Întreținerea centralelor electrice de nave și a rețelelor electrice. Centrală electrică a navei Întrebări de autotest

Consumatorii de energie electrică pe nave.

Statii electrice pe nava termica, i.e. sursele de energie mecanică sunt motoarele termice - motoarele cu ardere internă și turbinele cu abur (gaz).

Pe nave, motoarele cu ardere internă, atât auxiliare, cât și principale, sunt folosite aproape exclusiv pentru a antrena generatoare electrice. În al doilea caz, puterea este preluată de la motorul principal cu ardere internă direct de la arborele său cotit sau de la angrenajul principal, mai rar de la linia arborelui.

Pe baza compoziției lor, SES pot fi împărțite în surse autonome, mixte și cu surse unice de energie mecanică și electrică.

Centralele solare autonome au doar generatoare diesel sau turbo, de obicei de același tip și aceeași putere.

Centralele solare mixte includ unități cu surse diferite, de exemplu, generatoare diesel și generatoare cu arbore sau generatoare diesel și turbogeneratoare de termoficare. Centralele solare mixte, constând din generatoare diesel și generatoare cu arbore, sunt utilizate pe scară largă pe traulele de tonaj mediu și mare. Centralele solare mixte, inclusiv diesel și turbogeneratoare cu extracție controlată a aburului, sunt utilizate pe vasele de procesare a peștelui.

Un exemplu de centrală solară cu surse unificate de energie mecanică și electrică pot fi centralele electrice ale navelor pe care generatoarele de arbore sunt principala sursă de energie electrică (traulere „Pulkovo Meridian”, „Antarctica”, „Moonsund”, etc.) .

Principalele motoare cu ardere internă sunt surse unice de energie mecanică pentru nevoile de propulsie a navei și pentru generatoarele cu arbore de antrenare. Tipul de centrală solară luată în considerare include și centralele electrice ale navelor de pescuit cu transmisii electrice principale. Pe astfel de nave, principalele generatoare diesel furnizează energie electrică motoarelor electrice de propulsie și consumatorilor electrici generali ai navei.

Tip de curent electric. SES ar trebui să se distingă și prin tipul de curent. Toate navele moderne sunt echipate cu SES de curent alternativ. Centralele electrice care încorporează surse atât de curent alternativ, cât și de curent continuu sunt relativ rare, doar pe navele cu transmisii electrice principale în curent continuu și o rețea generală de curent alternativ de navă. Varietățile de centrale solare de acest tip includ centrale cu două tipuri de generatoare diesel: curent continuu pentru a alimenta motoarele cu elice și curent alternativ pentru a alimenta rețeaua electrică generală a navei.

Frecvența și tensiunea curentului alternativ în centralele solare. SES-ul flotei interne de pescuit utilizează o frecvență standard a curentului generat - 50 Hz. Pe navele construite în străinătate puteți găsi SES cu o frecvență de 60 Hz.

Frecvența standard de 50 Hz determină și viteza standard de rotație a generatoarelor electrice. În funcție de numărul de perechi de poli de generatoare electrice, frecvența lor de rotație sincronă este:

Număr de perechi de poli 2 3 4 5 6

Viteza de rotație, min" 1:

la 50N z 1500 1000 750 600 500

la 60 H z 1800 1200 900 720 600

Cele mai răspândite pe nave sunt unitățile cu viteză de rotație P g = 500 și P g = 750 min" 1 și unități de mare viteză P g = 1000 ... 1500 min" 1 se întâlnesc mult mai rar și, de regulă, pe nave de pescuit relativ mici.

Tensiunea în rețelele electrice de putere este de 380 V și mult mai rar de 220 V, la iluminat 220 sau 127 V. La navele cu transmisii electrice principale de curent alternativ se folosesc și tensiuni mai mari. De exemplu, pe traulerul „Natalya Kovshova” tensiunea la bornele generatoarelor principale U= 2000 V. Această tensiune este furnizată și motorului principal. Pentru alți consumatori ai rețelei electrice, tensiunea curentă este transformată în U= 380 V, pentru iluminare până la U=220 V.

Utilizarea unei tensiuni mai mari la același consum de putere determină o scădere a puterii curentului și face posibilă reducerea secțiunii transversale a cablurilor și, în consecință, a greutății acestora și a greutății aparatului de comutare.

În funcție de scopul lor funcțional, consumatorii de energie electrică de pe nave pot fi împărțiți în trei grupuri: consumatori generali de nave, consumatori de centrale electrice și consumatori în scopuri comerciale și industriale.

În centralele electrice de nave DC, tensiunea este limitată la 220V. Excepție este SES-ul navelor echipate cu transmisii electrice principale de curent continuu, unde tensiunea poate fi de câteva ori mai mare.

După scop funcțional, consumatorii de energie electrică pe nave pot fi împărțite în trei grupe:

Prima grupă include motoare electrice pentru mecanismele de punte, pompe și ventilatoare ale sistemelor de nave, consumatori de uz casnic, echipamente de navigație și comunicații;

Al doilea grup de consumatori include motoare electrice de pompe, compresoare, ventilatoare care deservesc sistemele SEU, consumatorii sistemelor de automatizare, controlul și monitorizarea funcționării SEU;

A treia grupă include: motoare electrice ale mecanismelor de pescuit, unități frigorifice: motoare electrice și echipamente de automatizare a mașinilor;

Timpul de comutare, durata de funcționare continuă, cantitatea de curent consumată și natura sarcinii fiecărui consumator sunt determinate de mulți factori aleatori. Prin urmare, sarcina electrică a SES la un moment dat este o variabilă aleatorie, iar modificările acesteia în timp sunt un proces aleator de încărcare a centralei electrice. Din păcate, informațiile despre procesele de încărcare aleatorie în principalele moduri de funcționare, chiar și pentru cele mai comune nave, sunt foarte limitate.

Generatoare cu arbore de uz general a apărut ca urmare a dezvoltării ulterioare a ideii de utilizare a rezervei de putere a principalelor motoare cu ardere internă pentru producerea de energie electrică. Atunci când se lucrează cu traule de fund, plase pungă, plase în derivă și sisteme cu paragate, principalele motoare cu ardere internă au o rezervă de putere semnificativă pentru o lungă perioadă de timp.

Utilizarea rezervei naturale de putere a principalelor motoare cu ardere internă la rotirea generatoarelor cu arbore vă permite să economisiți o parte din durata de viață a motoarelor auxiliare cu ardere internă, să creșteți sarcina pe motoarele principale și, datorită eficienței mai mari decât generatoarele diesel, să economisiți oarecare cantitate de combustibil sau măcar reducerea costurilor de exploatare la rubrica „combustibil” datorită funcționării principalelor motoare cu ardere internă pe combustibil greu.

Durata relativ mare a modurilor, s-ar părea, ne permite să mizăm pe un efect foarte vizibil din utilizarea generatoarelor de arbore în scopuri generale ale navelor. Din păcate, în condițiile reale de funcționare ale navelor, acesta se pierde în mare parte din cauza naturii aleatorii a spectrelor de sarcină ale principalelor motoare cu ardere internă și, în consecință, a rezervei de putere și a consumului de energie electrică pe navă.

Eficiența schemei SES cu priză de putere depinde nu numai de cantitatea de rezervă de putere a motorului principal cu ardere internă, ci și de nivelul consumului de energie electrică în același moment. Având în vedere natura aleatorie a distribuției rezervei, sunt evidente situațiile când rezerva de putere a motorului principal cu ardere internă Np fie mai mult sau mai puțin consum de energie electrică . Egalitatea poate fi privită doar ca un eveniment contingent.

Lăsând deoparte întrebarea despre modul de distribuire a sarcinilor între generatorul cu puț și unitățile autonome ale centralei solare, putem estima cantitatea maximă de energie electrică care poate fi obținută de la generatorul cu puț în condițiile de pescuit ale unui trauler și ponderea acesteia în bilanțul energetic al centralei solare.

Când se utilizează generatoare cu arbore ca sursă principală de energie electrică pe nave, este necesar să se respecte o serie de cerințe ale Registrului:

Dacă vreo sursă de energie electrică se defectează, cele rămase trebuie să furnizeze energie consumatorilor responsabili în orice condiții de navigație;

Când iese și este construită orice sursă principală de energie electrică cu o unitate independentă, trebuie să fie posibilă activarea SPP.

Echipament electric al navei cuprinde sistemul electric de alimentare a navei(VEDE) și consumatori(receptorii) energiei electrice pe care o generează. SEES include centrala electrica a navei(surse de energie electrică și tablou principal de distribuție) și rețeaua electrică a navei, inclusiv liniile electrice cu tablouri de distributie.

