Табличный метод определения мощности СЭС

Этот метод так назван потому, что для определения мощности СЭС используется таблица нагрузок СЭС (таблица 2.1).

Таблица нагрузок предназначена для расчета нагрузки судовой электростанции в каждом из режимов работы судна (электростанции), предусмотренных Правилами Реги-

стра для данного типа судна.

Примерный вид таблицы приведен ниже (таблица 2.1).

Таблица 2.1. (левая часть)

Таблица нагрузок судовой электростанции

	Наименование приемников электроэнергии	Исходные данные
n, шт.	Р, кВт	Р, квт	cos φ	η, %
	Рулевое устройство				0,86
	Брашпиль				0,89
	Шпиль				0,88
	Краны грузовые				0,88
	Лебедки грузовые				0,85
	Вентиляторы трюмов				0,78
	Насосы пресной воды главного двигателя				0,82
	Насосы забортной воды главного двигателя				0,85
	Топливные насосы главного двигателя				0,8
	Масляные насосы главного двигателя				0,82
	Насосы пресной воды вспом. двигателей				0,82
	Насосы забортной воды вспом. двигателей				0,78
	Топливные насосы вспом. двигателей				0,79
	Масляные насосы вспом. двигателей				0,69
	Главный компрессор				0,89
	Подкачивающий компрессор				0,82
	Компрессор хозяйственных нужд				0,78
	Насосы топливоперекачивающие				0,79
	Сепараторы топлива				0,79
	Сепараторы масла				0,78
	Валоповоротное устройство				0,79
	Насосы санитарной воды				0,75
	Насосы бытовые пресной воды				0,78
	Питательные насосы котлов				0,69
	Циркуляционные насосы котлов				0,78
	Вентиляторы машинного отделения				0,79
	Вентиляторы котельного отделения				0,79
	Пожарные насосы главные				0,89
	Пожарный насос вспомогательный				0,82
	Насосы балластные				0,88
	Насосы осушительные				0,86
	Компрессор системы кондиционирования				0,84
	Насосы системы кондиционирования				0,8
	Вентиляторы системы кондиционирования				0,79
	Камбузные плиты				1,0
	Электродвигатели камбуза				0,65
	Электропечь хлебопекарная				1,0
	Рефрижераторная установка				0,65
	Радиооборудование				0,74
	Электронавигационные приборы				0,69
	Электродвигатели мастерской				0,69
	Освещение (лампы накаливания)
	Освещение (люминисцентные лампы)				0,9
	Другое моторное оборудование				0,8
…
…
…
A	Cуммарная активная Р = и реактивная Q = мощности периодически и непрерывно работающих приемников
B	То же, с учетом коэффициента одновременности режима Р= kР и Q= kQ
C	То же, с учетом потерь в линии: активная Р= kР, реактивная Q= Qи полная S= мощности
D	Средневзвешенный коэффициент мощности режима cos= Р/ S

Таблица 2.1. (правая часть)

Таблица нагрузок судовой электростанции

Ходовой режим

Режим маневров и др.

Режим работы

m

k

k

η

cosφ

Общая потребляемая мощность

Режим работы

m

k

k

Р, кВт

Q, кВАр

20...

…

…

…

A

Р

Q

B

P

Q

C

Р

Q

S

D

cosφ

Колонки таблиц заполняются так:

1. номера приёмников электроэнергии по порядку;

2. наименование приёмников электроэнергии;

3. общее количество однотипных приёмников электроэнергии n, шт.;

4. установленная мощность одного механизма Р, кВт;

5. номинальная мощность одного электродвигателя Р, кВт;

6. номинальный коэффициент мощности электродвигателя cos φ;

7. номинальный коэффициент полезного действия электродвигателя η, %.

В колонку 8 вносят суммарную мощность, потребляемую всеми электродвигателя-

ми данного приемника из сети, которую рассчитывают по формуле

= (Р/ η) n (2.1),

где: Р- номинальная мощность двигателя, кВт (колонка 5);

η- номинальный КПД двигателя (колонка 7), выраженный в относитель-

ных единицах (для чего значение КПД двигателя делят на число 100);

n - общее количество однотипных приёмников электроэнергии, шт (колонка

3).

