Методические указания по выполнению курсовой работы

Содержание

Содержание (оглавление) включает в себя наименование частей курсовой работы. Против каждого наименования глав, пунктов и подпунктов с правой стороны листа указывается номер страницы, с которой начинается данная часть работы. Над цифрами слова страница или стр. не ставится. Само слово СОДЕРЖАНИЕ записывается заглавными буквами симметрично тексту в виде заголовка. Все наименования частей работы, включенные в содержание, пишутся строчными буквами.

Разделы (главы) и подразделы (пункты, подпункты), включенные в содержание работы, нумеруются арабскими цифрами, например: раздел 1, 1.1 или 1.3. В ряде работ подразделы могут дробиться на пункты (подпункты), что также должно найти отражение в нумерации, например: 2.1.1, 2.1.2 и т.д. Пример оформления содержания работы смотрите в Приложении 2.

Введение

Написание любой курсовой работы начинается с написания введения к ней. Введение - это основа курсовой работы. Объем введения может колебаться от 2 до 4 страниц.

Согласно общим правилам введение к курсовой работе состоит из вводных предложений, целей и задач исследования.

Вводные предложения – самые важные слова во введении курсовой работы. Они подчеркивают важность темы для расчета судовой энергетической системы. Например, в качестве первого предложения можно использовать фразу «Судовая электроэнергетическая система … представляет собой …».

Далее вводная часть введения должна раскрывать актуальность рассмотрения данного вопроса, значимость проведения расчетов судовой электроэнергетической системы для судов речного флота России.

Заканчивается введение чётко сформулированной целью и перечислением задач изучения темы. Цель расчета – предполагаемый итог работы (то, чего обучающийся хочет добиться в результате изучения темы). Задачи расчета – это шаги, необходимые для достижения цели расчета.

 

Расчет судовой электроэнергетической системы

Расчет мощности СЭЭС.

Нагрузка судовой электростанции зависит от мощности и числа одновременно включенных приемников электроэнергии, от степени их загрузки и режимов работы судна.

Существует два метода расчета мощности СЭЭС – аналитический и табличный. В курсовом проекте используется табличный метод. Строится таблица нагрузок, в которую вносятся все потребители, их номинальные данные и на основании этой таблицы выбирается число и мощность генераторов.

В данной курсовой работе  следует  рассчитать  нагрузку судовой электростанции для двух (из пяти) режимов работы судна (электростанции):

1. стоянка без грузовых операций;

2. стоянка с грузовыми операциями;

3. ходовой режим;

4. маневрирование;

5. аварийный с сохранением работоспособности основной электростанции.

Эти два режима для каждого обучающихся оговариваются в задании на курсовую работу.

Рассмотрим некоторые особенности каждого из режимов применительно к транспортному судну. Эти же особенности характерны  и для остальных типов судов.

 

В ходовом режиме не работают: якорно-швартовные устройства (брашпиль, шпиль, автоматические швартовные лебедки), грузовые устройства (лебедки и грузовые краны), шлюпочные лебедки, главный компрессор, валоповоротное устройство и др.

В работе постоянно находятся: рулевое устройство, насосы, обслуживающие главные и вспомогательные двигатели (топливные, охлаждающие пресной и забортной воды, масляные), вентиляторы машинного отделения, трюмов и общесудовые, насосы питательной воды и циркуляционные  котельной установки, система кондиционирования, камбуз (в течение рабочего дня), рефрижераторная установка, освещение (кроме палубного), радиооборудование, электрорадионавигационные приборы и др.

Нагрузка рулевого устройства невелика (25...30%) вследствие малых кладок пера руля при работе авторулевого.

Периодически (эпизодически) включаются: вспомогательный компрессор (для восполнения утечек воздуха в системе пуска главного двигателя), пожарный насос (для скатки палубы), осушительный (для удаления предварительно очищенной при помощи сепараторов воды, образовавшейся вследствие утечек на деки в машинном отделении и трюмах), насосы общесудовых систем пресной и забортной воды (при понижении давления воды в этих системах) и др.

При необходимости работает электрооборудование мастерских.

 

В режиме маневров,  например, при съемке с якоря (работает главный двигатель), к перечислениям  выше  постоянно  и  эпизодически работающим  приемникам  добавляются

якорно-швартовные устройства, вместо подкачивающего компрессора пускового воздуха работает более мощный компрессор (из-за повышенного расхода воздуха вследствие частых пусков-остановок главного двигателя).

