При пониженной частоте тока

Поиски новых путей экономии энергии никогда не потеряют своей актуальности в связи с неизбежным истощением невозобновляемых природных запасов всех видов топлива.

Одним из источников экономии является использование судового электрооборудования (ЭО) в режиме работы при пониженной частоте тока (РПЧ) относительно ее стандартного значения, которое составляет в России 50 Гц.

Эксплуатация при пониженной частоте отдельных электроприводов (ЭП) переменного тока стала возможной благодаря разработке и серийному производству преобразователей частоты. Наиболее часто с их помощью регулируют частоту вращения, а следовательно, и производительность насосов охлаждения и вентиляторов для того, чтобы приблизить фактическую производительность насоса или вентилятора к реальной потребности.

В данной работе речь пойдет об уменьшении частоты электропитания не отдельных потребителей, а всей электроэнергетической системы (ЭЭС) в целом. При этом, естественно, будет изменяться частота питания всех потребителей, подключенных к сети. Цель остается прежней — уменьшить неиспользуемый запас производительности механизмов и, следовательно, количество вырабатываемой "лишней" электроэнергии, а значит, и расход топлива. Поясним, откуда может появляться на судне избыточная производительность. Поскольку морские суда в большинстве случаев должны иметь неограниченный район плавания, все судовые технические средства при проектировании выбираются таким образом, чтобы соответствовать наиболее тяжелым условиям эксплуатации (при максимальных длительной мощности главных двигателей, производительности механизмов, температурах воздуха и забортной воды в тропиках).

В реальной эксплуатации такие условия имеют место далеко не всегда. Большее время суда эксплуатируются не в тропиках, используются экономичные режимы хода. В то же время производительность насосов, обслуживающих энергетическую установку, остается проектной, т.е.максимальной. В результате появляется неиспользуемый запас производительности, который тратится бесполезно (байпасированием или дросселированием), в то время как на выработку этого запаса уже затрачена электроэнергия, а соответственно и топливо.

При понижении частоты тока в ЭЭС происходит соответствующее уменьшение частоты вращения механизмов, одновременно уменьшается потребляемая ими мощность, снижая тем самым неиспользуемый запас производительности, а следовательно, и расход топлива.

Использование РПЧ возможно в ЭЭС с любым типом приводных двигателей генераторов. Допускаемое Правилами Морского регистра судоходства длительное уменьшение частоты составляет 5% (2,5 Гц), т.е. нижний рабочий предел частоты 47,5 Гц.

Эксплуатация ЭСС с более глубоким понижением частоты требует специального разрешения Морского регистра судоходства.

Величина экономии топлива за счет уменьшения количества потребляемой электроэнергии в режиме РПЧ по данным ЦНИИМФ, а также зарубежных исследований составляет не менее 2% на 1% уменьшения частоты. Таким образом, при допускаемом уменьшении частоты на 5% экономия составит не менее 10% без каких-либо дополнительных затрат.

На практике рекомендуется использовать нижний предел уменьшения частоты — 48 Гц. Тогда годовая экономия топлива на одно судно в ходовом режиме может быть рассчитана по формуле

где 0,08 — коэффициент, соответствующий экономии топлива 8% при понижении частоты на 4%;

— эксплуатационный период судна, сут;

— коэффициент ходового времени;

— средняя мощность, потребляемая в ходовом режиме, кВт;

— удельный расход топлива, потребляемого генераторными агрегатами, г/кВт • ч.

Например, для контейнеровоза дедвейтом около 15 тыс. т с электростанцией, состоящей из дизель-генераторов, годовая экономия топлива при использовании РПЧ только в ходовом режиме составит около 50 т.