Înainte de cel de-al Doilea Război Mondial, navele foloseau în principal curent continuu, iar acum, datorită progreselor în dezvoltarea ingineriei electrice a navelor și creării de echipamente electrice fiabile, folosind curent alternativ, a devenit posibilă utilizarea curentului alternativ de 220-380 V cu o frecvență de 50 Hz ca principală.

Deși motoarele electrice cu curent continuu au o serie de avantaje (reglare mai simplă și mai lină pe o gamă largă de viteze de rotație, schimbare rapidă a sensului de rotație, permisiunea unor suprasarcini mari), este mai profitabil să instalați mașini cu curent alternativ pe nave, deoarece acestea sunt mai mici. în dimensiune și greutate, și au o eficiență mai mare, mai simplu în design, mai fiabil și mai ieftin. În plus, masa cablurilor de pe rețeaua AC a navei este mai mică decât cea a DC; Cu curent alternativ este mai ușor să furnizați energie de la mal. Un avantaj important este, de asemenea, un risc mai mic de incendiu și explozie, deoarece mașinile cu curent alternativ nu au un comutator unde de obicei apar scântei.

O importanță deosebită este echipamentul electric de pe navele cu propulsie electrică, în care elicea este rotită de un motor electric care primește curent de la un generator antrenat de o turbină (abur sau gaz) sau motor diesel. Pe aceste nave, numite nave turbo-electrice sau nave diesel-electrice, puterea instalaţiilor electrice de propulsie ajunge la câteva zeci de mii de kilowaţi. Atunci când se fabrică și se instalează echipamente electrice, este necesar să se țină cont de particularitățile funcționării acestuia pe o navă - în condiții de mare - vibrații, tanare, scuturare a cocii de la impactul valurilor, umiditatea ridicată și salinitatea aerului, prezența uleiului. și vapori de ulei în sălile mașinilor și în alte încăperi etc. Prin urmare, se fabrică echipamente electrice pentru nave în design marin, care este semnificativ diferit de cel industrial obișnuit.

Echipamentul electric al navei principale trebuie să aibă fiabilitate ridicată a funcționării în condițiile navei, rezistență la coroziune, rezistență la vibrații și capacitatea de a funcționa cu ruliu pe termen lung până la 15° și trim până la 5°, cu rulare până la 22,5° față de verticală cu o perioadă de rulare de 7-9 s (echipamentele electrice de urgență trebuie să reziste la călcâiul pe termen lung până la 22,5° și tăierea până la 10°). Trebuie să funcționeze în mod fiabil la o umiditate relativă de până la 98% la o temperatură de 23-27 ° C și să reziste la fluctuațiile de temperatură ambiantă de la -30 ° la +45 0 C. Materialele izolante sunt impuse cerințe foarte mari: acestea trebuie să fie rezistent la apă și ulei, non-higroscopic și neinflamabil.

Mecanismele electrice ale navei și alte echipamente electrice, în funcție de locația lor, sunt fabricate în deschis neprotejat, închis protejat, rezistent la stropire, impermeabil, ermetic(în zonele inundate) sau design rezistent la explozie. Sunt impuse cerințe deosebit de stricte asupra echipamentelor electrice ale navelor care navighează la tropice, de exemplu. în condiţii de temperatură ridicată şi umiditate ridicată.

Echipamentul electric marin, ca orice alt echipament de pe nave, trebuie să fie ușor și ieftin.

Centrala electrica a navei. Navele marine sunt echipate cu centrale electrice care furnizează curent electric motoarelor electrice de diferite mecanisme auxiliare, mecanisme de sisteme și dispozitive, dispozitive de control și comunicare, dispozitive de iluminat și încălzire etc. Există centrale electrice de navă de putere mică (200-500 kW). ), putere medie (500-2000 kW) și putere mare (peste 2000 kW). Pe navele maritime de pasageri, navele mari de cercetare și bazele de pescuit, puterea centralelor electrice ajunge la 6000 kW sau mai mult.

Generatoarele, bateriile și convertoarele de energie electrică sunt folosite ca surse de energie electrică pe nave.

Principalele surse de energie electrică de pe nave sunt generatoarele electrice (AC sau DC), care sunt antrenate de turbine cu abur (sau cu gaz) (turbine generatoare sau turbine cu gaz) montate pe același cadru, sau de motoare cu ardere internă (generatoare diesel), sau prin arbore (generatoare de arbore).

Turbogeneratoarele sunt mai fiabile decât generatoarele diesel, au greutate, dimensiuni și durată de viață a motorului mai mari, dar sunt asociate cu funcționarea cazanelor și pornirea lor durează mai mult. În acest sens, generatoarele diesel sunt de preferat pentru că sunt rapid la pornire și autonome, dar au o durată de viață semnificativ mai scurtă. Motoarele diesel cu o viteză de rotație de 500-750 rpm sunt de obicei folosite pentru a antrena generatoarele diesel (pentru generatoarele diesel de urgență - 1500 rpm).

În funcție de scopul lor, generatoarele electrice de nave sunt împărțite în principale, de rezervă, parcare și de urgență. Generatoare principale de energie destinat Pentru surse de alimentare pentru a livra consumatorii electrici în timpul navigării și în alte moduri de operare intensă a navei - atunci când staționează în timpul operațiunilor de încărcare, acostare și dezancorare. Generatoare de energie de rezervă sunt necesare în caz de defecțiune a generatorului principal atunci când nava navighează într-o zonă periculoasă - la trecerea prin canale, blocaje sau în timpul acostării. Mic la putere parcare generatoare electrice servesc la alimentarea consumatorilor navelor în timpul acostării, când încărcătura și alte mecanisme care consumă multă energie nu funcționează.

Pe navele cu turbină cu abur, turbogeneratoarele sunt atât generatoarele principale, cât și de rezervă; pe navele cu motor se folosesc generatoare diesel. Uneori, pe navele cu un sistem de boiler care funcționează pe căldura gazelor de eșapament (cazan de recuperare), pe lângă generatoarele diesel, este instalat un turbogenerator în funcțiune. Generatoarele diesel sunt de obicei folosite ca generatoare de parcare.

Orez. 8.1. Secționarea barelor colectoare ale tablourilor de distribuție a centralelor electrice pentru funcționarea în paralel și separată a generatoarelor

Generatoarele principale, de rezervă și de rezervă formează centrala electrică principală a navei, de obicei situată pe navele de transport în MKO și, mai rar, într-un compartiment separat. La centralele electrice ale navelor se folosește funcționarea în paralel a generatoarelor, dar pentru o mai mare fiabilitate și manevrabilitate oferă posibilitatea secţionare, acestea. operarea separată a fiecărui generator de navă pentru un anumit grup de consumatori. Funcționarea în paralel se recurge la cele mai critice momente, de exemplu, la trecerea canalelor, acostarea etc., când chiar și întreruperile de scurtă durată ale alimentării cu energie sunt inacceptabile; a separa – în cazul defecțiunilor și reparațiilor preventive ale tabloului principal. Secționarea se realizează prin împărțirea barelor colectoare ale dispozitivelor de distribuție în secțiuni folosind întrerupătoare speciale (Fig. 10.1).

Pentru a determina puterea unei centrale electrice de nave, acestea sunt tabel de încărcare.În acest caz, numărul și puterea generatoarelor sunt selectate astfel încât în fiecare mod să se asigure cea mai completă sarcină a generatoarelor și, dacă este necesar, o rezervă. Ei încearcă întotdeauna să reducă numărul de generatoare la minimum, cu toate acestea, conform Regulilor Registrului URSS, numărul total de generatoare de la centrala electrică principală nu poate fi mai mic de două (inclusiv o rezervă).

Generatoare de energie de urgență instalat pe toate navele autopropulsate, cu excepția navelor a căror principală sursă de energie electrică sunt bateriile, cu condiția ca cel puțin unul dintre bateriile instalate să îndeplinească cerințele pentru o sursă de urgență în ceea ce privește capacitatea și amplasarea. Acestea sunt necesare pentru alimentarea consumatorilor care funcționează în regim de urgență (iluminat de urgență, stație radio, proiectoare, sistem de alarmă, echipamente de stingere a incendiilor și de drenaj, acționare electrică a direcției etc.), în cazul în care centrala electrică principală se defectează. Prin urmare, generatoarele de urgență, care sunt de obicei generatoare diesel, sunt instalate într-o cameră separată cu acces la puntea deschisă - deasupra punții pereților etanși și în afara puțului MKO. Puterea unui generator diesel de urgență nu depășește de obicei 100 kW, iar alimentarea cu combustibil, conform Regulilor Registrului, trebuie să fie suficientă pentru funcționarea continuă a generatorului timp de 36 de ore pentru navele de pasageri și navele similare, zona de navigație nelimitată și limitată I și 18 ore pentru navele de marfă cu capacitate brută 300 reg. t sau mai multe din aceleași zone de navigație. Pentru navele din zona de navigație limitată II și III, precum și pentru navele de marfă cu un tonaj brut mai mic de 300 de tonaj brut. t această perioadă de timp este redusă.

