Расчёт мощности электростанции

Выбор трансформаторов

 

По данным таблицы нагрузок 1.2 для приёмников 220В выбираем трансформатор.

Условие выбора:  где

 - число трансформаторов;

 - номинальная мощность трансформатора;

-коэффициент одновременности;

 

 кВт;  кВАр; кВА

 

Для АРЩ:

 

 кВт;  кВАр;  кВА

 

Выбираем четыре трансформатора ТС3М и их технические данные сведём в таблицу 1.1

 

Технические данные трансформаторов Таблица 1.1

Мощность, кВА	Количество	Напряжение		Потери К. З., кВт	Напряжение К. З., %	КПД, %
		первичное	вторичное
250	2	380	230	4100	5, 1	98
63	2	380	230	1475	4, 75	97, 5

 

Один трансформатор постоянно находятся в работе. Второй, в соответствии с правилами Регистра обеспечивает питание приемников взамен отказавшего. Трансформаторы подключаются к различным секциям ГРЩ.

 

Расчёт мощности электростанции

 

В соответствии с требованиями Регистра произведем расчет нагрузки СЭС в ходовом режиме. Воспользуемся табличным методом расчета.

При заполнении таблицы нагрузок в графы 2-4 вносят данные задания, в графы 5-8 - параметры двигателей, выбранных по условию , где  - мощность в графе 4.

Рассмотрим заполнение таблицы нагрузок:

Графа9. Коэффициент загрузки выбирается с учетом рекомендаций табл.2.3

[2, стр.8]. Максимальное значение его не должно превышать отношение

Графа10. Коэффициент полезного действия принимают равным номинальному, если К_з> 0, 6. Если К_з< 0, 4 то КПД определяют по выражению:

 

,

 

где

Графа11. Коэффициент мощности приемника определяют в зависимости от загрузки ЭД К_{з (}[4], рис.3.2)

Графа12. Коэффициент одновременности К_о работы приемников выбираем с учетом наличия резервных механизмов и условий плавания судна.

Графа13. Потребляемая активная мощность в ходовом режиме

 

Графа14. Потребляемая реактивная мощность в ходовом режиме

 

 

Результаты расчета сводим в таблицу 1.2

Для расчёта нагрузки СЭС других режимов работы воспользуемся пересчетными коэффициентами.

Маневренный: К=1, 1

Аварийный: К=0, 86

Стоянка без погрузки: К=0, 58

Стоянка с погрузкой: К=1, 05

Результаты пересчёта сводим в таблицу 1.3

 

Мощность СЭС в различных режимах Таблица 1.3

Мощность	Ходовой	Маневренный	Аварийный	Стоянка без погрузки	Стоянка с погрузкой
Р, кВт	803, 2	884, 2	691, 44	466, 32	844, 2
S, кВА	872, 39	959, 62	750, 25	505, 98	916, 01

 

Выбор источников электроэнергии судовой электростанции

 

При выборе комплектации СЭС учитываем тип энергетической установки, требования Правил Регистра. Рассчитываемое судно имеет турбинную энергоустановку. По данным таблицы 1.2 и 1.3 выбираем 3 турбогенератора [2, табл 2.6], а их технические данные сводим в таблицу 1.4

В соответствии с Регистром в составе СЭС должен быть резервный генераторный агрегат, мощность которого позволяла бы заменить любой из агрегатов СЭС при его отказе.

В качестве резервного ГА на нашем судне будет использоваться ДГ (см. табл.1.4).

 

Технические данные Т-Г и Д-Г Таблица 1.4

Тип	Pд, кВт	Pг, кВт	Напряжение, В	n, об/мин	G, г/кВт*ч	T, тыс. ч	Количество генераторов
ГМС-14-41-12	588	500	400	500	218	60	1
ТГУ-500	-	500	400	-	-	-	3

 

Коэффициент загрузки генераторов определяется по формуле:

 

,

 

где  - потребляемая приемниками мощность в данном режиме;  - суммарная мощность работающих в данном режиме генераторов.

Расчёты сведём в таблицу 1.5

 

Загрузка генераторов в различных режимах Таблица 1.5
	Мощность	Ходовой	Манёвренный	Аварийный	Стоянка без погрузки	Стоянка с погрузкой
	Рген.	1000	1000	1000	500	1000
	Рнагр.	803, 2	884, 4	691, 44	466, 32	844, 2
	Nген.	2	2	2	1	2
	Кз	0, 8	0, 88	0, 69	0, 93	0, 84

 

Примечание: таким образом мы видим, что генераторы во всех режимах работают с оптимальным коэффициентом загрузки (аварийный режим является кратковременным)

Разработка схемы судовой электростанции и выбор электрооборудования

 

Выбор шин ГРЩ

 

Т. к. распределение фидеров по длине шин ГРЩ производилось таким образом, что нагрузки слева и справа от турбогенераторов примерно равны, то ток, по которому будет производиться выбор шин ГРЩ (с учетом 20% неравномерности распределения нагрузки), можно определить по формуле: , где  - сумма номинальных токов всех генераторов, кроме резервного, А.