Одновременно повышается нагрузка на рулевую машину вследствие увеличения углов кладки пера руля. Работает пожарный насос для смыва грунта с якоря и якорной цепи.

В зависимости от конкретных условий съемки, может быть включено палубное освещение, необходимое при укладке стрел лебедок и кранов по-походному, зачехлению палубных механизмов, и при очистке палубы после окончания грузовых операций.

 

В аварийном режиме (пожар или пробоина, или иные обстоятельства, влияющие на безопасность мореплавания) судовая электростанция наиболее нагружена при пожаре на судне.

В  этом  случае следует принять,   что  борьба  с  пожаром  происходит  на  ходу судна

(в штормовых условиях остановка главного двигателя всегда приводит к тому, что              неуправляемое судно разворачивается  лагом к  волне и опрокидывается). Поэтому работают

все приемники электроэнергии ходового режима, и дополнительно включаются пожарные насосы, а также насосы осушительной и балластной систем.

Пожарные  насосы  необходимы для  борьбы с пожаром,  а  осушительные насосы -

для удаления забортной воды, поступающей в судовые помещения вследствие тушения пожара, насосы балластной системы – для создания безопасного для судна крена и дифферента, т.е. для сохранения остойчивости судна.

В зависимости от расположения очага пожара, должны выключаться механизмы, продолжение работы которых способствует распространению пожара. Например, при пожаре в машинном отделении должны быть выключены вентиляторы МО.

При пожаре в трюмах должны выключаться трюмные вентиляторы, при пожаре в жилых и служебных помещениях - вентиляторы этих помещений или установка   кондиционирования воздуха,  подающая воздух в эти помещения и т.д.

При необходимости оставления судна используются шлюпочные лебедки.

В данной курсовой работе  следует принять, что пожар случился в одном из трюмов

и борьба с пожаром происходит на ходу судна (работают приемники ходового режима) в темное время суток (включено палубное освещение).

 

В  режиме   стоянки с грузовыми операциями не  работают:  рулевое   и   якорно-швартовное  устройства, насосы, обеспечивающие работу главного двигателя (топливный, охлаждающие пресной  и забортной воды, масляный), радиооборудование, электрорадионавигационные приборы, главный компрессор.

В работе находятся: грузовые устройства, палубное освещение, подкачивающий компрессор, насосы, обеспечивающие работу вспомогательных двигателей (топливный, охлаждающие пресной и забортной воды, масляный), уменьшенное количество вентиляторов машинного отделения, трюмные и общесудовые вентиляторы, насосы питательной воды и циркуляционные котельной установки, система кондиционирования, камбуз (в течение рабочего дня), рефрижераторная установка.

При необходимости может включаться валоповоротное устройство и электрооборудование мастерской.

 

В режиме стоянки без грузовых операций не работают грузовые устройства, а все остальные приемники электроэнергии, перечисленные для режима стоянки с грузовыми операциями, остаются в работе.

 

Для того чтобы рассчитать таблицу нагрузок берем потребители, по данным из справочника выбираем тип электродвигателя определенного потребителя, выписываем его данные – номинальную мощность (Р_н); КПД (η), cosφ_н. далее, определяем коэффициент одновременности. Таблица нагрузок судовой электростанции приведена в Приложении 5.

 

ПОРЯДОК ЗАПОЛНЕНИЯ ТАБЛИЦЫ НАГРУЗОК

Графа 1.

Порядковый номер приёмника электроэнергии.

Графа 2.

В эту графу заносятся все приемники электроэнергии, установленные заданием на курсовую работу.

 

 

Графа 3.

Указывается количество однородных приемников, которые в дальнейших расчетах обозначаются через n (шт).

Графа 4.

В эту графу заносится единичная установленная (номинальная) мощность приемника электроэнергии  (P_н) (из задания).

Графа 5.

Номинальный  КПД  электродвигателя  (η_н) (из задания).

Графа 6.

Номинальный коэффициент мощности электродвигателей (соsφ) (из задания).

Графа 7.

Единичная потребляемая мощность. Определяется по формуле

                                          P п. ед.= P _{н /} η _н  (кВт)                                                (1)

Графа 8.