Generatorul diesel de urgență este pornit și sarcina este acceptată automat (din baterie) când tensiunea de pe magistralele centralei principale dispare timp de cel mult 45 s. Pe unele nave, sursa de alimentare de urgență este o baterie reîncărcabilă, a cărei capacitate trebuie să fie suficientă pentru a funcționa iluminatul de urgență și luminile de semnalizare pentru timpul menționat mai sus, precum și toate tipurile de alarme de incendiu timp de o oră, deschidere triplă a clincherului uşi şi alţi consumatori desemnaţi de Registrul. De asemenea, este inclus în rețeaua de urgență automat.

Pe lângă un generator diesel de urgență, toate navele maritime sunt prevăzute cu o sursă de energie electrică de urgență pe termen scurt - o baterie de capacitate mică pentru a alimenta timp de cel puțin 30 de minute rețeaua de iluminat de urgență, lumini „Nu pot controla”, un alarmă de urgență care funcționează timp de 10 minute, precum și acționează ușile de clinchet pentru deschidere unică pe navele de pasageri și de pescuit.

Generatoare sincrone cu excitatoare de mașini(tip MC) sau cu autoexcitare(cum ar fi MSK, GMS etc.) cu o putere de la 25 la 3000 kW și o tensiune de 400 V. Înfășurarea câmpului rotorului a generatoarelor autoexcitate este alimentată de circuitul statorului, iar excitarea inițială este efectuată de un mic generator de curent alternativ cu magneți permanenți care se rotesc cu generatorul principal. Avantajele generatoarelor sincrone autoexcitate includ fiabilitatea lor (din moment ce nu au un excitator - o mașină de curent continuu), viteza de reglare automată a tensiunii și stabilitatea funcționării în moduri tranzitorii. Prin urmare, generatoarele auto-excitate sunt cele mai răspândite pe nave. Recent, au început să fie folosite generatoare sincrone fără perii.

Demne de atenție sunt așa-zișii generatoare cu arbore, utilizat pe scară largă recent pe nave. Generatoarele de arbore sunt antrenate în rotație de la linia arborelui folosind un lanț dințat sau o curea de transmisie în V. Generatoarele de arbore folosesc rezerva de putere de 10-15% a motorului principal disponibilă pe fiecare navă, ceea ce face posibilă furnizarea de energie consumatorilor principali. în timpul regimului de funcționare și astfel păstrează durata de viață a motorului motoarelor auxiliare. În plus, fac posibilă creșterea eficienței motorului principal și, prin urmare, creșterea eficienței întregii instalații.

Una dintre principalele condiții pentru funcționarea stabilă a generatorului arborelui este stabilitatea vitezei de rotație a arborelui elicei, care este asigurată numai la utilizarea unei elice rotative. În caz contrar, atunci când viteza de rotație a arborelui elice scade (de exemplu, la manevrarea unei nave), tensiunea și frecvența curentului alternativ vor scădea și vor trebui folosite dispozitive complexe de control pentru a utiliza generatorul arborelui la o rotație schimbătoare a arborelui elicei. viteză. Pentru a crește eficiența centralei electrice de pe nave, folosesc adesea reciclarea turbogeneratoarelor, alimentat cu abur generat de cazane de recuperare folosind căldura de la gazele de evacuare ale motorului principal.

Bateriile folosite pe nave sunt baterii acide sau alcaline. Bateriile alcaline sunt puțin mai mari ca dimensiuni decât bateriile acide, dar tolerează mai bine vibrațiile, nu emit substanțe nocive și nu necesită reîncărcare periodică. În plus, sunt mai fiabile și mai ușor de întreținut. Pe nave, folosesc în principal baterii alcaline (cadmiu-nichel sau fier-nichel cu un electrolit - o soluție de potasiu caustic) și acide - doar ca baterii de pornire. Bateriile sunt depozitate pe navă în încăperi speciale - încăperi pentru baterii, care trebuie să aibă o bună ventilație și acces la puntea deschisă. Bateriile alcaline și acide sunt depozitate separat.

Convertizoarele de energie electrică sunt folosite pentru a furniza curent consumatorilor pentru care tipul sau tensiunea curentului generat de centrala electrică principală nu este adecvat. Distinge rotindȘi static convertoare. Primele includ cu două mașini(motor și generator) și cu o singură mașină sau convertoare cu o singură armătură(o mașină de curent continuu cu inele colectoare situate pe arbore, la care robinete se extind din punctele situate simetric ale înfășurării armăturii). Convertoarele cu două mașini sunt mai voluminoase și mai scumpe, așa că sunt folosite doar pentru puteri mari. Convertizoarele statice includ redresoare cu semiconductor - seleniu, germaniu, siliciu. Redresoarele cu mercur nu sunt folosite pe nave. Pentru a modifica valoarea tensiunii utilizați transformatoare.

Distributia energiei electrice. Electricitatea generată de centrala electrică a navei este distribuită prin rețelele navei către consumatori. Se disting următoarele rețele electrice ale navei: putere- pentru alimentarea acționărilor electrice ale mecanismelor navei MKO, mecanismelor sistemelor navei etc.; iluminat- pentru alimentarea iluminatului principal al spațiilor și punților deschise, lumini de semnalizare și distinctive, iluminare telegrafe, navigație și alte instrumente; lumină de urgență - pentru alimentarea circuitelor de iluminat care trebuie să funcționeze în regim de urgență (alimentarea luminilor de semnalizare, coridoarelor de iluminat, pasajelor, posturilor de comandă, punților bărcilor și zonelor de îmbarcare a bărcilor); curent slab- pentru alimentarea circuitelor de telefoane, telegrafe, alarme de incendiu etc.; iluminat portabil- pentru alimentarea electrică prin priză a lămpilor portabile; dispozitive electronice de navigație- pentru alimentarea unui girobusolă, sondă, jurnal electromecanic etc.

Din sursele de energie electrică – generatoare – curentul circulă către tabloul principal de distribuție (MSB), care este punctul central de distribuție a energiei electrice între grupurile de consumatori de pe navă.

Tabloul de distribuție principal (Fig. 10.2) este o structură metalică (cadru) pe care este instalat echipamente de comutare pentru închiderea și deschiderea circuitelor electrice (întrerupătoare, întrerupătoare, butoane de pornire), lansatorȘi echipamente de control(reostate și regulatoare), echipament de protectie(siguranțe, relee de curent invers și de putere inversă etc.), instrumente de semnalizare și control. Navele sunt echipate cu un tablou principal protejat. Pe partea din față se află instrumente de semnal și control și mânere de comandă pentru alte dispozitive, care, împreună cu piesele sub tensiune, sunt montate pe partea din spate a tabloului de distribuție. De obicei, tabloul de distribuție principal este instalat în camera centralei electrice, lăsând un pasaj liber în jurul acesteia cu o lățime de 0,6-1,0 m (în funcție de lungimea tabloului de distribuție principal și de dimensiunea vasului).Intrarea în tabloul de distribuție este închisă cu uși cu un dispozitiv care le permite să fie asigurate în poziţia deschisă.

Instrumentele de control și măsură situate la tabloul de distribuție principal fac posibilă asigurarea unei supravegheri constante asupra funcționării centralei navei. Alături de controlul manual al funcționării centralei electrice cu ajutorul instrumentelor și dispozitivelor, tablourile principale de pe nave asigură controlul automat și de la distanță - din camera de control centrală sau de pe pod.

Liniile de alimentare pleacă de la tabloul principal. Există sisteme de distribuție a energiei electrice principale, de alimentare (radial) și mixte (de alimentare principală).

La sistem de portbagaj(Fig. 8.3, A) sursa de alimentare (generatoare G 1Și G 2) furnizate de la tabloul principal la consumatori prin cutii principale (MK)și tablouri de distribuție (RShch), unite printr-o singură autostradă.

