Электроэнергетическая установка парома

 

Изобретение относится к судостроению , в частности к электроэнергетическим установкам паромов с валогенераторами. Цель изобретения - повышение эффективности электроэнергетической установки. Последняя содержит два главных двигателя 1, 2, которые через разъединительные муфты 3 и 4 с автономным управлением кинематически связаны с редуктором 5. Че

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК,SU„„

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИЩ.:ТЕЛЬСТВУ (gg)g В 63 H 23/24 (21) 4791173/11 (22) 07.12 89 (46} 23.12.91, Вюa. 47 (71) Ленинградское высшее инженерное морское училище им.адм.С.О.Макарова (72) И.П.фиясь, A.À.Âoæàêoa и В.А.Петухов (53) 629.12-83(088.8) (56) Вопросы теории и .эксплуатации судового электрооборудования. M.

Мортехинформреклама, 1984, -с.6, рис.1, 2 (54) ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

ПАРОМА (57) Изобретение относится к судостроению, в частности к электроэнергетическим установкам паромов с валогенераторами. Цель изобретения - повышение эффективности электрознергетической установки. Последняя содержит два главных двигателя l, 2, которые через разъединительные муфты 3 и 4 с автономным управлением кинематически связаны с редуктором 5. 4е16998 рез разъединительную муфту 6 с редуктором 5 соединен кормовой гребной винт 7 фиксированного или регулируемого шага. Выходы валогенераторов.8 и, 5

9 также соединенных с редуктором 6,ue- рез автоматические выключатели 1013 подключены к входам и выходам снабженных блоками 14.и 15 управления

1 полупроводниковых преобразователей 10

16 и 17 частоты. Выхолы преобразователей соединены с входами (первым с1 и вторым о ) многопозиционного переключателя 18 и (через автоматические, выключатели 19 и 20) с шинами 21 питания судовых электропотребителей, к которым также подключены автоматическими выключателями 22 и 23 валогенераторы 8 и 9, автоматическими выключателями 24 и 25 дизель (турбо)- 20 генераторы 26 и 27 и напрямую вход

63

Л (третий 5 ) многопозиционного переключателя 18, Выходы переключателя

18(первый Z., третий В, второй g со-. ответственно) соединены с входом и выходом снабженного блоком 28 управления полупроводникового преобразователя 29 частоты и с гребным электродвигателем 30 переменного тока, сочлененный с носовым гребным винтом

31. На валу винта 31, установлен датчик 32 нулевого упора. Многопозиционный переключатель 18 имеет шесть рабочих положений, при которых соединены: вход р с выходом 2 и выход ф с выходом С, вход Е - с выходом и выход ф с выходом с, вхол 5 с выхол ходом g вхол р с выходом 2 и выход $ с RblxopoM е, вход Q c Bblxo дом, вход g с выходом g и выход с выходом е . 2 ил.

Изобретение относится к судостроеению, в частности к элетроэнергетическим установкам паромов с валогенераторами, Известны электроэнергетические установки паромов, снабженных кормовым и носовым винтами фиксированного (или регулируемого) шага, содержащие приводные двигатели винтов, шины судовых электропотребителей главные и вспомогательные дизель (турбо)генераторы. Недостатки таких установок: наличие ниэкооборотных дизельгенераторов, а также двигателей и других потребителей на постоянном токе, что значительно ухудшает массогабаритные показатели, низкий КПД установки в номинальном и частичных режимах, использование дорогой электрической энергии, вырабатываемой вспомогательными дизель (турбо)-генераторами.

Известна электроэнергетическая установка парома, содержащая приводные двигатели винтов, шины судовых электропотребителей, к которым подключены главные и вспомогательные дизель (турбо)-генераторы и обеспечивающая необходимые ходовые и маневренные характеристики, более высо"

1 кие технико- экономическими показателями.

Орнако, несмотря на более совершенную электроэнергетическую уста55

50 новку, известной установке присущи недостатки: пониженный КПД в основном (ходовом) режиме работы парома, так как приводные двигатели кормовых винтов имеют КПД на 2-33 ниже приводных двигателей, использующих прямую передачу энергии к винтам без промежуточных преобразований, пониженный КПД установки, вызванный свободным вращением носового винта за счет встречного потока воды, что создает дополнительное сопротивление движению судна; пониженная надежность установки из-.за отсутствия возможности взаймозаменяемости основных элементов, обеспечивающих как движение парома, так и питание судовых электропотребителей.

Цель изобретения - повышение эффективности электроэнергетической установки °

Поставленная цель достигается тем, что в электроэнергетическую установку парома преимущественно с кормовым и носовым гребными винтами, содержащую приводные двигатели винтов, шины судовых электропотребителей, к которым подключены дизель (турбо) -генераторы, введен многопози- ционный переключатель, вал носового винта снабжен датчиком нулевого упора, в качестве приводных двигателей кормового винта и источников электроэнергии судовых потребителей исполь169986 зованы два тепловых двигателя с редуктором и двумя валогенераторами с полупроводниковыми преобразователями частоты с блоками управления, в качестве привода носового винта использован электродвигатель переменного тока с полупроводниковым преобразователем частоты с блоком управления, при этом валогенераторы соединены с шинами судовых электропотребителей, с входами и выходами "своих" преобразователей частоты, которые, в свою очередь, подключены к шинам судовых электропотребителей и к первому 0 и второму F входам многопози .ционного переключателя, а электродви" гатель, вход и выход его преобразователя частоты связаны соответственно с первым С, вторым ф и третьим 6 выходами многопозиционного переключателя, третий 5 вход которого соединен с шинами судовых электропотребителей, датчик нулевого упора подключен к блокам управления преобразова- 25 телей, кроме того, между кормовым винтом и редуктором установлена разобщительная. муфта.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема электроэнергетической установки парома; на фиг. 2 - схема многопозиционного переключателя. !