Общая потребляемая мощность. Определяется по формуле

                                       P п. общ.= P _{п . ед . *} n  (кВт)                                           (2)

Первые восемь граф заключают в себе данные, общие для всех режимов. Последующие графы заполняются для различных режимов работы судна.

Графа 9.

Коэффициент одновременности (Ко). Коэффициент одновремен­ности представляет собой отношение числа работающих в данном режиме приемников энергии к общему их числу. Значения коэффициентов одновременности для потребителей определяются на основании опыта работы на судах, а также  из справочной и методической литературы.  

  Например, для единичного потребителя всегда К_О = 1 / 1 = 1

  В то же время особо ответственные и ответственные судовые механизмы и устройства резервируются. На каждом судне установлено 2 рулевых электропривода. В ходовом режиме работает один из них, поэтому коэффициент одновременности К_О = 1 / 2 = 0,5. В режиме же маневрирования, особенно когда судно проходит узкости, работают оба рулевых электропривода, поэтому коэффициент одновременности для этого режима К_О = = 2 / 2 = 1.

  Резервируются насосы главного двигателя – по два топливных, масляных, пресной и забортной воды, поэтому в ходовом режиме работает по одному из них и для этих насосов К_О = 1 / 2 = 0,5. Для режимов же маневрирования, аварийного К_О = 2 / 2 = 1.

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

Графа 10.

  Коэффициент загрузки (Кз). Коэффициент загрузки представляет собой отношение фактически потребляемой мощности приемником энергии в данном режиме к его номинальной мощности.

Значения коэффициентов загрузки зависят от режима работы судна.

Значения коэффициентов загрузки можно взять из приводимой ниже таблицы 1. В ней приведены обобщенные значения коэффициентов загрузки разных механизмов. Эти значения получены в результате эксплуатации большого числа серий судов разных типов (сухогрузные, нефтеналивные суда, универсальные и др.).

Таблица 1

Приемники электроэнергии	Режимы работы судна
	Ходовой	Маневров	Стоянка без грузовых операций	Стоянка с грузовыми операциями	Аварийный с работой основной ЭС
Рулевое устройство	0,3...0,4	0,5...0,8	-	-	0,4...0,7
Брашпиль	-	0,7...0,9	-	-	-
Краны, лебедки	-	-	-	0,5...0,8	-
Насосы главного двигателя:
- топливные,	0,8...0,9	0,8...0,9	-	-	0,8...0,9
- масляные,	0,8...0,9	0,8...0,9	-	-	0,8...0,9
- охлаждения.	0,8...0,9	0,8...0,9	-	-	0,8...0,9
Насосы вспомогатель-ных двигателей:
- топливные,	0,8...0,9	0,8...0,9	-	-	0,8...0,9
- масляные,	0,8...0,9	0,8...0,9	-	-	0,8...0,9
- охлаждения.	0,8...0,9	0,8...0,9	-	-	0,8...0,9
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	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...0,8	0,7...0,8	0,6...0,8	0,6...0,8	0,8...1,0
Радиооборудование	0,5…0,6	0,5…0,6	0,2...0,3	0,2...0,3	0,7...0,8
Маслоперекачиваю- щий насос	0,7…0,8	0,7…0,8	-	-	0,7…0,8
Топливоперекачи- вающий насос	0,7…0,8	0,7…0,8	-	-	0,7…0,8
Шлюпочная лебедка	-	-	-	-	1,0
Траповая лебедка	-	-	0,8…0,9	0,8…0,9	-
Гидрофоры	0,8…0,9	0,8…0,9	0,8…0,9	0,8…0,9	0,8…0,9
Валоповоротное устройство	-	-	1,0	1,0	-

Графа 11.

Коэффициент мощности (Со s φ ). Общеизвестно, что КПД и Со s φ электродвигателя зависят от нагрузки. Эти ориентировочные зависимости КПД и Со s φ от нагрузки электродвигателей мощностью более 10 кВт (кривая 1) и мощностью до 10 кВт (кривая 2) изображены на рис.1 (см. ниже). Как видно из рисунка, кривые КПД в пределах нагрузок от 50% до 100% изменяются мало, поэтому при составлении таблицы величину КПД берут постоянной и отдельно для каждого режима работы не определяют. А вот коэф­фициент мощности (Со s φ ) в зависимости от фактической загрузки электродвигателя изменяется значительно, поэтому его значения для каждого режима работы необходимо определять, пользуясь  графиком.

