Електрообладнання, електронна апаратура і системи управління контейнеровоза водотоннажністю 93000 тон

    Р_дв = = ,                (2.1)

де Р_дв – потужність на валові електродвигуна, кВт; H_ст – статична складова напору, м; Σ H_м – втрати напору в трубопроводі і місцевих опорах напору, м; Q – подача, м³/с; γ – удільна вага рідини, H/м³; Р_наг – тиск нагнітання, H/м²; η_об = 0,94÷0,98 – коефіцієнт, враховуючий втрати через нещільності; η_нас – ККД насосу.

ККД центр  обіжного насосу і його параметри:

ККД = 0,70; η_об = 0,97; Q =0,54 (м³/с); Р_наг. =139кH/м²

Підставимо  обрані параметри насосу у формулу (2.1):

Р_дв = = 110,54 кВт

Тип електродвигуна вибирають у залежності від роду струму на судні і типу насоса. Електродвигуни з коротко-замкнутим ротором перемінного  струму в більшості випадків цілком задовольняють усім вимогам, пропонованим до електроприводів  центробіжних насосів.

Таблиця 2.1. Паспортні дані асинхронного короткозамкнутого ЕД.

Типорозмір  електродвигуна	Потужність, кВт	Дані при номінальній  потужності				Iп/I	Мп/М	Ммакс./Мн	Маса, кг
		Частота обертання, об/м	Струм статора при напрузі 440 В,А	ККД	Cos φ
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
MNBJ8M0606P	110	1800	173	0,92	0,85	5,5	2,1	2,5	875

 

2.2. Розрахунок і вибір комутаційно-захисної апаратури.

2.2.1. Вибір автоматичного вимикача.

Для вибору автоматичного вимикача, що підключає електропривiд насосу забортної води до мережi трифазного змінного струму, знайдемо розрахунковий струм по формулі:

                                              (2.2)

де, -  потужнiсть электродвигуна насосу;

- напруга живленя ЭД;

 – коефiцiент потужностi приймача.

Але згiдно з технiчними данними ЕД, ми вже знаемо I_н = 173 А. Тож можно не проводити зайвi разрохунки.

Згiдно данного струму вибираємо автоматичний вимикач фiрми Terasaki TemDin серiї АР – 16, основнi характеристики якого:

• номiнальний струм: 865 А при 30°С;
• номiнальна напруга: 240/460 В AC;
• частота: 50/60 Гц
• струм вiдключення згiдно MEК 898: 100 кA;
• електричиний ресурс: 30000 циклiв;
• кривi отключения:
• В - 3...5 кратнe перенавантаження;
• С - 5...10 кратнe перенавантаження;
• D - 10...14 кратнe перенавантаження;
• рабоча температура: 25...+55°С;
• монтаж: 35 мм DINрейка;

 

2.2.2.  Вибір кабелю.

Кабель  живлення насосу. Для того, щоб обрати потрібний кабель необхідно, спочатку,  розрахувати його струм. Пiсля чого кабель вибирається зi спеціальних таблиць та каталогiв. В залежностi вiд того, що цей кабель буде з'єднувати, буде змiнюватись струм який протікає через нього і, відповідно, площа поперечного січення.

Формально, наш електропривод насосу отримує  живлення вiд певного РЩ. Тому для розрахунку струму кабеля живлення використаємо слiдуючу формулу:

                                 (2.3)

де, – потужнiсть электродвигуна насосу;

 – напруга живленя  ЭД;

 – коефiцiент потужностi приймача;

– коефіцієнт корисної дії приймача.

 

Згiдно розрахованному току вибираємо потрiбний кабель, користуючись перелiком виробiв з таблиць поданих каталогами IССА іноземних виробників :

• КНР-Т ГОСТ 7866.1-76

Основнi характеристики:

• токоведуча жила - мiдна, кругла, трьохжильна; вiдповiдае класу 3 – площа поперечного сiчiння 35.0 ;
• напруга до 690В, частота 50/60 Гц;
• кабелі витримали випробування змiнною напругою 2500 В;
• електричний опiр iзоляцiї при температурi +20°С, не меньш 100 Мом/км;
• тривало допустима температура на токоведучiй жилi, не бiльш +65°С;
• мiнiмальний срок роботи    25 рокiв.

2.3. Розрахунок втрати напруги.

Знаючи необхідні величини можна  записати формулу для розрахунку втрати напруги.

                                            (2.4)

де І_а – активна складова струму, - проводимість струмопровідних частин і дорівнює 48 м/Ом*мм² при t = 65ºC.

                              (2.5)

Тодi пiдставляючи до формули (2.4), маємо:

 

2.4. Вибір схеми живлення та управління.

Схему живлення та управління обираймо згідно з документацією  судна даного електроприводу – насос  забортної води охолодження головного  двигуна.

Схема працює за наступною послідовністю: вручну включаємо насоси в автоматичний режим і один з 3-х запускаємо, система автоматики контролює роботу насоса, а інші в режимі очікування. Якщо щось трапляється: зникає живлення, спрацьовує тепловий захист, то автоматика автоматично включить резервний  насос, а той котрий зупинився  видасть аварійну сигналізацію, аналогічно працює 2-й та 3-тій насоси.

Також ми можемо вручну запустити будь який з 3-х насосів і в любий час  їх зупинити, якщо це буде необхідно.

Схема живлення представлений на плакаті №1.

Функціональна схема системи управління представлена на плакаті №2

 

 

 

 

 

 

 

3. Розрахунок суднової електроенергетичної системи (CEEC)

3.1. Розрахунок потужності СЕЕС для характерних режимів роботи судна, вибір кількості і типу агрегатів суднової електростанції.

Розрахунок  потужності генераторів  табличним методом постійних нагрузок.

     Одинична потужність рахується шляхом ділення потужності двигуна на коефіцієнт потужності. Далі розраховується сумуюча установлена активна, реактивна і повна потужність електродвигуна по формулам:

P_су = P_дв· n ,                                                                                                     (3.1)            

Q_су = P_су· tg,  (3.2)

S_су = . (3.3)

де n –  кількість одноіменних споживачів, а tg рахується по заданому значенню cos;

Коефіцієнт загрузки механізму К_з визначається на основі анализу работи споживачів, суднових приладів і судна в цілом. При цьому враховується характер операції, виконуючої судном, інтенсивність роботи силової установки, швидкості судна, району і пори роки плавання. Значення електродвигунів вентиляторів, насосів, компресорів і багатьох інших механізмів МКВ становить в межах 0,8–0,9. Тому коефіцієнт загрузки даного двигуна вибираємо 0,8.

Визначення коефіцієнта однодії К_о залежить від кількості резервних споживачів, віднесених в кількість установленних. Так кяк на данном судні установлений один аварійний пожежний насос, то К_о = 1.

Для багатокількісних одноіменних споживачів (вентилятори, обладнання майстерень, грузові пристрої и т.д.) К₀ може змінюватись в межах 0,7 – 0,8.

Для знаходження значення ККД і коефіцієнта потужності режимів використовують універсальні криві залежностей f (К_з) та cos= f (К_з), по якім можна встановити слідуюче: якщо К_з змінюється в межах 0,6–1, то кожне зменшення К_з на 0,1 приводить до зниження ККД на 0,03, а cos – на 0,04. Ця закономірність дозволяє відредагувати значення ККД і коефіцієнта потужності у всіх режимах роботи судна для кожного механізму.

Далі з врахуванням відредагованих значень ККД і коефіцієнта потужності рахується сумуюча споживана потужність. Для цього використовуються формули:

P_сп = Р_су·К_о·К_зм·_режима· cos_режима/( _двиг. · cos_двиг);                                   (3.4)

Q_сп = P_сп· tg ; (3.5)

S_сп = .     (3.6)

Таким чином заповнюємо всі строки таблиці для всіх режимів.

