Методика расчёта и обоснование мощности, числа и марки агрегатов судовой электростанции

(табличным методом)

Расчёт мощности СЭС выполняется табличным методом. Название метода объясняется тем, что расчёт нагрузки СЭС во всех режимах работы судна оформляется в виде сводной таблицы 1.

              2б. Исходные данные

Необходимые для расчёта исходные данные вносятся в графы 2–8(3-9:

· В графу 2 необходимо занести все приёмники электроэнергии, для удобства, разделённые на группы по значению.

· В графе 3 указать количество n однородных приёмников одинаковой мощности.

· В графе 4 привести значение установленной мощности Р_м механизма.

· В графу 5 внести номинальные значения мощности Р_ном..

· В графу 6 – коэффициента полезного действия h_ном.

· В графу 7 – коэффициента мощности cosφ_ном. единичного приёмника электроэнергии.

 

 Коэффициент использования

Если в качестве приёмника электроэнергии используется электродвигатель, сопряженный с механизмом, то для оценки степени использования электродвигателя по мощности, вводится коэффициент использования:

, где

Р_м и Р_ном. – установленная мощность механизма и номинальная мощность электродвигателя, кВт.

При этом, если К₁ < 1, то электродвигатель по мощности используется не полностью и работает с пониженным КПД, если же К₁ > 1, то электродвигатель при работе окажется перегруженным, что не допустимо по условиям нагрева. Поэтому, необходимо стремиться к соблюдению равенства К₁ = 1.

Значения К₁ заносятся в графу 8.

 

 Расчёт суммарной активной мощности приёмников, потребляемой из сети

В графе 9 необходимо указать суммарную активную мощность (кВт) приёмников, потребляемую из сети:

                       Р п = Рном * П/К.П.Д. ном

 

 Расчет нагрузки приёмников

Для каждого приёмника необходимо произвести расчёт нагрузки во всех принятых режимах работы судна. При этом используются графы 10-30 (см. приложение № 2, таблица № 1).

3.4.1 В графах 10, 17 и 24 указывается коэффициент загрузки механизма К₂, который равен отношению фактической потребляемой мощности Р_м.ф, кВт, механизма в данном режиме к установленной мощности Р_м, кВт, то есть:

            К 2 = Рм.ф / Рм

Примечание.

Если фактическую загрузку механизма определить не представляется возможным, то допускается использовать указанные, ниже усреднённые значения:

§ Для насосов, вентиляторов, компрессоров К₂ = 0,75 – 0,95;

§ Для грузоподъемных устройств К₂ = 0,8 – 0,9;

§ Для якорно – швартовных устройств К₂ = 0,7 – 0,9;

§ Для рулевых устройств К₂ = 0,5 – 0,8;

§ Для нагревательных и осветительных приборов К₂ = 1.

 

3.4.2 Фактическая загрузка электродвигателя в режиме определяется коэффициентом загрузки и заносится в графы 11, 18 и 25:

 

.

 

Если К_з < 0,75, то уточняются значения КПД и коэффициента мощности электродвигателя по рабочим характеристикам двигателей данной серии (приводится в каталогах или справочной литературе). Примерный вид этих характеристик приведён на рис. 1 зависимости КПД – 1 и коэффициента мощности – 2 асинхронного двигателя средней мощности от коэффициента его загрузки.

Рисунок 1

 

3.4.3 Уточнённые для каждого режима значения КПД приёмника в                                 режиме h_р и коэффициента мощности режима cosj_р вносятся в графы 12 и 13, 19 и 20, 26 и 27. При К_з > 0,75 изменения КПД и коэффициента мощности не учитывают и принимают в расчёте их номинальные значения.

 

3.4.4 Для однородных приёмников вводится коэффициент одновремённости К_о, равный отношению числа n_раб. – работающих в данном режиме приёмников к общему числу n_уст. – установленных приёмников, то есть:

                         Ко.= Праб. / Пу.ст.

Примечание.

Для одиночного приёмника этот коэффициент всегда равен 1, так как n_уст. = 1, а для нескольких, как правило, меньше 1.

§ К_о..= 0,5 – для насосов ГД работающих поочерёдно;

§ К_о.. = 0,75 – 1,0 – для одновременно работающих лебёдок.

Таким образом, значение коэффициента одновремённости выбирается на основе анализа условий работы приёмника в данном режиме и заносится в графы 14, 21 и 28.

3.4.5 В графы 15, 22 и 29 вносится суммарная активная потребляемая в каждом режиме мощность (кВт):

              Р р = Рном* К 3 *П*К о / КПДприемника в режиме

, где

Р_ном. – номинальная мощность приёмника, кВт;

К_з – коэффициент загрузки ЭД;

n  - число однородных приёмников, шт.;

К_о – коэффициент одновременности в данном режиме;

h_р – КПД приёмника в режиме.

 

3.4.6 В графе 16, 23 и 30 указывается определённая расчётным путём суммарная реактивная потребляемая в каждом режиме мощность:

 

  Qр =Рр * tg fр  квар

 

где значение tgj_р находят по известному cosj_р.

                    Расчёт нагрузки судовой электростанции

Поочерёдно во всех принятых режимах работы судна производим расчёт нагрузки СЭС. При этом для каждого режима путём сложения находим суммарную активную ƩР_р и реактивную ƩQ_р потребляемые мощности всех приёмников и заносим полученные значения в нижнюю часть таблицы № 1 (см. приложение № 2).

Если в данном режиме приёмник работает эпизодически или не работает, то в соответствующих строчках таблицы необходимо сделать прочерки.

3.5.1 Выбор коэффициента одновремённости

Коэффициент одновременности К_о.р., характеризуется вероятностью одновременной работы всех приёмников в данном режиме:

§ 0,8 - 0,9 для ходового режима;

§ 0,75 - 0,8 для маневренного режима и стоянки с грузовыми операциями;

§ 0,7 - 0,75 для стоянки без грузовых операций;

§ 0,9 - 1 для аварийного режима.

Значение этого коэффициента заносим в нижнюю часть таблицы отдельно для каждого режима.

 

3.5.2 Кроме этого, необходимо учитывать потери мощности в сети (3 – 5 %) введением коэффициента потерь К_п = 1,03 – 1,05.

Тогда расчётная потребляемая мощность в каждом режиме будет определяться по формулам:

                   Ррас.= Кор*Кп* суммарная Рр

                                 Qрас.= Кор*Кп* суммарная Qр

 

, где

Р_расч. и Q_расч. – суммарные соответственно активная (кВт) и реактивная (квар) потребляемые мощности в режиме.

Найденные значения указываем в нижней части таблицы для каждого режима.

 

3.5.2 Полная потребляемая в режиме мощность (кВ*А):

                                                                                                                             

         

 

3.5.3 Определение средневзвешенного коэффициента мощности режима.

 

.

 

Значение Сosφ влияет на порядок выбора генератора по мощности. Для большей части серий генераторов отечественной постройки номинальный коэффициент мощности Сosφ_ном. = 0,8.

Если:

· , то выбор основывается на активной мощности;

· , то выбор осуществляется по полной мощности.

 

Основную часть нагрузки СЭС составляют непрерывно и периодически работающие приемники электроэнергии. Нагрузка, составляемая эпизодически работающими приемниками, обычно не учитывается при определении мощности СЭС, так как она покрывается резервом мощности включенных генераторов (на практике не менее 10% номинальной). Следует также учитывать, что судовые генераторы обладают определенной перегрузочной способностью.

Примечание.

В таблице нагрузок судовой электростанции постоянного тока отсутствуют графы 7, 13 и 16.