Fig 8.2 Placa principală de distribuție (MSB)

RShch U instalate în anumite părți ale navei - la prova, la pupa, la mijloc - alimentează panouri de distribuție de grup și tablouri de distribuție ale consumatorilor individuali. La alimentator (radial)(Fig. 8.3, b) alimentarea cu energie a fiecărei plăci de distribuție, precum și a unor consumatori responsabili și puternici (D x și D 2) efectuate de la tabloul principal prin alimentatoare separate. Acest sistem este mai fiabil decât cel principal, deoarece dacă alimentatorul este deteriorat, doar un tablou de distribuție sau un consumator critic este oprit.

Orez. 8.3 Sisteme de distribuție a energiei electrice

a – principal, b – alimentator, c – mixt

Dacă linia principală din primul circuit este deteriorată, alimentarea cu energie a întregului grup de plăci de distribuție este întreruptă. În plus, cu un sistem de alimentare, consumatorii pot fi porniți și opriți direct la tabloul principal. Regulile Registrului impun ca pentru unii consumatori să fie furnizată numai puterea de alimentare.

Astfel de consumatori includ: acţionarea electrică a mecanismului de direcţie, dispozitivul de ancorare, pompele de incendiu şi de drenaj, compresoarele şi pompele sistemului de sprinklere; panouri electrice pentru statia radio, girobusola, instrumente de navigatie, lumini de semnalizare si distinctive ale statiei automate de alarmare de detectare a incendiilor, instalatii frigorifice ale calelor de marfa; acționări electrice ale mecanismelor care asigură funcționarea centralei principale; plăci electrice de antrenare pentru marfă, bărci, acostare și alte dispozitive, ventilație etc. Consumatorii deosebit de importanți, cum ar fi un mecanism de cârmă electric sau lumini de semnalizare, primesc energie prin intermediul a două alimentatoare, așezate cât mai departe unul de celălalt.

Sistemul principal este mai simplu și mai profitabil decât sistemul de alimentare, dar este mai puțin fiabil și nu poate fi utilizat pentru toți consumatorii. Prin urmare, pe nave le folosesc de obicei sistem mixt(Fig. 8.3, c), caracterizată prin aceea că unii dintre consumatori sunt alimentați prin sistemul de alimentare, iar unii dintre consumatorii mai puțin responsabili sunt alimentați de sistemul principal. Pentru a transmite energie electrică de la surse către consumatori, se folosesc sisteme care diferă în ceea ce privește numărul de fire purtătoare de curent. Pentru curent continuu este de obicei folosit cu două fire sistem, cu curent alternativ trifazat - cu trei fire.

Regulile Registrului interzic utilizarea unui sistem cu un singur fir care utilizează corpul navei ca fir de retur, deoarece acest lucru este asociat cu un pericol pentru viața umană (un astfel de sistem este permis numai pe navele cu o tensiune de până la 30 V). Cablurile și firele speciale pentru nave pot funcționa în condiții de umiditate ridicată și salinitate în prezența vaporilor și a vibrațiilor puternice.

Sunt realizate din mai multe fire de cupru moi răsucite, izolând miezul cu o manta de cauciuc, peste care este înfășurată o bandă de material cauciucat. Pentru a proteja cauciucul de apă, produse petroliere, lumina soarelui etc. este acoperit cu o manta de protectie - din plumb (cablu CPM) sau cauciuc neinflamabil pentru furtun (cablu PRC); deasupra, pentru a proteja împotriva deteriorării mecanice, se pune o împletitură metalică din oțel galvanizat (cablu KNRP) sau sârmă de cupru cositorit (cablu KNRE), care servește drept ecran împotriva interferențelor radio. Cablul este așezat pe navă în umerașe speciale și pe panouri de oțel. La pozarea cablurilor prin pereți etanși și punți, pentru a nu compromite etanșeitatea acestora, se așează în cutii de cabluri de pereți sau punte, care sunt apoi umplute cu o masă de etanșare (bitum, compus epoxi-tiocol).

Consumatorii actuali. Principalii consumatori de curent pe o navă includ acționările electrice ale mecanismelor, dispozitivelor și sistemelor navei, iluminatului și proiectoarelor, dispozitivelor electronice de navigație și echipamentelor electrice de comunicații și semnalizare.

O acționare electrică este un dispozitiv format dintr-un motor electric, un dispozitiv de transmisie care conectează motorul electric la servomotor și dispozitive de control.

Motoarele electrice utilizate în acționarea direcției, a încărcăturii, a ancorarii ancorelor și a altor dispozitive suferă supraîncărcări semnificative și funcționează în modul de pornire frecventă și schimbări în direcția de mișcare. Aceste caracteristici sunt luate în considerare atunci când se proiectează unități electrice adecvate.

Ca mecanism de transmisie în acționările electrice marine, se utilizează de obicei o transmisie rigidă care utilizează cuplaje sau conexiuni cu flanșă.

Pornirea, schimbarea direcției de mișcare, frânarea și oprirea motoarelor electrice se efectuează cu ajutorul echipamentelor de control, care includ:

contactoare- dispozitive electromagnetice de actiune la distanta pentru inchiderea si deschiderea circuitelor de curent electric;

relee electromagnetice- dispozitive care controlează mărimea câmpului magnetic și sunt declanșate la atingerea unei valori date (există relee de curent minim și maxim, relee de tensiune și relee de timp);

relee termice, declanșat atunci când temperatura se abate de la o anumită valoare;

releu pentru monitorizarea cantităților neelectrice, declanșat de modificări de presiune, viteza de rotație, nivelul lichidului etc.;

demaroare magnetice- dispozitive complexe destinate controlului motoarelor electrice asincrone cu colivie și protejării acestora;

stații magnetice- dispozitive formate din dispozitive magnetice și alte dispozitive montate într-un dulap metalic pentru controlul automat al unui antrenament electric;

dispozitive de comandă(stații de comandă cu buton, controlere de comandă) - pentru controlul de la distanță a acționărilor electrice, precum și pentru reglarea, pornirea și controlul rezistențelor, a căror valoare poate fi modificată;

controlorii- dispozitive de comutare în mai multe trepte pentru controlul manual al acţionărilor electrice reversibile ale modurilor de funcţionare pe termen scurt şi intermitent;

electromagneti de frana- pentru eliberarea frânelor mecanice de frecare ale motoarelor electrice care funcționează în regimuri de scurtă durată și intermitente.

Echipamentul care reglează funcționarea acționărilor electrice ale navelor este controlat manual, semi-automat sau automat - fără participarea operatorului. Cu controlul semi-automat, numai comanda inițială este dată manual, iar toate operațiunile ulterioare sunt efectuate automat.

Un tip de control automat este controlul programului, în care toate operațiunile au loc într-o secvență și o durată predeterminate.

Pentru iluminatul navelor se folosesc lămpi cu incandescență, fluorescente și cu arc cu mercur. lămpile.

ÎN lămpile radiația luminii incandescente este rezultatul încălzirii corpului luminos - un filament de wolfram; în lămpile fluorescente, un strat subțire de substanță specială care acoperă suprafața interioară a tubului strălucește - fosfor, care, sub influența unei descărcări electrice în gaze sau vapori de metal, produce radiații ușoare; la lămpile cu arc cu mercur, fluxul luminos este creat de radiația descărcării arcului și de strălucirea fosforului care acoperă pereții interiori ai becului de sticlă ai lămpii.

Lămpi marine cu incandescență diferă de cele convenționale prin rezistența lor mecanică ridicată, care se realizează prin îngroșarea firului și creșterea numărului de puncte de atașare a acestuia și de două ori durata medie de ardere. Sunt utilizate de obicei pentru iluminatul local și general al spațiilor, pentru lumini de semnalizare și distinctive și Pentru lumină de urgență.

Lampă fluorescentă, utilizate pentru iluminatul marin variază în natura luminii și poate fi alb simplu sau alb cald. Lămpile fluorescente sunt foarte sensibile la temperatura ambiantă și funcționează stabil doar la o temperatură de aproximativ 20°C. Un alt dezavantaj al acestor lămpi este efectul lor stroboscopic inerent (pâlpâirea), prin urmare, dacă există structuri rotative vizibile în încăperile pe care le luminează, este necesar să se ia măsuri pentru a-l elimina. Lămpile puternice cu arc cu mercur sunt folosite pentru a ilumina punțile deschise sau încăperile mari. Funcționează stabil într-o gamă largă de temperaturi ambientale: de la -30 la +60°C.

Pentru a proteja lămpile de influența mediului extern, a redistribui fluxul luminos și a proteja ochii de efectul direct al luminii, corpurile de iluminat sunt utilizate pe nave, realizate într-un design deschis, protejat, impermeabil, ermetic și antiexploziv. O lampă cu corpuri de iluminat se numește lampă.

Lămpile navei pot fi sub punte (sub punte), pereți, pandantiv, de masă sau portabile.

Iluminatul navei trebuie să creeze condiții favorabile pentru munca și viața echipajului, iar iluminarea trebuie să fie constantă - fără fluctuații datorate balansării lămpilor sau schimbărilor de tensiune. Standardele de iluminat sunt reglementate de Normele sanitare.

Instalațiile cu reflectoare constau dintr-un proiector și un sistem de control. În proiectoarele navelor, fluxul luminos de la sursa de lumină este convertit de un reflector oglindă parabolic într-un flux luminos îngust și puternic. Sursele de lumină sunt lămpi cu incandescență, iar în cele mai puternice spoturi de semnalizare, lămpi cu arc. Farurile cu tub sunt disponibile în tipuri de iluminare cu rază lungă de acțiune și proiectoare. Primele sunt instalate pe podul superior sau platforma marțiană și sunt folosite în scopuri de navigație și semnalizare; pot fi rotite în jurul axelor orizontale și verticale controlând rotația de la distanță din timonerie. Proiectoarele sunt mai puțin puternice; sunt folosite pentru a ilumina zonele de lucru de pe punte, debarcader și lateralul navei, precum și în scop decorativ.

Întrebări de autotest

Enumerați principalele surse de curent electric utilizate pe nave.

Numiți tipul, tensiunea și frecvența curentului rețelei navei.

Cum se distribuie electricitatea pe o navă?

Care sunt principalele sisteme de distribuție a energiei pe care le cunoașteți?

Ce se aplică consumatorilor actuali?

Ce lămpi sunt folosite pentru iluminatul navelor?

În ce grupuri sunt împărțite receptoarele de energie electrică în funcție de natura lor?

consum?

Care este influența numărului de unități asupra caracteristicilor de funcționare ale centralelor solare?

Ce explică utilizarea pe scară largă a generatoarelor de arbore?

Cursul 2

Centrale electrice de nave. Echipamente pentru centrale electrice de nave.

O stație electrică este înțeleasă ca o combinație a unui număr de mecanisme, mașini, dispozitive și dispozitive. Stația electrică include motoare primare, generatoare, un tablou principal cu echipamente montate pe ea și diverse dispozitive auxiliare. De obicei, stațiile electrice de pe nave sunt situate în sălile mașinilor.

Sursele de energie electrică de pe nave sunt atât generatoarele de curent alternativ, cât și de curent continuu, acționate de motoare primare (motoare cu ardere internă, motoare cu abur sau turbine) și baterii.

Generatoarele împreună cu motoarele se numesc unități și, în funcție de tipul motorului, sunt împărțite în generatoare de abur, turbogeneratoare și generatoare diesel. Generatoarele de abur și turbo sunt instalate pe navele cu centrale electrice cu abur, generatoarele diesel sunt instalate pe toate navele cu motor și, uneori, pe navele cu abur.

În funcție de scopul lor, centralele electrice ale navelor sunt împărțite în următoarele.

1. Stații electrice de putere redusă concepute în principal pentru iluminatul navelor; Puterea acestor centrale electrice, de regulă, nu depășește câteva zeci de kilowați. Astfel de stații sunt instalate pe nave în care mecanismele auxiliare nu sunt electrificate, dar au o unitate cu abur (la navele cu motoare cu piston cu abur).

2. Stații electrice destinate să asigure funcționarea mecanismelor și dispozitivelor auxiliare și pentru iluminarea navei; Puterea acestor centrale electrice poate ajunge la câteva sute și chiar mii de kilowați. Astfel de centrale electrice sunt instalate pe nave cu turbine cu abur, diesel și turbine cu gaz, unde mecanismele auxiliare sunt electrificate.

3. Stații electrice concepute pentru a asigura funcționarea sistemului electric de propulsie al navei, a mecanismelor și dispozitivelor auxiliare de antrenare și a iluminatului navei; Capacitatea unor astfel de centrale electrice ajunge la câteva mii de kilowați. Sunt instalate pe navele turbo și diesel electrice.

Centralele electrice ale navelor sunt instalate atât cu curent continuu, cât și cu curent alternativ, în conformitate cu Regulile Registrului. Când se utilizează curent continuu, este posibil să se regleze fără probleme viteza de rotație a motoarelor electrice pe o gamă largă, capacitatea lor de a supraîncărca și un cuplu mare de pornire. Când se utilizează curent alternativ, proiectarea motoarelor este simplă și ieftină, greutatea și dimensiunea lor sunt mici, precum și o serie de alte avantaje. În plus, curentul alternativ poate fi transformat în diferite tensiuni.

Pe navele navale pe care le folosesc Tensiune DC 6, 12, 24, 110.220 VȘi tensiune de curent alternativ 6, 12, 24, 127, 220, 380 V. Pentru circuitele de putere sunt permise tensiuni de până la 380 V cu curent alternativ și până la 220 V cu curent continuu. Pentru circuitele de iluminat, indiferent de tipul de curent, se folosește o tensiune de 220 sau 110/127 V și pentru circuitele de iluminat. iluminare cu tensiune - 6, 12 și 24 V. În acest caz, pentru cisterne, tensiunea circuitului de iluminat nu este utilizată peste 110 V la curent continuu și 127 V la curent alternativ.

Pe lângă centrala electrică principală a navei, marea majoritate a navelor maritime sunt echipate cu centrala electrica de urgenta, capabil să furnizeze puterea și iluminatul necesar dispozitivelor de comandă ale navei. O centrală electrică de urgență, de regulă, are propriul tablou de distribuție, ale cărui surse de energie pot fi un generator diesel și, mai rar, o baterie de capacitate adecvată. Indiferent de prezența unei centrale electrice de urgență, navele dintr-o anumită categorie (cisterne, nave de pasageri, precum și nave cu mecanisme auxiliare electrificate) trebuie să fie echipate cu un mic iluminat de urgență alimentat de o baterie specială care se pornește automat când curentul intră. circuitul de iluminat al navei se oprește.

Energia electrică generată de centralele navelor este distribuită consumatorilor prin dispozitive de distribuție, care conțin instrumentele și aparatele necesare în acest scop. Astfel de dispozitive de pe nave includ: tabloul principal de distribuție, panourile de distribuție secundare, de grup, individuale și de urgență.

Dacă nava dispune de toate aceste dispozitive de la tabloul principal de distribuție, energia electrică este distribuită la plăcile secundare, de la acestea la cele de grup, de la cele de grup la cele individuale, furnizând energie electrică anumitor consumatori. Pe multe nave, tablourile de distribuție de grup și individuale sunt alimentate direct de la tabloul de distribuție principal.

Toate tablourile de distribuție constau dintr-un cadru metalic și un panou atașat la acesta. Prin proiectare, tablourile de distribuție sunt de tip deschis și închis. La tablourile de distribuție de tip deschis, toate instrumentele și aparatele sunt amplasate pe partea frontală; La tablourile de distribuție de tip închis, numai instrumentele electrice de măsurare sunt amplasate pe partea din față și numai mânerele (volante, mânere) sunt scoase din alte instrumente și aparate în partea din față; instrumentele, aparatele în sine și toate piesele care transportă curent sunt montat pe partea din spate a scutului. Conform Regulilor Registrului, pe navele maritime pot fi instalate numai tablouri de distribuție de tip închis.

Numărul de panouri de pe tabloul principal de distribuție este determinat de numărul de generatoare de centrale electrice și de numărul de consumatori de curent de navă. De obicei, un panou independent, numit panou generator, este prevăzut pentru fiecare generator și pentru grupuri separate de consumatori de curent (circuit de putere, circuit de iluminat de lucru, circuit dispozitiv de încălzire etc.).

Toate generatoarele sunt conectate la barele comune ale panoului principal. Aceste autobuze pot fi împărțite în secțiuni folosind dispozitive speciale pentru a face posibilă deconectarea și repararea lor în timpul funcționării centralei.

Toate dispozitivele instalate pe tabloul principal de distribuție și alte dispozitive de distribuție, în funcție de scopul lor, pot fi împărțite în următoarele grupe: comutare, protecție, măsurare electrică, pornire și control, semnalizare.

Dispozitive de comutare servesc pentru a porni, opri și comuta. Acestea includ: întrerupătoare, întrerupătoare și întrerupătoare. Cu ajutorul acestor dispozitive puteți închide și deschide circuite electrice. Toate aceste dispozitive sunt proiectate pentru o anumită putere de curent.

Dispozitive de protectie servesc la protejarea mașinilor și conductoarelor electrice de suprasarcina excesivă de curent și alte perturbări în funcționarea normală a instalațiilor electrice. Acestea includ: siguranțe (plută, placă și tubulară), întrerupătoare și relee (curent maxim, minim și invers).

