przez autonomiczne źródła energii elektrycznej, z reguły turbogeneratory lub generatory diesla.

Oprócz autonomicznych źródeł energii elektrycznej, struktura SEES z przystawką odbioru mocy z GLEU obejmuje zespoły prądotwórcze wykorzystujące moc silnika głównego do wytwarzania energii elektrycznej. Do takich instalacji zalicza się instalacje prądnicowe (VGU) oraz instalacje utylizacyjne. W VGU energia elektryczna jest wytwarzana przez prądnice wałowe (SH) napędzane bezpośrednio przez prądnicę główną. W zakładach utylizacji stosuje się generatory utylizacyjne z turbiną parową lub gazową. Do uzyskania pary w kotłach odzysknicowych wykorzystuje się ciepło gazów spalinowych (odlotowych) silnika głównego. Gazowe generatory użytkowe napędzane są ciśnieniem spalin silnika głównego.

W przeciwieństwie do VGU, turbogeneratory użytkowe mają ograniczone zastosowanie na nowoczesnych statkach. Wynika to przede wszystkim z małej wydajności zakładu recyklingu.

VSU produkują bezpośredni odbiór mocy z elektrowni, zakłady utylizacji - pośrednio.

W zunifikowanym SEPS-ie wytwarzana energia elektryczna jest przeznaczana na ogólne potrzeby statku oraz zapewnienie ruchu statku.

Elektrownia okrętowa wytwarza energię elektryczną o wymaganych parametrach i rozprowadza ją wśród odbiorców statku zgodnie z trybami pracy statku. Musi zapewniać nieprzerwane dostawy wysokiej jakości energii elektrycznej do wszystkich krytycznych odbiorców we wszystkich trybach pracy statku oraz spełniać wymagania dotyczące prostoty, łatwości konserwacji, wysokiej niezawodności przy możliwie najniższych kosztach początkowych, masie, wymiarach i kosztach eksploatacji.

Ze względu na przeznaczenie elektrownie okrętowe dzielą się na główne, ogólne i awaryjne. Główne elektrownie dostarczają energię elektryczną do silników napędowych statków napędzanych silnikiem Diesla i są częścią elektrowni napędowych. Na niektórych statkach wyposażonych w DUEP można zapewnić częściowy lub pełny odbiór mocy z głównej elektrowni do innych odbiorców na statku.

Elektrownia okrętowa (ogólnego przeznaczenia) wytwarza energię elektryczną do zasilania wszystkich odbiorców statków we wszystkich głównych trybach eksploatacji statku.

Elektrownia awaryjna dostarcza energię elektryczną do ograniczonej liczby żywotnych odbiorców w przypadku awarii elektrowni okrętowej.

Ze względu na rodzaj prądu elektrownie okrętowe dzielą się na elektrownie prądu przemiennego i prądu stałego.

Prawie wszystkie mechanizmy pomocnicze statków morskich są napędzane elektrycznie. Z reguły pompy, wentylatory, sprężarki itp. są napędzane silnikami elektrycznymi, zarówno obsługującymi elektrownię, jak i systemy okrętowe oraz inne potrzeby. Na statkach morskich szeroko stosowane są napędzane elektrycznie mechanizmy urządzeń okrętowych: wciągarki i dźwigi towarowe, windy kotwiczne, kabestany cumownicze, wciągarki do łodzi itp. Elektrohydrauliczne z reguły są silnikami przekładni kierowniczej. W ostatnich latach coraz częściej stosuje się wciągarki hydrauliczne, dźwigi, windy kotwiczne itp. Urządzenia hydrauliczne tych mechanizmów, jak również zmechanizowane zamykanie ładowni obsługiwane są przez elektryczne pompy olejowe.

