Расчет судовой электростанции и сетей для судна класса лесовоз

Министерство морского и речного  транспорта

ФБОУ ВПО

МОРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ 

имени  адмирала Г. И. Невельского

Институт МОРСКАЯ АКАДЕМИЯ

 

 

КАФЕДРА «ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ СУДОВ»

 

 

 

Курсовая  работа

 

Тема: Расчет судовой электростанции и сетей для судна класса лесовоз.

 

Вариант 4г

 

 

 

Выполнил: курсант 03.41 гр.

Курмаев В.В.

Проверил: преподаватель

Коростелев Г.Н.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г.Владивосток

2012 г.

1. Исходные данные, сведения о судне и режимах его работы.

 

          В курсовом проекте рассчитывается электростанция судна типа «Лесовоз» с водоизмещением (W) равным 8750 т. Тип главного двигателя: дизель редукторный агрегат (ДРА) – среднеоборотный дизель и редуктор -, с мощностью (N) равной 9000 л.с. Тип гребного винта – винт фиксированного шага (ВФШ), знак автоматизации судна А1.

 

Таблица 1. – Исходные данные технического задания.

 

№	Наименование потребителя	Количество	Мощность, кВт
	Брашпиль	1	39
	Шпиль	3	22
	Грузовая лебедка (кран)	6	35
	Автоматическая швартовая лебедка	4	16
	Шлюпочная лебедка	2	6,6
	Рулевое устройство	2	17
	Масляный насос главного двигателя (ГД)	2	29
	Охлаждающий насос забортной воды ГД	3	39
	Охлаждающий насос пресной воды ГД	3	28
	Питательный насос вспомогательного котла	2	38
	Форсуночный насос вспомогательного котла	1	6,7
	Воздушный компрессор	2	16
	Топливный насос расходной цистерны	2	4,5
	Сепаратор топлива	3	5,6
	Сепаратор масла	3	7,3
	Насос опреснительной установки	1	25
	Пожарный насос	2	50
	Аварийный пожарный насос	1	17
	Санитарный насос	2	8,5
	Провизионная рефрижераторная установка	3	10
	Общесудовая вентиляция	4	3,8
	Вентиляция машинно-котельного отделения	3	4,7
	Производственная вентиляция	8	5,3
	Валоповоротное устройство	1	7,9
	Траповая лебедка	2	2,6
	Механизмы мастерской	5	7
	Сварочный агрегат	1	4
	Зарядный агрегат аккумуляторных батарей	2	18
	Радио и навигационное оборудование	∑	8
	Освещение	∑	47
	Суммарная мощность прочей моторной нагрузки	∑	59
	Баластно- осушительный насос	2	27

 

∑ -суммарная мощность оборудования.

 

          Судно лесовоз (timber carrier) является особым типом судов для перевозки лесных грузов. Обычно, это судно лесовоз небольшого тоннажа (грузоподъемностью от 500 до 10000 т).

          Большой укладочный объем пиломатериалов, балансов и прочих видов леса  обусловливает недоиспользование  грузоподъемности судна, если  загружены только трюмы. Для  лучшего использования грузоподъемности  принято перевозить лес также  и на палубе. Палуба обычно  не превышает трети от общего  количества груза. Наличие палубного  груза требует от лесовозов  повышенной остойчивости, способности  противостоять излишнему крену.  Поэтому лесовозы строятся относительно  более широкопалубными. Лесовоз обычно хорошо оборудован грузовыми средствами, которые нередко используются при погрузке и выгрузке в необорудованных лесных портах. Перевозка груза на палубе диктует и другие условия: палуба должна быть «чистой», т.е. не загроможденной судовым оборудованием. Грузовые средства лесовоза более приподняты над палубой. Специфика перевозки леса позволяет судам иметь специальную лесную грузовую марку, позволяющую плавание с более низким надводным бортом.

          Повальная пакетизация перевозок леса, особенно пиломатериалов, потребовала адекватного прогресса со стороны флота. В результате, лесовозы, во все большей мере, превращаются в суда-пакетовозы, специально приспособленные для перевозок леса в пакетах.