Acțiune sigurante(plută, placă și tubular) este că o siguranță este conectată în serie la circuit - un conductor de o astfel de lungime și secțiune transversală încât atunci când trece un curent peste normele admise, se topește și circuitul pe care îl protejează se deschide.

Practica arată că siguranțele asigură o protecție satisfăcătoare împotriva scurtcircuitelor, dar nu întotdeauna împotriva supraîncărcărilor. În plus, după exploatarea (topirea) acestor siguranțe, acestea necesită înlocuire completă sau parțială. Prin urmare, sunt instalate dispozitive mai avansate - întrerupătoare și relee folosite pentru a proteja generatoarele și motoarele electrice de curentul minim, maxim și invers.

Aceste dispozitive pot fi reglate la un anumit curent de funcționare și, după funcționare, pot fi pornite din nou fără a înlocui nicio piesă.

Instrumente electrice de măsură servesc la măsurarea valorii curentului care trece prin circuit (puterea, tensiunea, rezistența acestuia etc.). Principalele instrumente electrice de măsurare includ: ampermetre, utilizate pentru măsurarea curentului; voltmetre care măsoară tensiunea; ohmmetre și megaohmetre care măsoară rezistența; wattmetre care măsoară puterea; contoare care măsoară cantitatea de energie consumată.

Reostatele (pornire, pornire, control, control), care sunt o rezistență sau un set de rezistențe cu un dispozitiv de comutare, sunt cele mai utilizate ca dispozitive de pornire și control pe nave. Reostatele de pornire sunt folosite pentru a limita curentul la pornirea motoarelor electrice; control pornire - pentru a limita curentul la pornirea motorului electric și a regla viteza de rotație a acestuia; reglare - pentru reglarea tensiunii generatoarelor de curent continuu și curent alternativ, precum și pentru reglarea vitezei de rotație a motoarelor electrice de curent continuu.

Pe lângă controlul reostatului, în funcție de echipament, controlul poate fi controler, contactor și în funcție de generator - sistem motor, și după metoda de influențare a echipamentului - manual, semiautomat și automat.

Echipamentul de semnalizare este utilizat pentru a avertiza personalul operator cu privire la abaterile de la modul normal de funcționare al mașinilor electrice, opriri de urgență sau defecțiuni în anumite secțiuni ale circuitului. Cele mai simple și mai comune dispozitive de semnalizare sunt lămpile electrice de semnalizare instalate pe tablourile de distribuție.

Sistemele electrice ale navei. Centrale electrice de nave.

Sistem de energie electrică (EPS ) este un ansamblu de dispozitive concepute pentru a genera energie electrică, a o converti, a o transmite și a o distribui între consumatori.

După scopul lor, EPS poate fi împărțit în principale, care furnizează energie electrică principalelor motoare electrice de propulsie ale navei - HED (în centralele electrice cu transmisie electrică principală), auxiliare și cu destinație specială. În funcție de tipul de curent, toate sistemele de alimentare electrică a navei sunt împărțite în AC și DC EPS. La rândul său, la bordul navei AC EPS poate fi împărțit în sisteme de frecvență standard (industriale) - 50 Hzși sisteme de alimentare electrică de înaltă frecvență (de obicei 400 Hz), precum și prin valoarea tensiunii rețelei principale de alimentare.

Capacitatea de putere a navei depinde de puterea totală instalată a consumatorilor de energie electrică, de scopul navei, precum și de principalele moduri de consum de energie în conformitate cu scopul specific al navei.

În general, EPS-ul unei nave include următoarele componente principale:

− surse de energie electrică , care includ toate mijloacele de generare a energiei electrice: motoare primare, generatoare electrice, surse de curent chimic - baterii;

− dispozitive de conversie a puterii . Acestea includ convertoare de putere statice și de mașină, transformatoare;

− dispozitive de distribuție , destinat distribuției de energie electrică generată și transformată către consumatorii finali. Acestea includ tablouri principale de distribuție - tablouri principale, care, la rândul lor, pot consta din secțiuni specializate separate; tablouri de distribuție - РШ; tablouri de distribuție ale consumatorilor individuali, precum și panouri de comandă;

− rețelele de energie electrică , reprezentând linii de comunicație prin cablu între sursele de energie electrică, dispozitivele de distribuție și consumatorii de energie electrică. În general, EPS-ul unei nave poate consta din următoarele rețele electrice: rețeaua principală de energie, o rețea de curent continuu și alternativ, o rețea de iluminat normal și de urgență, o rețea portabilă de iluminat și alte rețele locale în conformitate cu caracteristicile consumatorilor de energie electrică ( de exemplu, rețele de alimentare pentru sisteme de automatizare, rețele speciale etc.);

− consumatorii de energie electrică;

− controale, protectia electrica a consumatorilor si retelelor, sisteme de alarma.

Din punct de vedere organizatoric și tehnic, sursele de alimentare și dispozitivele principale de distribuție sunt aranjate în centrale electrice pentru nave - SES. O centrală electrică de navă include de obicei: surse de energie electrică; aparate de distribuție – secțiuni ale tablourilor principale și ale celor mai importanți consumatori individuali; panouri de control și monitorizare a modurilor de funcționare EPS; echipament de comutare și protecție; întrerupătoare de circuit; echipamente pentru masurarea, monitorizarea si reglarea parametrilor electrici.

În funcție de scopul lor principal, toate centralele electrice ale navelor pot fi împărțite în trei tipuri: centralele electrice principale – motoare de propulsie electrică (PEM) care furnizează energie electrică pe navele cu propulsie electrică; centrale electrice generale pentru nave – furnizarea de energie electrică consumatorilor centralei principale și consumatorilor generali ai navei în toate modurile de funcționare a navei; centrale electrice de urgență – asigurarea funcționării consumatorilor individuali, cei mai importanți, în cazul defecțiunii centralelor electrice generale ale navelor.

Pentru a asigura supraviețuirea maximă a navei în caz de avarie de urgență, nava generală și centralele electrice principale sunt situate în părțile cele mai protejate ale navei, de regulă, în sălile mașinilor sau direct în apropierea acestora. Centralele electrice de urgență sunt situate în încăperi situate deasupra punții continue superioare în afara puțurilor sălii mașinilor și având acces direct la punțile deschise ale navei.

În funcție de capacitatea instalată, centralele solare pot fi împărțite în centrale electrice putere redusă–250 ÷ 1500 kW ; centrale electrice putere medie– 1500 ÷ 6000 kW ; și centrale electrice de mare putere- peste 6000 kW.

Pe baza metodei de control, centralele electrice sunt împărțite în automate și automatizate cu telecomandă.

Numărul de centrale electrice de pe o navă depinde de scopul principal și de alimentarea cu energie, iar numărul acestora poate fi de la una la trei. Dacă există mai multe centrale electrice pe o navă, acestea sunt de obicei numite după locația principalelor surse de energie electrică. De exemplu, pe o navă cu două centrale electrice, acestea sunt numite nazal Și la pupa sau centralele de stanga Și tribord ; dacă pe o navă sunt trei centrale electrice, se numesc nazal, in medieȘi la pupa sau centrale electrice partea stângă, dreaptaȘi in medie.

Centrala electrică a navei (SEPU) este un complex tehnic complex format din diverse tipuri de echipamente electrice care asigură procese de generare și distribuire a energiei electrice între receptoare care transformă electricitatea în alte tipuri de energie (mecanică, termică, ușoară, chimică etc.) .

Centrala electrică a navei include:

sistem electric de alimentare a navei (SEPS);

receptoare generale pentru puterea navei;

unitate de propulsie electrică (GEU),

Structura SEEA este prezentată în Fig. 1.1.

SEEA are toate proprietățile sistemului, dar în continuare terminologia general acceptată este utilizată în legătură cu complexele, sistemele și instalațiile electrice ale navelor.

SEPS include una sau mai multe centrale electrice pentru nave (SPP) și rețele de distribuție a navelor.

SES se numește un complex tehnic format din surse de energie electrică și tabloul principal de distribuție (MSB), al cărui scop principal este producerea de energie electrică de cantitatea și calitatea necesară în toate modurile de funcționare ale navei.

Centralele electrice de nave sunt împărțite înîn de bază, de urgență și specială. Principal SES furnizează energie electrică receptoarelor generale ale navei în toate modurile de operare ale navei, inclusiv în caz de urgență (foc, gaură). De urgență SES furnizează energie numai receptorilor critici în cazul unei defecțiuni principale.