Tak więc zarówno na statkach, jak i na statkach z innymi typami instalacji prawie wszystkie mechanizmy pomocnicze są odbiorcami energii elektrycznej. Tylko pompy z turbodoładowaniem na statkach z turbiną parową są napędzane przez turbinę parową. Inne mechanizmy parowe stosowane na statkach marynarki wojennej z reguły są albo w stanie gotowości, albo działają przez stosunkowo krótki czas. W związku z tym na tankowcach często stosuje się turbodoładowane pompy ładunkowe i tłokowe parowe pompy odpędzające, które działają tylko w okresie rozładunku, a także inne krótkotrwałe mechanizmy parowe, takie jak windy kotwiczne i wciągarki do węży.

W celu zapewnienia działania wszystkich pomocniczych urządzeń i układów elektrycznych niezbędnych do utrzymania stanu eksploatacyjnego statku i normalnych warunków życia na nim, w ramach elektrowni okrętowej przewidziano silniki pomocnicze. Napędzają one generatory prądu elektrycznego, które zasilają elektrownię okrętową zlokalizowaną w samej maszynowni. Oprócz tych celów energia elektryczna jest niezbędna do zapewnienia bezpieczeństwa statku i ludzi w różnych sytuacjach awaryjnych.

Główne źródło energii elektrycznej musi składać się z co najmniej dwóch generatorów. Moc prądnic powinna być taka, aby przy zatrzymaniu jednego z nich wystarczyło do zasilania urządzeń i układów zapewniających normalne warunki pracy dla ruchu i bezpieczeństwa statku, a także przy zachowaniu minimum komfortu dla załogi i pasażerowie. Należy zapewnić działanie urządzeń i systemów do gotowania, ogrzewania, domowych lodówek i sztucznej wentylacji, zaopatrzenie w świeżą wodę i wodę na potrzeby sanitarne. W przypadku awarii jednego z generatorów lub podstawowego źródła energii, pozostałe muszą zapewnić działanie urządzeń i układów elektrycznych niezbędnych do uruchomienia głównych mechanizmów, gdy statek nie jest w stanie roboczym.

Na statkach z turbiną parową generatory elektrowni okrętowej są napędzane przez pomocnicze turbiny parowe. Z reguły turbogeneratory pomocnicze wykorzystują parę wodną o takich samych parametrach jak turboprzekładnia główna. Turbina parowa napędza generator poprzez jednostopniową przekładnię i posiada niezależny skraplacz. Jako przykład możemy przytoczyć parametry domowego turbogeneratora o mocy 600 kW. Prędkość obrotowa turbiny wynosi 8,5 tys. obr./min, a generator 1 tys. obr./min. Turbina posiada siedem aktywnych stopni ciśnieniowych.

W przypadku turbogeneratorów można również zastosować parę z kotłów pomocniczych, zużycie pary w tym przypadku wynosi 7-9 kg / kWh. Na statkach z instalacjami turbin gazowych obciążenie elektrowni mogą zapewniać generatory turbin gazowych.

Na statkach motorowych silnikami napędzającymi generatory są głównie średnio- i wysokoobrotowe silniki wysokoprężne z bezpośrednim przekazywaniem mocy do generatora o łącznej mocy do 1000 kW lub większej.

Do wytwarzania energii elektrycznej często wykorzystuje się energię z jednostki napędowej do generatora wałowego. W obecności generatora wałowego pomocnicze generatory diesla nie działają w trybie pracy. Zwiększa to zasoby generatorów diesla i oszczędza paliwo podczas pracy. Wskazane jest stosowanie prądnic wałowych w przypadkach, gdy silnik główny pracuje przez długi czas na stałym, zbliżonym do nominalnego, mało zmieniającym się trybie (przy wysokim procencie czasu pracy). Podczas instalowania generatora wałowego konieczne jest, aby w przypadku spadku prędkości obrotowej wału poniżej 80% prędkości znamionowej został on automatycznie odłączony od rozdzielnicy i włączony zapasowy generator diesla, aby zapewnić odbiorcom energię elektryczną w trybie pracy. Wyłączenie generatorów wałowych i włączenie rezerwowego generatora diesla zajmuje 10–15 sekund, dlatego w celu nieprzerwanego zasilania odbiorców, którzy nie pozwalają na jego przerwanie (sterowanie, alarm, automatyka itp.), Powinieneś mieć akumulator buforowy automatycznie włączający sieć elektryczną.