Рис. 4.1. Зависимость коэффициента полезного действия η (кривые 1) и коэффициента мощности cosφ (кривые 2) асинхронных двигателей от коэффициента его загрузки К_З (мощности Р , выраженной в относительных единицах о.е.): а) для двигателей мощностью до 10 кВт; б) для двигателей мощностью 10…75 кВт.

 

Графа 12.

Активная потребляемая мощность. Определяется по формуле

                                    Pa = P п.общ * Ko * K з (кВт)                                                   (3)

Графа 13.

Реактивная потребляемая мощность. Определяется по формуле

                                            Q р= P а * tg φ (квар)                                                             (4)

где tgφ - определяется по таблицам тригонометрических функций на основании соsφ режима.

Примечание: при заполнении данной графы необходимо помнить, что дляэлектронагревательных приборов и осветительных приборовсо s φ=1 и они реактивной мощности не имеют.

   На каждый режим работы судна для каждого приемника электро­энергии приходится по пять граф (гр. 9-13), которые заполняются аналогично.

   Для приемников, не работающих в данном режиме в соответствующих графах построчно делается прочерк.

  Заполнив построчно всю таблицу по режимам, приступают к заполне­нию горизонтальных строк итоговой таблицы.

Горизонтальные строки итоговой части таблицы заполняются следующим образом:

   Первая строка(«A») - Суммарная активная и реактивная потребляемые мощности приемников электроэнергии. Определяется путем сложения активных и реактивных мощностей приемников работающих в этих режимах, и заносятся в графы 12 и 13 (а также в соответствующие графы других режимов).

     Вторая строка («В») - Суммарная активная и реактивная потребляемые мощности приемников энергии, но с учетом общего коэффициента одновремен­ности по режиму. Определяется умножением соответствующих мощностей на принятый коэффициент одновременности по режиму.

Общий коэффициент одновременности по режиму (К_ОР)  учитывает несовпадение максимумов нагрузок приемников энергии во времени, т.к. нельзя считать реальным совершенно одновременную работу всех приемников. Опыт пока­зывает, что величина этого коэффициента колеблется в пределах 0,6-1,0. При этом, в более напряженных режимах он ближе к 1,0, а в менее напряженных - ближе к 0,6.

    Можно рекомендовать следующие средние значения коэффициентов одновременностипо режимам:

Стоянка без грузовых операций ………………….. 0,7 - 0,75;

Стоянка с грузовыми операциями ……………….. 0,8;

Съёмка с якоря (или маневрирование)................. 0,75 - 0,8;

Ходовой режим..................................…………… 0,8 - 0,9;

Аварийный режим................................………..... 0,9 - 1,0.

     Т.е. суммарная мощность (отдельно активная и отдельно реактивная), потребляемая в каждом режиме, умножается на принятый коэффициент одновремен­ности по режиму и заносится в соответствующие графы (12, 13 и им соответствующие по режимам).

Третья строка («С») - Суммарная потребляемая мощность с учётом коэффициента одновременности по режиму (вторая строка В) и с учётом 5% потерь мощности в сети. Определяется умножением соответствующих значений второй строки на коэффициент 1,05.

  Четвертая строка («D») - Полная мощность (S). Определяется по формуле

                                               (кВА)                                            (5)

где  и   - соответствующие значения активной и реактивной мощности четвертой строки.

  Пятая строка («Е») - Средневзвешенный коэффициент мощности (сosφ_ср) по каждому режиму. Определяется по формуле

(6)

 

где Ра - активная мощность приемников, кВт.

        S - полная мощность приемников кВА.

  Шестая строка («F») - Количество и мощность работающих генераторов.

  На основании полученных расчетных величин суммарной потребляемой мощности по всем режимам с учетом коэффициентов одновременности и потерь в сети производится выбор мощности генера­торных агрегатов судовых электростанций.

Номинальные параметры генераторов приведены в таблице 2.

 

Таблица 2

Тип генератора	Мощность, кВт	Напряжение, В	Частота вращения, об/мин	КПД, %	Соединение фаз

Серия М С С