Special SES poate fi utilizat pe nave pentru alimentarea complexelor tehnologice (instalație de prelucrare a peștelui, instalație de foraj etc.). Cele speciale includ centralele solare care alimentează unități de propulsie electrică. În ele, sursele de energie sunt conectate la tabloul electric de propulsie (SMS).

Dacă SES furnizează simultan generatorul de energie și receptoarele generale cu energie electrică, atunci în acest caz sistemul de alimentare electrică al navei este de obicei numit unul singur.

Rețele electrice de distribuție consta din:

Tablouri electrice de distributie (PDB);

Linii electrice prin cablu care transmit energie electrică de la surse sau panouri de distribuție (DP) la receptoare;

Convertoare de energie electrică care furnizează energie rețelelor locale, cum ar fi o rețea portabilă de iluminat de lucru, o rețea de difuzare etc.

În majoritatea cazurilor, mișcarea navei este asigurată de motoarele principale (diesel, turbine) care fac parte din centrala electrică principală (GPP) a navei. Pe multe nave în diverse scopuri, pentru a asigura propulsia navei, se folosește o unitate de propulsie electrică (GPU), care face parte din SEEU.

La navele cu centrale electrice, propulsia este asigurată prin funcționarea motoarelor electrice de propulsie (PEM), care sunt alimentate fie de la o centrală specială, fie de la centrala principală.

Pe baza tipului de relație cu centrala electrică principală a navei, SEPS poate fi împărțit în:

SEPS autonome care nu au legătură directă cu GPP;

SEPS cu priză de putere de la GPP;

SEES unificat.

Clasificarea SEES în funcție de tipul de racordare cu centrala electrică principală a navei este prezentată în Fig. 1.2.

Orez. 1.2. Clasificarea SEPS după tipul de conexiune cu GPP

În centralele solare autonome, electricitatea pentru alimentarea receptorilor este generată de surse de energie autonome, de obicei generatoare turbo sau diesel.

Pe lângă sursele autonome de energie electrică, SEPS cu putere preluată din GPP include grupuri electrogene care utilizează puterea generatorului principal pentru a produce energie electrică. Astfel de instalații includ unități generatoare de arbore (VGU) și unități de reciclare. În VGU, electricitatea este generată de generatoarele cu arbore (SG), acționate direct de motorul principal. În instalațiile de reciclare se folosesc generatoare de turbine cu abur sau cu gaz de reciclare. Pentru a produce abur în cazanele de recuperare, se utilizează căldura gazelor de evacuare (deșeuri) ale motorului principal. Utilizarea generatoarelor cu turbine cu gaz sunt acționate sub influența presiunii gazelor de eșapament ale motorului principal.

Spre deosebire de VGU, turbogeneratoarele de utilizare găsesc o utilizare limitată pe navele moderne. Acest lucru se datorează, în primul rând, puterii reduse a instalației de reciclare.

VGU-urile produc o priză directă de putere din GPP, în timp ce centralele de utilizare realizează o priză indirectă de putere.

În SEPS unificat, energia electrică produsă este cheltuită pentru nevoile generale ale navei și pentru asigurarea mișcării navei.

Centrala electrică a navei generează energie electrică cu parametrii necesari și o distribuie între consumatorii navei în conformitate cu modurile de funcționare ale navei. Trebuie să asigure o furnizare neîntreruptă de energie electrică de înaltă calitate tuturor consumatorilor critici în toate modurile de funcționare a navei și să îndeplinească cerințele de simplitate, ușurință de întreținere, fiabilitate ridicată la cel mai mic cost inițial posibil, greutate, dimensiuni și costuri de exploatare.

În funcție de scopul lor, centralele electrice ale navelor sunt împărțite în principale, generale și de urgență. Principalele centrale electrice furnizează energie electrică motoarelor de propulsie ale navelor diesel-electrice și fac parte din centralele electrice de propulsie. Pe unele nave cu DUEP, poate fi furnizată o priză de putere parțială sau completă de la centrala electrică principală către alți consumatori de nave.

O centrală electrică a navei (în scopuri generale pentru nave) generează energie electrică pentru a alimenta toți consumatorii navei în toate modurile principale de operare ale navei.

O centrală electrică de urgență furnizează energie electrică unui număr limitat de consumatori vitali în cazul defectării centralei electrice a unei nave.

În funcție de tipul de curent, centralele electrice ale navelor sunt împărțite în centrale AC și DC.

Aproape toate mecanismele auxiliare ale navelor marine sunt acționate electric. De regulă, motoarele electrice antrenează pompe, ventilatoare, compresoare etc., ambele deservind instalațiile electrice și sistemele navei și alte nevoi. Mecanismele electrificate ale echipamentelor navelor sunt utilizate pe scară largă pe navele maritime: trolii și macarale de marfă, șlente, capstane de acostare, troliuri pentru bărci etc. De regulă, motoarele de direcție sunt electrohidraulice. În ultimii ani, vinciurile hidraulice, macaralele, ghileele etc. au devenit din ce în ce mai utilizate. Dispozitivele hidraulice ale acestor mecanisme, precum și închiderile mecanizate ale calelor de marfă, sunt deservite de pompe de ulei acționate electric.

Astfel, atât pe navele cu motor, cât și pe navele cu alte tipuri de instalații, aproape toate mecanismele auxiliare sunt consumatori de energie electrică. Numai pompele de alimentare turbo de pe navele cu motoare cu turbină cu abur sunt antrenate de o turbină cu abur. Alte mecanisme cu abur utilizate pe navele navale, de regulă, sunt fie de rezervă, fie funcționează pentru un timp relativ scurt. Astfel, cisternele folosesc adesea pompe de marfă acționate cu turbo și pompe de îndepărtare a aburului cu piston care funcționează numai în timpul perioadei de descărcare, precum și alte mecanisme de abur de funcționare pe termen scurt, de exemplu, șantine și trolii pentru furtun.

Pentru a asigura funcționarea tuturor dispozitivelor și sistemelor electrice auxiliare necesare pentru a menține starea de funcționare a navei și condițiile normale de viață pe aceasta, motoarele auxiliare sunt prevăzute ca parte a centralei electrice a navei. Aceștia antrenează generatoare de curent electric care alimentează sarcina centralei electrice a navei, situată chiar în sala mașinilor. Pe lângă aceste scopuri, electricitatea este necesară pentru a asigura siguranța navei și a persoanelor în diverse situații de urgență.

Sursa principală de energie electrică trebuie să fie formată din cel puțin două generatoare. Puterea generatoarelor trebuie să fie astfel încât atunci când unul dintre ele se oprește, să fie suficientă alimentarea dispozitivelor și sistemelor care asigură condiții normale de funcționare pentru deplasarea și siguranța navei, precum și menținerea unui minim de confort pentru echipaj și pasageri. . Trebuie asigurată funcționarea dispozitivelor și sistemelor de gătit, încălzire, frigidere de uz casnic și ventilație artificială, precum și furnizarea de apă dulce și apă pentru nevoi sanitare. În cazul în care unul dintre generatoare sau sursa primară de energie se defectează, cei rămași trebuie să asigure funcționarea dispozitivelor și sistemelor electrice necesare pornirii mecanismelor principale atunci când nava nu este în funcțiune.

Pe navele cu turbine cu abur, generatoarele centralei electrice ale navei sunt antrenate de turbine cu abur auxiliare. De regulă, turbogeneratoarele auxiliare folosesc abur cu aceiași parametri ca angrenajul turbo principal. Turbina cu abur antrenează generatorul printr-o cutie de viteze cu o singură treaptă și are un condensator independent. Ca exemplu, putem cita parametrii unui turbogenerator casnic cu o putere de 600 kW. Viteza de rotație a turbinei este de 8,5 mii rpm, iar generatorul face 1 mie rpm. Turbina are șapte trepte de presiune activă.

Aburul de la cazanele auxiliare poate fi folosit si pentru turbogeneratoare; consumul de abur este de 7-9 kg/kWh. La navele cu turbine cu gaz, sarcina centrală poate fi asigurată de generatoare cu turbine cu gaz.

Pe navele cu motor, motoarele utilizate pentru a antrena generatoarele sunt în principal motoare diesel de viteză medie și mare, cu transmisie directă a puterii către generator, cu o putere totală de până la 1000 kW sau mai mult.