Obciążenie elektrowni w trybie pracy może być również zapewnione energią elektryczną z turbogeneratora użytkowego na statkach z silnikiem Diesla o mocy silnika głównego powyżej 10 tys. kW. Możliwe jest jednak pełne zaspokojenie potrzeb jednostki pływającej w trybie parowym i elektrycznym poprzez układy utylizacji o mocy silnika głównego powyżej 15 tys. kW (dla trybu co najmniej 90% wartości nominalnej). Dla typowych turbogeneratorów odpadów morskich przyjmuje się następujące parametry wyjściowe: ciśnienie pary w separatorze 0,6 MPa, ciśnienie pary przegrzanej 0,5 MPa, a jej temperatura 255-285°C, ciśnienie w skraplaczu 0,005-0,006 MPa. Na podstawie doświadczeń eksploatacji turbogeneratorów odpadowych na statkach można wyciągnąć następujące wnioski:

- równoległa praca turbogeneratora i generatora diesla jest znacznie bardziej ekonomiczna i niezawodna niż praca turbogeneratora z kotłów utylitarnych i pomocniczych;
- bardziej wydajna równoległa praca turbogeneratora i prądnicy wałowej, ponieważ ten ostatni może dostarczyć dowolną, najmniejszą, brakującą moc;
- równoległa praca turbogeneratora z kotłów utylizacji i kotłów pomocniczych jest wygodna tylko podczas mycia zbiorników, podczas spalania odpadów paliwowych i wytwarzania gazów obojętnych w ruchu.

Dla większości statków transportowych zastosowanie turbogeneratorów użytkowych do zapewnienia obciążenia elektrowni okrętowej jest możliwe począwszy od mocy około 7 tys. kW dla średnioobrotowych silników wysokoprężnych, około 10 tys. przedmuch zaworów przepływowych (firmy Burmeister i Wein) oraz 15 tys. kW dla wolnoobrotowych silników Diesla z przedmuchem konturowym (firmy MAN i Sulzer).

Z reguły na nowych statkach do transportu ładunków ze śrubą napędową o stałym skoku instaluje się 3-4 generatory diesla, a jeśli pozwala na to moc, to 2-3 generatory diesla i turbogenerator odpadowy. W obecności śmigieł o regulowanym skoku zainstalowane są 2 (rzadko 3) generatory diesla i generator wałowy.

Na statkach z turbinami parowymi elektrownia często składa się z dwóch turbogeneratorów, z których jeden jest rezerwowy, oraz generatora diesla, który pracuje podczas cumowania statku, gdy mechanizmy ładunkowe statku nie pracują, a kotły nie pracują.

Źródłami energii elektrycznej na statkach są prądnice prądu przemiennego lub stałego napędzane silnikami podstawowymi (silniki i turbiny parowe, silniki spalinowe) oraz akumulatory. Generatory prądu montowane wraz z silnikami pierwotnymi na tej samej ramie fundamentowej nazywane są zespołami elektrycznymi i ze względu na rodzaj silnika podstawowego dzielą się na generatory pary, turbogeneratory i generatory diesla.

W skład siłowni okrętowej oprócz zespołów elektrycznych wchodzą rozdzielnice główne i pomocnicze wraz z umieszczonymi na nich urządzeniami, przyrządami i różnymi urządzeniami pomocniczymi. Elektrownia zwykle znajduje się w maszynowni statku lub w specjalnym przedziale w pobliżu maszynowni.

Ze względu na przeznaczenie elektrownie okrętowe dzielą się na główne, pomocnicze i oświetleniowe. Główne elektrownie są instalowane na statkach z silnikami napędowymi elektrycznymi (statki z turbodoładowaniem i statkami z silnikiem wysokoprężnym) jako silnikami głównymi. Takie stacje służą do zapewnienia ruchu statku, napędzania mechanizmów i urządzeń pomocniczych, oświetlania statku i zasilania domowych urządzeń elektrycznych. Osiągają moc kilku tysięcy kilowatów.

