2014-02-24
3652
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 = k Р и Q= kQ
| ||||||
| C | То же, с учетом потерь в линии: активная Р = k Р, 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:
- эпизодический,
- периодический;
- 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 к
электро
двигателя в данном режиме, который в общем виде находят по формуле
к= k
k
(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 k
выбирают 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 Р
и S, с учётом коэффициента одновременности рабо-
ты приёмников в каждом режиме
Р= к0.р (Р п . р + Р) и Q= к0.р (Q п . р + Q).
где коэффициент одновременности режима к0.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 Р
и 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.