Pentru a genera electricitate, puterea este adesea preluată de la o unitate de propulsie la un generator cu arbore. Dacă există un generator cu arbore, generatoarele diesel auxiliare nu funcționează în modul de funcționare. Acest lucru crește resursele generatoarelor diesel și vă permite să economisiți combustibil în funcționare. Este recomandabil să se utilizeze generatoare cu arbore în cazurile în care motorul principal funcționează timp îndelungat într-un mod constant, apropiat de nominal, cu puțină schimbare (cu un procent mare de timp de funcționare în funcțiune). La instalarea unui generator cu arbore, este necesar ca atunci când viteza de rotație a liniei arborelui scade sub 80% din valoarea nominală, acesta să fie deconectat automat de la tablou, iar generatorul diesel de rezervă să fie pornit pentru a furniza energie electrică consumatorilor în timpul funcționării. modul. Este nevoie de 10 - 15 s pentru a opri generatoarele de arbore și a porni generatorul diesel de rezervă, prin urmare, pentru furnizarea neîntreruptă de energie electrică a consumatorilor care nu permit întreruperea acesteia (direcție, alarmă, automatizare etc.), ar trebui să au o baterie tampon care este pornită automat în rețeaua de alimentare.

Sarcina centralei electrice în timpul modului de funcționare poate fi furnizată cu energie electrică de la un turbogenerator de recuperare pe navele diesel cu o putere a motorului principal de peste 10 mii kW. Cu toate acestea, este posibil să se satisfacă complet nevoile unei nave în regim de abur și energie electrică în timpul modului de funcționare datorită sistemelor de utilizare cu o putere a motorului principal mai mare de 15 mii kW (pentru un mod de cel puțin 90% din valoarea nominală). valoare). Pentru turbogeneratoarele tipice de reciclare a navelor, sunt acceptați următorii parametri inițiali: presiunea aburului în separator 0,6 MPa, presiunea aburului supraîncălzit 0,5 MPa, temperatura acestuia 255 - 285 ° C, presiunea în condensator 0,005-0,006 MPa. Pe baza experienței în exploatarea turbogeneratoarelor de reciclare pe nave, se pot trage următoarele concluzii:

- funcționarea în paralel a unui turbogenerator și a unui generator diesel este mult mai economică și fiabilă decât funcționarea unui turbogenerator de la boilere de recuperare și auxiliare;
- functionarea in paralel a unui turbogenerator si a unui generator arbore este mai eficienta, deoarece acesta din urmă poate furniza orice, cea mai mică putere lipsă;
- funcționarea în paralel a unui turbogenerator de la boilere de recuperare și auxiliare este convenabilă numai în timpul spălării rezervoarelor, la arderea deșeurilor de combustibil și la producerea de gaze inerte în mișcare.

Pentru majoritatea navelor de transport, utilizarea turbogeneratoarelor de utilizare pentru a alimenta sarcina unei centrale electrice de nave este posibilă începând cu o putere de aproximativ 7 mii kW pentru motoarele diesel cu turație medie, aproximativ 10 mii kW pentru motoarele diesel cu turație mică cu direct- purjare supapă de debit (Burmeister și Wein) și 15 mii kW pentru motoarele diesel de viteză mică cu purjare contur (buclă) (companii MAN și Sulzer).

De regulă, pe navele diesel noi de transport de marfă cu o elice cu pas fix, sunt instalate 3-4 generatoare diesel, iar dacă puterea permite, atunci 2-3 generatoare diesel și un turbogenerator de recuperare. Dacă există elice cu pas reglabil, sunt instalate 2 (mai rar 3) generatoare diesel și un generator cu arbore.

La navele cu instalații de turbine cu abur, centrala electrică include adesea două turbogeneratoare, dintre care unul de rezervă și un generator diesel care funcționează în timpul acostărilor navei, când utilajele de marfă ale navei nu funcționează și cazanele sunt inactiv.

Sursele de energie electrică de pe nave sunt generatoarele electrice de curent alternativ sau continuu acționate de motoare primare (motoare cu abur și turbine, motoare cu ardere internă) și baterii. Generatoarele de curent montate împreună cu motoarele primare pe același cadru de fundație se numesc unități electrice și, în funcție de tipul de motor primar, se împart în generatoare de abur, turbogeneratoare și generatoare diesel.

Centrala electrică a navei, pe lângă unitățile electrice, include tablouri principale și auxiliare cu echipamente, instrumente și diverse dispozitive auxiliare amplasate pe acestea. Stația electrică este de obicei amplasată în sala mașinilor navei sau într-un compartiment special din apropierea camerei mașinilor.

În funcție de scopul lor, centralele electrice ale navelor sunt împărțite în principale, auxiliare și de iluminat. Principalele centrale electrice sunt instalate pe nave care au ca motoare principale motoare electrice cu elice (nave turbo- și diesel-electrice). Astfel de stații servesc la asigurarea mișcării navei, la antrenarea mecanismelor și dispozitivelor auxiliare, a luminii navei și a alimentelor aparatelor electrice de uz casnic. Ele ating o putere de câteva mii de kilowați.

Centralele auxiliare sunt instalate pe nave cu turbină cu abur, unități diesel și turbine cu gaz (nave cu turbină, nave cu motor etc.). Sunt concepute pentru a asigura funcționarea mecanismelor și dispozitivelor auxiliare, precum și pentru a ilumina vasul. Puterea unor astfel de centrale electrice ajunge la câteva sute și chiar mii de kilowați.

Centralele de iluminat sunt instalate pe nave mici cu mecanisme auxiliare acționate cu abur și servesc în principal la iluminarea navei. Puterea acestor centrale electrice, de regulă, nu depășește câteva zeci de kilowați.

Centralele electrice de nave, în conformitate cu Regulile Registrului URSS, pot fi fie curent continuu cu o tensiune de 6, 12,24, 110 și 220 V, fie curent alternativ cu o tensiune de 6, 12, 24, 127, 220 și 380 V. Pentru rețelele electrice de putere este permisă utilizarea tensiunilor de până la 220 V cu curent continuu și până la 380 V cu curent alternativ. Pentru rețelele de iluminat, indiferent de tipul de curent, se folosește o tensiune de 220 sau 110/127 V, iar pentru iluminatul de joasă tensiune - 6, 12 și 24 V. La cisterne și petroliere, tensiunea de iluminare nu trebuie să depășească 110 V pentru curent continuu și 127 V pentru curent alternativ.

Navele folosesc motoare electrice DC și AC. Utilizarea curentului continuu face posibilă reglarea fără probleme a vitezei de rotație a motoarelor electrice pe o gamă largă, permițându-le să se supraîncărce și să aibă un cuplu mare de pornire. Prin urmare, motoarele electrice cu curent continuu sunt folosite pe nave pentru a conduce mecanismele de punte, mecanismele de guvernare și unele mecanisme auxiliare din sala mașinilor. Cu toate acestea, motoarele electrice cu curent alternativ (în special cele asincrone) au un avantaj mai mare, ceea ce explică tendința actuală a implementării lor pe scară largă pe navele maritime (vezi § 24).

De exemplu, motoarele electrice asincrone cu rotor cu colivie, produse in versiuni impermeabile si rezistente la stropire pentru o tensiune de 380/220 V, pot fi folosite atat ca motoare de propulsie cat si pentru actionarea mecanismelor de punte.

Pe lângă centrala electrică principală, majoritatea navelor au o stație de urgență independentă, alimentată de un generator diesel de urgență și concepută pentru a furniza energie și iluminare dispozitivelor de control ale navei și mecanismelor electrice auxiliare principale în cazul defecțiunii unității electrice principale.

Pe unele tipuri de nave (petroliere, nave de pasageri etc.), împreună cu o centrală electrică de urgență, sunt instalate baterii speciale pentru iluminatul mic de urgență, care se pornesc automat când curentul din rețeaua de iluminat a navei dispare.

Tabloul de distribuție principal (MSB) al centralei electrice a unei nave este format dintr-un cadru metalic și unul sau mai multe panouri atașate acestuia, concepute pentru a găzdui dispozitive. Numărul de panouri de pe cadrul scutului este determinat de numărul de generatoare electrice și de numărul de consumatori de curent al navei.

Conform Regulilor Registrului URSS, pe navele maritime pot fi instalate numai panouri de distribuție de tip închis. Astfel de tablouri de distribuție se remarcă prin faptul că pe partea frontală sunt amplasate pe panouri doar instrumente electrice de măsurare, precum și mânere de comandă pentru alte dispozitive și dispozitive, care, împreună cu părțile sub tensiune și autobuzele, sunt montate pe partea din spate a tabloul de distribuție. Toate generatoarele electrice sunt conectate la tablouri principale comune, care sunt împărțite în secțiuni separate pentru posibilitatea de oprire și reparare în timpul funcționării centralei electrice. Aparatele de distribuție includ, de asemenea, tablouri de distribuție secundare, de grup și individuale, dispuse în mod similar cu tabloul de distribuție principal.