          Непосредственно к лесовозам  примыкает многочисленная группа  малотоннажных судов прибрежного  плавания, так называемых коустеров (coaster), обслуживающих внутриевропейские морские перевозки. Коустер, своего рода микро-балкер, однопалубное судно грузоподъемностью в 500-1500 т с сокращенной командой, способное перевозить самые разнообразные грузы, обращающиеся во внутриевропейской торговле: лес, фанеру, целлюлозу, древесностружечные плиты, уголь, кокс, калийную соль, металлолом, кварцевый песок, мрамор и мраморную крошку, сельдь в бочках и многое другое. Как правило, они относятся к категории так называемых «параграфных судов», с валовой регистровой вместимостью 499,999 т и т.д. Суда такого типа платят в европейских портах пониженные сборы, и это поддерживает их популярность на основе относительно низких издержек.

          С определенной долей условности  к коустерам можно причислить и суда типа река-море. Их также используют как судно лесовоз. Хотя грузоподъемность судов река-море больше, их с коустерами объединяет совпадающая сфера деятельности — судам типа река-море в условиях морского плавания не разрешено удаляться от берегов, поскольку при низком надводном борте и недостаточной прочности конструкции корпуса морской шторм представляет реальную опасность для такого судна.

 

2. Расчет мощности основной электростанции в основных штатных режимах судна.

 

          Количество и установленная мощность  источников электроэнергии СЭС  зависят от установленной мощности  потребителей электроэнергии и  характера изменения потребляемой  мощности во времени при различных  режимах роботы судна.

          Опыт эксплуатации показывает, что  характер измерения нагрузок  СЭС относится к категории  случайных процессов, поэтому  определять такие нагрузки следует  с использованием вероятных методов.

          По техническому заданию в данном проекте в четырех основных режимах судна – ходовой, стояночном, маневренном и стояночном с грузовыми операциями – мощность СЭС рассчитывают методом корреляционных зависимостей. Метод основан на обобщении материалов эксплуатации электрических станций на построенных судах. Проведенный статистический анализ судовых электростанций установил тесную взаимосвязь между мощностью главного двигателя судна, его водоизмещения и мощности судовой электростанции.

          Аварийный (при работе ОЭС) и Аварийный (при работе АЭС) рассчитываются табличным методом.

 

1. Расчет мощности ОЭС судна в ходовом и стояночном режиме.

 

          Для расчета необходимо перевести мощность главной силовой установки (ГСУ)  в кВт:

 

 

Т.к. средняя мощность в ходовом режиме для всех типов СОД определяется следующим выражением:

 

С учетом норм искусственного освещения на судах морского флота №2506-81 (п.2.6.) должно быть увеличено при на 10 кВт, из этого следует, что

 

 

          Стандартное отклонение мощности в ходовом режиме при W16 тыс.т:

, где W= 8750 т – полное водоизмещение.

 

          Средняя мощность  в режиме стоянки определяется:

,

          с учетом норм искусственного  освещения ,

 

а стандартное  отклонение в режиме стоянки высчитывается  по формуле:

.

 

          Зная статистики Р и S, можно найти интегральные мощности в ходовом и стояночном режимах:

,

.

 

Мощность  СЭС в основных режимах в умеренной ( и в тропической ( зоне определяется в зависимости от типов судов. Для лесовоза:

4. ,

 

где =18=18=53,24 кВт – добавочная мощность обусловленная работой климатической установки в тропической зоне;

       =6,25N=6,256,615=41,34 кВт – мощность на вентиляцию машинного отделения (МО) в режиме стоянки в умеренной и арктической климатических зонах;

       мощность на вентиляцию МО в тропической зоне.

 

2. Расчет мощности ОЭС судна в маневренном режиме.

 

          Суммарная расчетная мощность в режиме маневров для всех типов судов рекомендуется принимать:

,

, т.к. на судне не предполагается  использование ГД, требующих продолжительной работы вспомогательных воздухонагнетателей в ходовом режиме.

 

3. Расчет мощности ОЭС судна в режиме стоянки судна с грузовыми операциями.

 

         Суммарная расчетная мощность в режиме стоянки судна с грузовыми операциями определяется прибавлением к статистик и , учитывающих мощность, потребляемую электроприводами грузовых устройств и систем обеспечения грузовых операций, причем:

=6 количество грузовых устройств, =35 кВт мощность грузового устройства.

Режим стоянки  с грузовыми операциями:

;

.

 

4. Расчет мощности СЭС методом нагрузочных таблиц.

 

Табличный метод выбора генераторов электростанций отличается наглядностью, простотой  расчётов и может считаться универсальным  для большинства судов, поэтому  он получил широкое распространение. Задачей составления таблицы  является определение мощности электростанции в различных режимах работы судна  и выбор основных и резервных  генераторов (3, стр.16).

1) Аварийный режим при работе основной электростанции – режим судна при получении пробоины или возникновении пожара, при этом работают все механизмы и устройства, обеспечивающие жизнедеятельность и управление судном, а также водоотливные и противопожарные насосы.

2) Аварий режим при работе аварийной электростанции – в этом режиме, при котором затоплена основная электростанция и потерян ход, получают питание в течение 18 часов следующие потребители: аварийное освещение, сигнально-отличительные фонари, системы внутренней связи, аварийной и пожарной сигнализации, радио и навигационное оборудование, рулевое устройство, аварийные механизмы и устройства пожаротушения.

Эти режимы наиболее полно отражают работу всех потребителей и нагрузку на электростанцию.

          Расчет методом нагрузочных таблиц  приведу в приложении к курсовой  работе в таблице 2. Далее приведу пояснения к таблице нагрузок. Графы таблицы заполняются следующим образом:

1. Графа 1 -  порядковый номер потребителей;
2. Графа 2 – потребители электрической энергии;
3. Графа 3 – количество потребителей n, включая резерв;
4. Графа 4 – мощность судовых механизмов кВт;
5. Графа 5 – номинальная мощность электродвигателя кВт, выбирается по условию ;
6. Графа 6 - тип электродвигателя (ЭД);
7. Графа 7 – коэффициент полезного действия (КПД) электродвигателя ;
8. Графа 8 – коэффициент мощности электродвигателя cos;
9. Графа 9 – коэффициент использования ЭД

;

10. Графа10 – установленная мощность приемников в группе

;

11. Графа 11 – коэффициент загрузки механизма выбирается с учетом рекомендаций (3, стр.16);
12. Графа 12– коэффициент загрузки ЭД

;

13. Графа 13– мощность приемников

;

14. Графы 14 – КПД ЭД  принимают равным номинальному если коэффициент загрузки ; если  ; то КПД определяется по выражению

;

15. Графа15  – коэффициент мощности приемника, определяется с помощью графика (4, рис. 1) в зависимости от коэффициента загрузки ЭД по формуле

;

16. Графа 16 –коэффициент одновременности группы одноименных приемников выбирают с учетом режима работы судна, наличия резервных механизмов, учитывая, что есть отношение числа работающих к числу всех установленных на судне приемников. При этом,

если n=1, то =0 или 1;

если n=2, то =0; 0,5 или 1;

если n=3, то =0; 0,33; 0,66 или 1;

если n=4, то =0; 0,25; 0,5 0,75 или 1;

17. Графа 17– активная мощность        ;
18. Графа 18– реактивная мощность     ;

Графы 11–18 соответствуют ходовому режиму работы судна.  Графы 19–26; 27–34 и т.д. соответствующие остальным  режимам работы судна заполняются  аналогично. 

Строка 33 – Суммируем полученные мощности P и Q всех потребителей, разделяя их на мощности постоянно работающих потребителей и временно работающих

;

Строка 34  – рассчитывают суммарную мощность потребителей с учетом режимного коэффициента одновременности и 5% потерь мощности в кабельной сети. Режимный коэффициент одновременности выбирают: для постоянно работающих механизмов =0,6 –1, для временно работающих механизмов =0,3 – 0,6,   ближе к верхнему пределу выбирают для ходового и аварийного режима