 

 А

 А

 

Выбираем шины ГРЩ [2, табл.3.1] из условия I < I доп, при этом желательно выполнение условия h> 4b

h=80 мм - высота шины;

b=8 мм -ширина шины;

L=1000 мм - расстояние между опорами;

Произведем проверку шин на возможность динамического резонанса. Для этого определим частоту собственных колебаний:

 

 Гц.

 

Полученное частота не лежит в пределах от 40 до 60 и от 90 до 110 Гц, следовательно, механического резонанса не будет.

 

Выбор кабеля

 

Выбор кабеля включает в себя выбор марки, сечение кабеля, проверку выбранного кабеля на потерю напряжения. Сечение кабеля выбирается по расчетному току. Условие выбора:  Кабель генератора и трансформатора выбирают по номинальному току:

 

.

 

Рабочие токи кабелей, соединяющих отдельные потребители с ГРЩ:

 

.

 

Рабочий ток фидера, питающего несколько приемников, определяется с учетом одновременности их работы по формуле:

 

Выбор кабелей оформлен в виде таблицы 2.1 Коэффициенты К1 и К2 учитывают температуру окружающей среды и условия прокладки кабеля.

Для генератора, трансформатора и механизмов МО Т⁰=50 ⁰С К₁=0, 87

Для камбузных моторов и плит Т⁰=45 ⁰С К₁=1

Для остальных приемников Т⁰=40 ⁰С К₁=1, 06

Коэффициент К₂ выбираем 0, 85-для двухжильных кабелей 0, 7-для трех - и четырехжильных кабелей.

Проверку линии на потерю напряжения производим путем сравнения потери напряжения в ней с допускаемой Регистром величиной: .

Потеря напряжения в линии генератор - шины не должна превышать 1%.

Потерю напряжения в линии без учета падения напряжения в разделке и наконечниках определяем по формуле:

 

,

 

где  - длина кабеля (указывается в задании), м;

 - число параллельных кабелей в линии;

,  - активное и индуктивное сопротивление линии на единицу длины [2, табл.3.7], Ом/м.

 

 

Полученное значение меньше допускаемого Регистром.

Выбор кабеля Таблица 2.3

Наименование фидера	Номинальные данные		Данные рабочего режима				Поправрчные коэффициенты				Расчетный ток, А				Кабель
	Мощность, кВТ	Режим работы	cos۴	К3		Iраб, А		К1		К2			Марка				Сечение n*S, мм		Iдоп, А
Генератор №1	500	длит	0, 85	1	849, 04		0, 87		0, 7		975, 9			КНР		6 (3*120)		189
Рулевое устройство	45	длит	0, 9	0, 6	49, 276		1		0, 85		49, 28			КНРП		3*10		53, 5
Трансф 1 стор	250	длит	0, 87	1	414, 76		0, 87		0, 85		476, 7			КНР		4 (3*120)		133
Трансф 2 стор	250	длит	0, 87	1	414, 76		0, 87		0, 7		822, 2			КНР		6 (3*95)		161
Брашпиль	55	крат	0, 79	0, 7	79, 617		1		0, 85		79, 62			КНРП		3*25		85
Шпиль	55	крат	0, 9	0, 7	69, 886		1		0, 85		69, 89			КНРП		3*16		71, 4
Кран грузовой	55	крат	0, 89	0, 6	60, 575		1		0, 85		60, 58			КНРП		3*16		64, 6
Пож. Насос	45	крат	0, 9	0, 3	25, 044		1, 1		0, 85		22, 77			КНР		3*4		27, 2
Лифт грузовой	5, 5	крат	0, 85	0, 5	5, 783		0, 9		0, 85		6, 426			КНРП		3*1, 5		10, 2
Насос циркуляц.	30	длит	0, 89	0, 8	45, 023		0, 9		0, 85		50, 03			КНР		3*10		53, 5
Насос маслян.	11	длит	0, 87	0, 8	17, 464		0, 9		0, 85		19, 4			КНР		3*2, 5		22, 1
Насос охл. Воды	55	длит	0, 9	0, 8	83, 46		0, 9		0, 85		92, 73			КНР		3*35		102
РЩ1 котельн. Оборудования	67	крат	0, 87	0, 8	104, 01		0, 89		0, 85		116, 9			КНР		3*50		140, 25
РЩ2 вентил. МО	34, 5	длит	0, 87	0, 9	60, 25		1		0, 85		60, 25			КНР		3*16		64, 6
РЩ3 Топл. Насосов	16, 5	крат	0, 88	0, 5	15, 826		0, 87		0, 85		18, 19			КНР		3*2, 5		20, 4
РЩ4 Насосов МО	76	крат	0, 89	0, 7	100, 91		0, 89		0, 85		113, 4			КНР		3*70		114, 8
РЩ5 рефрижерат	8, 5	длит	0, 9	0, 6	9, 5662		1		0, 85		9, 566			КНР		3*1, 5		10, 2
РЩ7 Камбузн. Обор.	21, 7	длит	1	0, 8	29, 306		0, 89		0, 85		32, 93			КНР		3*10		34