Elektrownie pomocnicze są instalowane na statkach z instalacjami turbin parowych, diesla i turbin gazowych (statki turbo, statki motorowe itp.). Mają one na celu zapewnienie działania mechanizmów i urządzeń pomocniczych, a także oświetlenie statku. Moc takich elektrowni sięga kilkuset, a nawet tysięcy kilowatów.

Elektrownie oświetleniowe są instalowane na małych statkach z napędem parowym mechanizmów pomocniczych i służą głównie do oświetlenia statku. Moc tych elektrowni z reguły nie przekracza kilkudziesięciu kilowatów.

Elektrownie okrętowe zgodnie z Regulaminem Rejestru ZSRR mogą być prądem stałym o napięciu 6, 12,24, 110 i 220 V oraz prądem przemiennym o napięciu 6, 12, 24, 127, 220 i 380 V. W sieciach zasilających dozwolone jest stosowanie napięć do 220 V przy prądzie stałym i do 380 V przy prądzie przemiennym. Do sieci oświetleniowych, niezależnie od rodzaju prądu, stosuje się napięcie 220 lub 110/127 V, a do oświetlenia niskonapięciowego - 6, 12 i 24 V. Na tankowcach i tankowcach napięcie sieci oświetleniowej nie powinno przekraczać 110 V przy prądzie stałym i 127 V przy prądzie zmiennym.

Na statkach stosuje się silniki elektryczne prądu stałego i przemiennego. Zastosowanie prądu stałego pozwala płynnie regulować częstotliwość obrotów silników elektrycznych w szerokim zakresie, pozwala na ich przeciążenie i wysoki moment rozruchowy. Dlatego silniki prądu stałego są stosowane na statkach do napędzania maszyn pokładowych, urządzeń sterowych i niektórych maszyn pomocniczych w maszynowni. Silniki prądu przemiennego (zwłaszcza asynchroniczne) mają jednak większą przewagę, co wyjaśnia obecną tendencję ich powszechnego wprowadzania na statki morskie (zob. § 24).

I tak np. asynchroniczne silniki elektryczne z wirnikiem klatkowym, produkowane w wersjach wodoszczelnych i bryzgoszczelnych na napięcie 380/220 V, mogą być stosowane zarówno jako silniki napędowe, jak i do napędzania mechanizmów pokładowych.

Oprócz głównej elektrowni większość statków posiada niezależną stację awaryjną zasilaną z awaryjnego generatora diesla i przeznaczoną do zasilania i oświetlenia przyrządów kontrolnych statku i głównych pomocniczych mechanizmów elektrycznych w przypadku awarii głównego zespołu elektrycznego.

Na niektórych typach statków (zbiornikowce, statki pasażerskie itp.) wraz z elektrownią awaryjną instalowane są specjalne baterie do małego oświetlenia awaryjnego, które włączają się automatycznie w przypadku awarii prądu w sieci oświetleniowej statku.

Rozdzielnica główna (MSB) elektrowni okrętowej składa się z metalowej ramy i przymocowanego do niej jednego lub więcej paneli, przeznaczonych do umieszczania na nich urządzeń. Liczba paneli na ramie tarczy jest określona przez liczbę generatorów prądu i liczbę odbiorników prądu na statku.

Zgodnie z Regulaminem Rejestru ZSRR na statkach morskich wolno instalować wyłącznie rozdzielnice typu zamkniętego. Tarcze takie wyróżniają się tym, że na tablicach ich przednią stroną umieszczane są wyłącznie elektryczne przyrządy pomiarowe oraz uchwyty sterownicze do innych urządzeń i urządzeń, które wraz z częściami przewodzącymi prąd i oponami montowane są z tyłu tarczy. Wszystkie generatory elektryczne są podłączone do ogólnych prefabrykowanych tablic rozdzielnicy głównej, które są podzielone na oddzielne sekcje w celu umożliwienia wyłączenia i naprawy podczas pracy elektrowni. Do urządzeń rozdzielczych zalicza się również pola drugorzędne, grupowe i indywidualne, rozmieszczone na wzór rozdzielnicy głównej.