Далее таблица нагрузок развёртывается по эксплуатационным режимам работы

судна: ходовой, манёвров (съёмка с якоря), аварийный, стоянка с грузовыми операциями.

В каждом режиме приёмники электроэнергии работают в одном из 3-х режимов:

1. эпизодический,
2. периодический;
3. непрерывный.

В эпизодическом режиме (ЭР) приёмники включаются одно- или многократно,

общее время работы - менее 3,5 часов в сутки (15% времени суток). К таким приемникам относятся: брашпиль, шпиль, подкачивающий компрессор, компрессор хозяйственных нужд, валоповоротное устройство, пожарные насосы главные и вспомогательные в режи-

ме маневров, электродвигатели камбуза, электропечь хлебопекарная и др.

В периодическом режиме (ПР) приёмники включаются многократно, общее время

работы – от 3,5 до 17 часов в сутки (15 - 70%). К таким приемникам относятся: главный компрессор в режиме маневров и аварийном, топливоперекачивающие насосы, сепарато-

ры топлива и масла, пожарные насосы главные и вспомогательные в ходовом и аварийном режимах, насосы санитарной и пресной воды, питательные насосы котлов, балластные и осушительные насосы, компрессор системы кондиционирования, рефрижераторная установка, камбузные плиты, радиооборудование, электродвигатели мастерской и др.

В непрерывном (НР) режиме приёмники включаются одно- или многократно, об-

щее время работы – от 17 до 24 часов в сутки (70 - 100%). К таким приемникам относят-

ся: рулевое устройство, грузовые лебедки и краны, вентиляторы трюмов, топливные и мас

ляные главного и вспомогательных двигателей, циркуляционные насосы котлов, вентиля-

торы машинного и котельного отделений, насосы и вентиляторы системы кондициониро-

вания, освещение (лампы накаливания и люминисцентные), другое моторное оборудова-

ние.

В колонки 9, 17, 25, 33 и 41 вносят условное обозначение режима работы приёмни

ка – «ЭР» - эпизодический, «ПР» - периодический, «НР» - непрерывный.

В колонки 10, 18, 26, 34 и 42 вносят число m однотипных приемников, работающих в данном режиме. Это число зависит от степени ответственности приемника и режима работы судна.

На судах особо ответственные и ответственные судовые механизмы и устройства резервируются.

Например, на каждом судне установлено 2 рулевых электропривода, в ходовом ре-

жиме работает один из них (m = 1), в то же время в режиме маневров, особенно когда судно проходит узкости, работают оба электропривода (m = 2).

Резервируются насосы главного двигателя – по два топливных, масляных, пресной и забортной воды, поэтому в режимах ходовом, маневров, аварийном работает по одному из них (m = 1).

Сказанное выше справедливо и для насосов вспомогательных двигателей (дизель-генераторов).

При стоянке с грузовыми операциями следует считать, что все грузовые устройст-

ва (лебедки и краны) работают одновременно, и т.п.

В режимах ходовом, маневров и аварийном, когда работает главный двигатель,

включена большая часть вентиляторов МО, в то же время на стоянке часть из них может быть отключена и т.д.

В колонки 11, 19, 27,35 и 43 вносят значение коэффициента одновременности рабо

ты однотипных приемников

k= m / n (2.2),

где: m - число однотипных приемников, работающих в данном режиме (колонка

10),

n - общее количество однотипных приёмников электроэнергии (колонка 3).

Значение коэффициент одновременности, в основном, зависит степени ответствен-

ности приемника и режима работы судна

Для единичного потребителя всегда k= 1 / 1 = 1.

В то же время особо ответственные и ответственные судовые механизмы и устрой-

ства резервируются.

Например, на каждом судне установлено 2 рулевых электропривода, в ходовом ре-

жиме работает один из них, поэтому коэффициент одновременности k= m / n = 1 / 2 = 0,5. В то же время в режиме маневров, особенно когда судно проходит узкости, работают

оба электропривода, поэтому коэффициент одновременности k= m / n = 2 / 2 = 1.

