Корреляционные зависимости активной мощности

заданий и предложений по новым судам, когда не определен перечень приемников. Указанные зависимости не используются для выбора мощности аварийных генераторов для судов с динамическим принципом поддержания, для водоизмещающих судов со скоростью больше 25 уз, а также для плавучих электростанций, доков.

Табличный метод

При расчете мощности судовой электростанции табличным методом исходят из того, что она должна полностью обеспечивать электроэнергией все установленные на судне приемники при всех режимах работы судна.

Существует несколько вариантов табличных методов.

В основу рассматриваемой методики расчета положены следующие допущения: реактивная мощность электродвигателя не зависит от его нагрузки; КПД электродвигателя не зависит от нагрузки в пределах изменения коэффициента загрузки 0,6–1,2. Первое допущение основано на том, что в первом приближении можно считать магнитный поток электродвигателя не зависящим от его нагрузки, второе – на том, что изменение КПД при изменении нагрузи в указанных пределах незначительно.

Табличный метод расчета мощности судовой электростанции предусматривает такую последовательность.

1. На основании проекта судна составляется спецификация всех потребителей по назначению, степени важности, режиму работы.

2. Согласно Правилам РРР выбираются приемники в зависимости от количества потребляемого тока и значения напряжения. Род тока и значение напряжения могут быть едиными на всей электростанции, но могут быть различными для отдельных групп приемников (например, для силовой сети переменный ток 380 В, для сети освещения переменный ток 220 В).

3. Составляется перечень предполагаемых источников и преобразователей электроэнергии (дизель-генераторы, валогенератор-трансформатор и др.), между которыми не предусмотрена параллельная работа.

4. Все приемники (электроприводы вспомогательных механизмов, нагревательные приборы, освещение и другое оборудование) объединяются в группы по источникам электроэнергии, от которых предполагается питание, и составляется однолинейная схема электростанции.

5. Механизмы и оборудование каждой группы в свою очередь разбиваются по назначению:

– палубные механизмы (рулевая машина, брашпиль, шпиль и т.д.);

– механизмы силовой установки (компрессор, масляный насос, вентиляторы моторного отделения и т.д.);

– механизмы общесудовые (пожарный насос, осушительный насос и т.д.);

– прочее оборудование (радиостанция, приборы управления cyдном, освещение, нагревательные приборы и т.д.).

6. Составляется таблица определения мощности электростанции для основных режимов эксплуатации судна в зависимости от его типа и характера работы. Согласно Правилам РРР необходимо предусматривать следующие режимы работы судна:

– ходовой;

– манёвры;

– аварийный при работе основных источников электрической энергии (пожар, получение судном пробоины);

– другие режимы в соответствии с назначением судна;

– стояночный.

Во всех случаях в таблице определения мощности (см. приложение) необходимо предусматривать характерные для данного судна режимы, соответствующие наибольшей и наименьшей загрузкам электростанции.

7. Таблицы определения мощности составляются для каждой группы генераторов или трансформаторов, между которыми (группами) не предусмотрена параллельная работа.

8. На основании таблиц определения мощности выбираются источники электрической энергии (дизель-генераторы, валогенераторы, трансформаторы), обеспечивающие потребность в энергии для каждого режима работы судна [19].

9. В предусмотренных Правилами Речного Регистра случаях устанавливаются резервный дизель-генератор и аварийная электростанция [23].

10. Аварийная электростанция выбирается на основании таблицы определения ее мощности с расчетом покрытия потребностей электроэнергии в случае выхода из строя основной электростанции.

11. Перечень приемников, которые должны получать питание от аварийной электростанции (освещение, сигнализация и т.д.), устанавливается Правилами Регистра.

Основные понятия и коэффициенты

При расчете нагрузки электростанции должны быть учтены следующие понятия и безразмерные коэффициенты.

Коэффициент использования, который показывает на отношение номинальной (расчетной) мощности механизма к номинальной мощности электродвигателя:

(Здесь и далее под номинальными значениями подразумеваются значения, гарантированные заводом-изготовителем агрегата. Номинальные значения указываются в каталогах и технических условиях.) Коэффициент применяется для определения потребной мощности потребителя (электродвигателя). Он зависит от того, как удачно подобран двигатель из всех типоразмеров двигателей, выпускаемых промышленностью для того или иного механизма.

Коэффициент загрузки механизма, определяющий отношение действительной мощности на валу механизма к его номинальной мощности:

При эксплуатации механизма в режиме, для которого он выбирался, коэффициент загрузки обычно близок к единице. При тех же значениях в других режимах он может быть меньше.

Коэффициент одновременности работы k_ооднотипных механизмов и однотипного оборудования показывает на отношение числа одновременно работающих однотипных механизмов или оборудования к общему числу в данной группе.

При наличии только одного механизма или оборудования в данной группе k_о= 1. При установке, например, двух однотипных компрессоров или пожарных насосов (или камбузов) k_обудет показывать число их, работающих одновременно, то есть k_о = 0,5 (работает один) или k_о= 1 (работают два).

Общий коэффициент одновременности k'_оравен отношению действительной мощности энергии, потребляемой механизмами, к сумме их потребных мощностей. Значения коэффициента k'_оразличны: они определяются характером работы механизмов и оборудований. Для потребителей, работающих постоянно в течение времени рассчитываемого режима k_о = 0,9–1,0. Это значений определяется несовпадением пиков нагрузки каждого из них.

Для потребителей, работающих периодически, то есть включаемых и выключаемых несколько раз в час (электроприводы санитарных насосов, холодильников и т.д.), значения коэффициента одновременности меньше: то есть k'_о = 0,5–0,8. Значение его, кроме того, определяются и несовпадением времени их работы.

Для потребителей, работающих эпизодически (редко включаемых на небольшой промежуток времени), значение коэффициента еще меньше, а именно: k'_о= 0,l–0,4.

Кроме перечисленных выше коэффициентов должны быть приведены по каждому механизму или приемнику такие величины, как п, Р_ном и др.

Коэффициент полезного действия η_ном выбирается из каталога для данного агрегата при его номинальной мощности.

По номинальному коэффициенту мощности cos φ потребителя определяется tg φ.

Коэффициент использования определяется как отношение

Потребная активная мощность, кВт, для одного потребителя

Реактивная мощность, потребная для одного агрегата, квар,

Суммарные мощности (см. прил., гр. 12 и 13) определяются для однотипных агрегатов.

Коэффициент k_м принимается на основании рекомендации.

Коэффициент k_овыбирается в зависимости от числа одновременно работающих однотипных механизмов.

В таблице (см. прил.) указываются мощности для данного режима работы судна:

(23)

а также в качестве примера указан только один из режимов. Прочие режимы должны составляться аналогично. После заполнения граф необходимо подсчитать итоговые значения. Для этого надо все приемники, работающие в рассматриваемом режиме, в зависимости от характера работы распределить на работающие – постоянно, периодически и эпизодически. Значения мощностей периодически работающих приемников можно помещать в круглые скобки, а эпизодически – в квадратные. Затем можно перейти к подсчету итоговых значений.

В строке «Сумма мощностей» (см. прил.) подсчитываются суммы мощностей раздельно для потребителей различного характера работы, а затем находится итоговая сумма. Мощности подсчитываются как активные Р,так и реактивные Q. С учетом общего коэффициента одновременности определяются произведения каждой суммы мощностей на соответствующий коэффициент одновременности, а затем подсчитывается итоговое значение.

Значения коэффициента k'_оопределяются опытным путем, однако можно использовать значения, указанные в приложении.

Следует помнить, что один и тот же механизм в различных режимах может иметь разный характер работы по времени. Haпpимер, пожарный насос в аварийном режиме – постоянно работающий приемник, а в ходовом (если необходимо мыть палубу и клюзы) – эпизодически работающий.

Следует произвести, кроме того, проверку по приемнику с наибольшей мощностью.

В строке «То же с учетом потерь в ceти 5%» осуществляется умножение итоговых значений предыдущей строки на коэффициент 1,05. Таким образом, вносится поправка на потерю электроэнергии в сети, подводящей ток к потребителям.

Следовательно, общая потребная мощность электроэнергии к каждому режиму выражается так:

(24)

По этим значениям в строке «Полная мощность» находят полную потребную мощность, кВ·А, по каждому режиму:

Sоб = .

(25)

Для выбора генераторов определяют так называемый средневзвешенный коэффициент мощности cos φ_срв, он равен отношению P_об /S_об для каждого режима.

Сети освещения, некоторые нагревательные приборы и другие приемники могут иметь номинальное напряжение 220 или 127 В. При напряжении генераторов 400 В эти приемники питаются через трансформаторы.

Для питания рефрижераторных контейнеров ставят разделяющие трансформаторы с коэффициентом трансформации, равным единице.

Выбор варианта комплектации СЭС

Трансформаторы выбираются от полной мощности. Условие выбора трансформаторов:

ном тр ≥ Sоб,

(26)

где S_i – номинальная мощность трансформатора (табл. 2);

п – число трансформаторов;

S_об – общая потребная мощность.

Таблица 2