Маємо зазначити, що в таблиці знаходяться дві категорії споживачів, котрі різняться по часу включення на: безперервно працюючі (БП) та  періодично працюючі (ПП), не працюючі в данном режимі. Періодично працюючі споживачі – це споживачі, загальний час роботи яких знаходиться в межах 15-70% даного режиму. Постійно працюючими вважають споживачі,котрі працюють більше 70% часу даного режиму.   

 Періодично працюючі споживачі (загальний час роботи менше 15% періоду режима), в данной таблиці не враховуються, так як їх потужність становить декілька відсотків від кількості потужності споживачів з режимами роботи БП та ПП.

Якщо споживач не працює в данном режимі, то в колонці с коефіцієнтом загрузки ставиться 0.

Внизу таблиці проводиться сумування, реактивного та повного навантаження всіх споживачів. Спочатку рахується сумуюче навантаження БП споживачів та сумуюче навантаження ПП споживачів. Потім ці стрічки сумуються. Далі необхідно порахувати все навантаження з врахуванням коефіцієнта періодичності, котрий враховує різні графіки роботи споживачів електроенергії та ймовірність спільной їх работи в данном режимі, а також з врахуванням втрат в сеті.

Потужність  генераторів вибирають залежно  від середньозваженого  коефіцієнта потужності, який визначається як відношення сумарної активної і повної потужностей. В тому випадку, якщо cosφ  0,8, генератори необхідно вибирати по активній потужності, інакше – по повній. У нашому випадку:

у ходовому режимі;

у режимі, стоянки;

у маневреному  режимі;

у аварійному режимі;

З цього виходить, що генератори необхідно вибирати по активній потужності.

При виборі генераторів необхідно користуватися  наступними вимогами Регістра:

 

Частина XI. Електричне обладнання

Розділ 3. Основне  джерело електричної  енергії

Розділ 3.1. Склад і потужність основного  джерела електричної енергії

3.1.1. На кожному судні повинен бути передбачений основне джерело електричної енергії потужністю, що забезпечує живлення всього необхідного електричного обладнання судна в умовах, вказаних в п. 3.1.4. Таке джерело повинне полягати,  принаймні, з двох генераторів з незалежним приводом.

3.1.2. Кількість і потужність генераторів з незалежним приводом і електричних перетворювачів,  що входять до складу основного джерела електричної енергії, повинні бути такими, щоб при виході з ладу будь-якого з них залишилися забезпечували можливість:

1. Живлення необхідного електричного обладнання в умовах, вказаних в 3.1.4, при одночасному забезпеченні нормальних умов населеності на судні;

2. Підтримки  або негайного відновлення живлення електричного обладнання, необхідного для забезпечення руху, керованості судна і його безпеки;

3. Пуску наймогутнішого електродвигуна  з найбільшим пусковим струмом. При цьому пуск двигуна не повинен викликати такого пониження напруги і частоти в мережі, яка може спричинити випадання з синхронізму, зупинку двигуна генератора, а також відключення працюючих машин і апаратів;

3.1.3 Замість одного з  генераторів з незалежним приводом, вказаних в 3.1.1, може бути застосований генератор з приводом від головного двигуна (валогенератор) за наступних умов:

1.  Валогенератор працює з практично постійною частотою обертання при різних режимах ходу судна;

2. Можливість приведення в дію гребної установки судна у разі виходу з ладу будь-якого генератора з незалежним приводом.

Застосування валогенераторів, працюючих при змінній частоті обертання головних двигунів або валів і що входять до складу основного джерела електричної енергії, є предметом спеціального розгляду Регістром.

3.1.4 Визначення складу і потужності генераторів основного джерела електричної енергії повинне проводитися з урахуванням наступних режимів роботи судна:

1. Ходового режиму;

2. Маневрів;

3. Під час пожежі, пробоїни корпусу  або інших впливають на безпеку плавання судна умов при роботі основного джерела електричної енергії;