Резервируются насосы главного двигателя – по два топливных, масляных, пресной и забортной воды, поэтому в режимах ходовом, маневров, аварийном работает по одному из них, для этих насосов k= 1 / 2 = 0,5.

Сказанное выше справедливо и для насосов вспомогательных двигателей (дизель-генераторов).

В режимах ходовом, маневров и аварийном включена большая часть вентиляторов

МО, в то же время на стоянке часть из них может быть отключена и т.д.

В колонки 12, 20, 28, 36 и 44 вносят значение коэффициента загрузки кэлектро

двигателя в данном режиме, который в общем виде находят по формуле

к= kk (2.3),

где: k= Р/ Р- коэффициент использования двигателя (колонки 4 и 5 таблицы нагрузок индивидуального задания),

k= Р/ Р- коэффициент загрузки механизма в данном режиме,

где: Р- фактически потребляемая мощность механизма;

Р - установленная мощность механизма (колонка 4).

Значение коэффициента загрузки механизма kзависит от режима работы судна.

Поскольку на стадии проектирования СЭЭС фактическую загрузку механизма

определить невозможно, значение kвыбирают из таблицы 2.2. В ней приведены обоб-

щенные значения коэффициентов загрузки разных механизмов. Эти значения получены в результате эксплуатации большого числа серий судов разных типов (сухогрузные, для перевозки наливных грузов, универсальные и др.).

Таблица 2.2.

Коэффициенты загрузки механизмов (k) в разных режимах

Приемники электроенергии	Режимы
ходовой	маневров	стоянка	стоянка с грузовыми операциями	аварийный с работой основной электро- станции
Рулевое устройство	0,3...0,4	0,4...0,6	-	-	0,4...0,6
Брашпиль	-	0,7...0,9	-	-	-
Краны, лебедки	-	-	-	0,5...0,8	-
Насосы главного двигателя	0,8...0,9	0,7...0,8	-	-	0,7...0,8
Сепараторы	0,6…0,8	-	0,4…0,6	0,4…0,6	-
Насосы котельной установки:
конденсатный	0,8...0,9	0,8...0,9	0,8...0,9	0,8...0,9	0,8...0,9
циркуляционный	0,8...0,9	0,8...0,9	0,8...0,9	0,8...0,9	0,8...0,9
питательной воды	0,5...0,7	0,5...0,7	0,5...0,7	0,5...0,7	0,5...0,7
Насос пожарный	0,8...0,9	0,8...0,9	-	-	1,0
Насос балластно-осушительный	0,7...0,9	0,7...0,9	0,7...0,9	0,7...0,9	0,8...0,9
Компрессор главный	-	0,8...0,9	-	-	-
Компрессор подкачивающий	0,7...0,9	-	0,7...0,9	0,7...0,9	0,7...0,9
Вентиляторы	0,8…1,0	0,8…1,0	0,8…1,0	0,8…1,0	0,6...0,8
Кондиционеры	0,7…0,8	0,7…0,8	0,7…0,8	0,7…0,8-
Плиты камбуза	0,5...0,9	0,5...0,9	0,5...0,9	0,5...0,9	-
Мастерская	0,3…0,4	0,3…0,4	0,3…0,4	0,3…0,4	0,3…0,4
Навигационное оборудование	0,4...0,6	0,5...0,7	-	-	0,5...0,7
Зарядный агрегат	0,7...0,9	-	0,7...0,9	0,7...0,9	-
Сеть освещения	0,6...0,7	0,6...0,7	0,6...0,8	0,6...0,8	0,7...0,8
Радиооборудование	0,5…0,6	0,5…0,6	0,2...0,3	0,2...0,3	0,7...0,8

В колонки 13, 21, 29, 37 и 45 вносят значение коэффициента полезного действия

электродвигателя в данном режиме η, которое находят (рис.2.1, а) в зависимости от коэффициента загрузки к(колонки 12 и др.).

На рис. 2.1, а следует принять, что значения этого коэффициента отложены по оси абсцисс, т.е. к= Р(о.е. – относительные единицы).