Проверка шин ГРЩ

 

Проверяем шины ГРЩ на динамическую стойкость по условию:

 

, где

 - допустимое напряжение в материале медных шин;

 - расчетное напряжение в материале шин;

 - максимальный изгибающий момент;

 - момент сопротивления сечения шины относительной оси;

 

h=80 мм - высота шины;

b=8 мм -ширина шины;

а=0, 04 м;

=1 м - расстояние между опорами;

Коэффициент формы определяется из [3, рис.10.23]

 

; Тогда ;

;

; ; ;

 

Расчетное максимальное напряжение меньше допустимого: .

Графический метод расчета

 

Полная проводимость цепи двигателя, о. е.

 

;

 

 находим по графику 14 [2, стр.59] =9, 5% Величина не превышает допустимую величину (20%).

 

Аналитический метод расчета

 

 

Список литературы

 

1. Справочник судового электромеханика / Под ред. Г.И. Китаенко: В 3 т. - Л.: Судостроение, 1980. - Т.1. - 923 с.

2. Методические указания к курсовому проектированию для курсантов 4-го курса и студентов заочного обучения ЭМФ / Л.А. Лёмин, А.А. Пруссаков - Санкт-Петербург, 2004 - 72 с.

3. Баранов А.П. Судовые автоматизированные электроэнергетические системы: Учеб. для вузов. - М.: Транспорт, 1988. - 328 с.

Выбор трансформаторов

 

По данным таблицы нагрузок 1.2 для приёмников 220В выбираем трансформатор.

Условие выбора:  где

 - число трансформаторов;

 - номинальная мощность трансформатора;

-коэффициент одновременности;

 

 кВт;  кВАр; кВА

 

Для АРЩ:

 

 кВт;  кВАр;  кВА

 

Выбираем четыре трансформатора ТС3М и их технические данные сведём в таблицу 1.1

 

Технические данные трансформаторов Таблица 1.1

Мощность, кВА	Количество	Напряжение		Потери К. З., кВт	Напряжение К. З., %	КПД, %
		первичное	вторичное
250	2	380	230	4100	5, 1	98
63	2	380	230	1475	4, 75	97, 5

 

Один трансформатор постоянно находятся в работе. Второй, в соответствии с правилами Регистра обеспечивает питание приемников взамен отказавшего. Трансформаторы подключаются к различным секциям ГРЩ.

 

Расчёт мощности электростанции

 

В соответствии с требованиями Регистра произведем расчет нагрузки СЭС в ходовом режиме. Воспользуемся табличным методом расчета.

При заполнении таблицы нагрузок в графы 2-4 вносят данные задания, в графы 5-8 - параметры двигателей, выбранных по условию , где  - мощность в графе 4.

Рассмотрим заполнение таблицы нагрузок:

Графа9. Коэффициент загрузки выбирается с учетом рекомендаций табл.2.3

[2, стр.8]. Максимальное значение его не должно превышать отношение

Графа10. Коэффициент полезного действия принимают равным номинальному, если К_з> 0, 6. Если К_з< 0, 4 то КПД определяют по выражению:

 

,

 

где

Графа11. Коэффициент мощности приемника определяют в зависимости от загрузки ЭД К_{з (}[4], рис.3.2)

Графа12. Коэффициент одновременности К_о работы приемников выбираем с учетом наличия резервных механизмов и условий плавания судна.

Графа13. Потребляемая активная мощность в ходовом режиме

 

Графа14. Потребляемая реактивная мощность в ходовом режиме

 

 

Результаты расчета сводим в таблицу 1.2

Для расчёта нагрузки СЭС других режимов работы воспользуемся пересчетными коэффициентами.

Маневренный: К=1, 1

Аварийный: К=0, 86

Стоянка без погрузки: К=0, 58

Стоянка с погрузкой: К=1, 05

Результаты пересчёта сводим в таблицу 1.3

 

Мощность СЭС в различных режимах Таблица 1.3

Мощность	Ходовой	Маневренный	Аварийный	Стоянка без погрузки	Стоянка с погрузкой
Р, кВт	803, 2	884, 2	691, 44	466, 32	844, 2
S, кВА	872, 39	959, 62	750, 25	505, 98	916, 01

 

1234Следующая ⇒

Поделиться: