4. Управление судовой энергетической установкой

Судовая электроэнергетическая система- это совокупность судовых электротехнических устройств, предназначенных для производства, преобразования, распределения электроэнергии и питания ею судовых приемников (потребителей). Такая система состоит из трех основных частей:

судовых электрических станций (основные и аварийные);

силовой электрической сети;

сети приемников (сами приемники в состав СЭЭС не входят).

Судовая электрическая станция- это энергетический комплекс, состоящий из источников электроэнергии и ГРЩ, к которому они подключены.

Источниками электроэнергии на судах являются ГА и АБ. В качестве ГА применяют дизель-генераторы, турбогенераторы, валогенераторы (генераторы с приводом от гребного вала), утилизационные турбогенераторы (генераторы с приводом от утилизационной турбины). По назначению источники электроэнергии подразделяют на основные, резервные и аварийные: основные предназначены для работы в любом режиме СЭЭС, резервные - для обеспечения резерва мощности системы, аварийные - для работы в аварийном режиме СЭЭС.

Для передачи электроэнергии от источников к приемникам используют линии электропередачи, состоящие из кабелей, проводов и шин.

СЕЕС можно классифицировать по следующим признакам:

1) По установленной мощности ГА:

- малой (0,5-5 МВт);

- средней (5-10 МВт);

- большой (свыше 10 МВт) мощности.

По степени автоматизации:

- автоматизированные с дистанционным управлением;

- автоматизированные программным управлением.

Автоматизированные СЭЭС с дистанционным управлением имеют простые средства автоматизации специализированного назначения (например, системы пуска РДГ, устройства синхронизации генераторов и распределения нагрузки). В состав СЭЭС с программным управлением входят общесудовые ЭВМ или, гораздо чаще, узкоспециализированные мини-ЭВМ, позволяющие реализовать сложные законы управления СЭЭС по различным программам в зависимости от режима работы судна.

По количеству электростанций:

- системы с одной электростанцией;

- с двумя электростанциями;

- с большим количеством электростанций.

По связи СЭЭС с СЭУ:

- автономные, не имеющие непосредственной связи с СЭУ;

- с отбором мощности от СЭУ;

- единые с СЭУ.

На структурных схемах СЭЭС показывают основные функциональные части электроэнергетических систем, их назначение и взаимосвязь.

Автономные СЭЭСимеют автономные, т. е. независимые от СЭУ, источники электроэнергии - ДГ или ТГ. На большинстве транспортных судов автономная СЭЭС состоит из основной и аварийной электростанций (рисунок. 1.1).

Основные генераторы G1-G4 приводятся во вращение дизелями Д или турбинами Т. Приводным двигателем аварийного генератора АГ, по правилам Регистра, должен быть дизель. Приемники получают от ГРЩ электроэнергию непосредственно, через РЩ, через понижающий трансформатор Т и РЩ, а также преобразователи электроэнергии – выпрямительное устройство ВУ или тиристорный преобразователь частоты ТПЧ. В нормальном режиме работы шины ГРЩ и АРЩ должны находиться под напряжением, причем АРЩ получает питание от ГРЩ по перемычке Х через контакт К контактора. При обесточивании ГРЩ контактор теряет питание и его контакт К, размыкаясь, разъединяет шины АРЩ и ГРЩ. Одновременно начинается автоматический пуск АДГ с последующим подключением его к шинам АРЩ. Обратная подача электроэнергии от АРЩ к ГРЩ невозможна.

Отбор мощности от СЭУ может осуществляться применением в составе электростанций ВГ и УТГ (рисунок 1.2).

Валогенераторы приводятся во вращение через механическую передачу П от судового валопровода или непосредственно от ГД. Применение передачи вызвано тем, что частота вращения валопровода или ГД в несколько раз меньше номинальной частоты вращения выпускаемых промышленностью генераторов. Утилизационные турбогенераторы УТГ получают пар от утилизационных котлов УК, использующих теплоту отработавших газов ГД

ВГ могут применяться как на теплоходах, так и на паротурбинных судах, УТГ - только на теплоходах. Практически применение УТГ возможно при мощности ГД свыше 3,6 МВт, валогенераторные установки целесообразно использовать при мощности ГД до 11-15 МВт, при большей мощности экономически оправдано применение комбинированных турбовалогенераторных блоков, включающих ВГ и УТГ.

Основным недостаткомсистем отбора мощности является зависимость их работы от частоты вращения гребного вала.

Рассмотренные системы отбора мощности целесообразно применять на судах, совершающих длительные переходы с постоянной или мало изменяющейся скоростью. При этом экономится топливо, уменьшается среднегодовая наработка ГА, что увеличивает интервал времени между работами по ТО и ремонту основных генераторов. Все это приводит к снижению эксплуатационных расходов.

Единой СЭЭС называется система, объединенная с СЭУ (рисунок 3). Единые СЭЭС применяют на судах с электродвижением, на которых от шин ГРЩ питаются как гребные электродвигатели M1 и М2, так и приемники электроэнергии П1-ПЗ. К таким судам относятся плавучие краны, земснаряды и др., на которых значение мощности, потребляемой ГЭУ в ходовом режиме судна, соизмеримо с мощностью, потребляемой технологическим оборудованием во время стоянки. Единые СЭЭС применяют также на некоторых ледоколах, пассажирских и промысловых судах с ВРШ.

Рисунок 3. Структурная схема СЭЭС единая с СЭУ

Структура СЭС должна обеспечиватьпараллельную и раздельную работу генераторов, прием питания с берега, защиту генераторов и линий электропередачи от токов КЗ, возможность снятия напряжения на отдельных секциях ГРЩ при ТО и ремонте, а также экономичную работу электростанции.