Если коэффициент загрузки электродвигателя к≥ 0,75, то можно принять cosφ =

= cosφ(т.е. не пользоваться рис. 2.1, а).

В колонки 14, 22, 30, 38 и 46 вносят значение коэффициента мощности электродви-

гателя в данном режиме cosφ, которое находят (рис. 2.1, б) в зависимости от коэффи-

циента загрузки к(колонки 12 и др.).

На рис. 2.1,б следует принять, что значения этого коэффициента отложены по оси абсцисс, т.е. к= Р(о.е. – относительные единицы).

Если коэффициент загрузки электродвигателя к≥ 0,6, то можно принять sinφ =

= sinφ(т.е. не пользоваться рис. 2.1, б).

Рис. 2.1. Зависимость коэффициента полезного действия η (кривые 1) и коэффициента мощности cosφ (кривые 2) асинхронных двигателей от коэффици-

ента его загрузки к(мощности Р, выраженной в относительных единицах о.е):

а) для двигателей мощностью до 10 кВт; б) для двигателей мощностью 10…75 кВт

В колонки 15, 23, 31, 39 и 47 вносят значение суммарной потребляемой однотипны

ми приёмниками активной мощности в данном режиме

Р = k* к* (2.4),

где: k, ки - значения, указанные в колонках соответственно 11, 12 и 8.

В колонки 16, 24, 32, 40 и 48 вносят суммарную потребляемую однотипными при

ёмниками реактивную мощность

Q = Р*tg φ = Р* tg (arc cosφ),

при этом значение tg φ находят по значению коэффициента мощности cos φ при

помощи калькулятора или тригонометрических таблиц.

После заполнения всех колонок и строчек находят итоговые значения (нижняя

часть таблицы нагрузок (строчки «А», «В», «С» и «D»):

строчка «А»

суммарные значения активной Р = (Р _{п . р} + Р) и реактивной

Q = (Q _{п . р} + Q) мощностей для периодически и непрерывно работающих приёмников;

строчка «В»

те же значения мощностей Ри S, с учётом коэффициента одновременности рабо-

ты приёмников в каждом режиме

Р= к_0.р (Р _{п . р} + Р) и Q= к_0.р (Q _{п . р} + Q).

где коэффициент одновременности режима к_0.р характеризует вероятность одновре-

менной работы всех приемников в данном режиме (таблица 2.3)

:

Таблица 2.3

Значения коэффициента одновременности работы приемников электроэнергии

в зависимости от режима работы судна (электростанции)

	Режимы работы судна (электростанции)
ходовой	маневров	стоянка без грузовых операций	стоянка с грузовыми операциями	аварийный с работой основной электро- станции
коэффициент одновременности режима к0.р	0,8...0,9	0,75...0,8	0,7…0,75	0,75...0,8	0,9...1,0

Строчка «С»

те же значения мощностей Ри Sс учётом коэффициента потерь мощности в линии к

Р= к* Р, S= S (2.5),

значение которого зависит от водоизмещения судна, а именно: для малых судов

(водоизмещением до D = 2000 р.т) к= 1,02, для средних (D = 2000…10000 р.т) к= 1,03, для крупных (D>10000 р.т) к= 1,04.

полная (кажущаяся) мощность (кВ*А)

S= (2.6).

Строчка «D»

средневзвешенный коэффициент мощности каждого режима

cos φ= Р/ S (2.7).

Значение cos φвлияет на порядок выбора генераторов по мощности, а именно:

1. если cos φ≥ cos φвыбираемого генератора, то генератор выбирают по актив-

ной мощности;

2. если cos φ< cos φвыбираемого генератора, то генератор выбирают по реак-

тивной мощности.

Технические характеристики судовых синхронных генераторов приведены в Прило

жении 2.

При этом следует учесть, что у генераторов серий МСК, МСС, ГСС, ГМС, 2СН

cos φ= 0,8, а у генераторов серии ТК2-2 cos φ= 0,7.

Результаты расчета мощности СЭС в каждом режиме работы судна используются для выбор количества и мощности генераторов в этих режимах.