Электроэнергетическая установка парома состоит из двух главных двигателей 1 и 2, которые связаны через разъединительные муфты 3 и 4 с авто.номным управлением с редуктором 5, с которым через разъединительную муфту 6 связаны кормовой гребной винт 7 фиксированного или регулируемого шага и валогенераторы 8 и 9, выходы которых через автоматические выключатели (АВ) 10-13 подключены к входам и выходам, снабженных блоками 14 и 15 45 управления полупроводниковых преобразователей 16 и 17 частоты (ППЧ), выходы которых соединены с входами (первым 0 и вторым И ) многопозиционного переключателя (МПП) 18 с тремя входами и тремя выходами и через автоматические выключатели 19 и 20 с шинами

21 .питания судовых электропотребителей, к которым также подключены автоматическими выключателями 22 и 23 валогенераторы с и 9, автоматическими выключателями 24 и 25 дизель (турбо)-генераторы 26 и 27 и напря мую вход (третий 6 ) МПП 18, а3 6 выходы МПП 18 (первый 2, третий второй, соответственно) соединены с входом и выходом снабженного блоком 26 управления ППЧ 29 и с гребным электродвигателем (ГЭД) 30 переменного тока, сочлененным с носовым гребным винтом 3 1, на валу которого установлен датчик 32 нулевого упора, выход которого подключен к блокам

14, 15 и 28 управления.

Электроэнергетическая установка парома работает следующим образом.

В режиме хода от кормового гребного винта 7 (основной режим) валогенераторы 8 и 9 и кормовой гребной винт

7 приводятся во вращение главными двигателями 1 и 2 через редуктор 5 при включенных муфтах 3, 4, 6. При частотах вращения главных двигателей

1 и 2 выше нижней эксплуатационной валогенераторы 8 и 9 автоматически вводятся в работу для передачи энергии к судовым электропотребителям.

При переменных частотах вращения главных двигателей передача энергии к судовым электропотребителям осуществляется через ППЧ 16 и 17 и замкнутые автоматические выключатели

10, 13 и 19, 20 (включаются параллельно на шины 21 питания судовых электропотребителей).

Заданные величины частоты и напряжения на выходе ППЧ 16 и 17 устанавливаются блоками 14 и 15 управления.

После кратковременной параллельной работы валогенераторов 8 и 9 с турбо (дизель)-генераторами 26 и 27 и перевода нагрузки на валогенераторы дизель (турбо)-генераторы отключаются от шин питания судовых электропотребителей, При постоянной частоте вращения главных двигателей 1 и

2 валогенераторы 8 и 9 могут подключаться без ППЧ 16 и 17 при замкнутых автоматических выключателях 11, 12, 19 и 20.

В рассмотренных режимах работы электроэнергетической установки МПП 18 нахолится в положении I, в котором вход 6 соединен с выходом 2, а выход 6 - с выходом 9 и ГЭЦ 30 получает питание от шин 21 питания судовых электропотребителей через ППЧ 29.

Необходимая частота вращения ГЭД 30 определяется датчиком 32 упора, который воздействует на блок 28 управления нулевого упора, снижая тем самым величину гидродинамического сопро1699863 8 кривления движению парома, а следовательно, увеличивается скорость парома в ходовом режиме, т.е. повышается эффективность использования электроЭнергетической установки парома в основном режиме.

В положении II КПП 18 валогенератор работает HR шинь1 21 питания судовых лектропотребителей без ППЧ 16 (замкнуты AB 11 и 19}, а валогенератор 9

Пес ППЧ 17 соединяется с входом Е МПП

18 (замкнут ДВ 12, а АВ 20 разомкнут), ГЭд 30 получает питание от ваоогенераlopa 9 через ППЧ 29, при этом вход

l5

ИПП 18 соединен с выходом Z à выход

- с выходом g . В положении II МПП

18 главные двигатели 1 и.2 работают с постоянной частотой вращения.

В положении III ИПП 18 валогене20

Ратор 8 работает на шины 21 питания судовых электропотребителей через ППЧ

16 (замкнуты АВ 10 и 19), а валогене ратор 9 через ППЧ 17 соединяется с

:входом K ИПП 18 (замкнут АВ 13, а.

АВ 20 и 23 разомкнуты), ГЭД 30 получает питание от валогенератора 9 че:рез ППЧ 17, при этом вхол g Mllll 18 соединен с выходом . В положении

III МПП 18 главные двигатели 1 и 7 могут работать с переменной частотой вращения, ППЧ 29 .в данном положении

ИПП 18 обесточен.

В положении IV Mllll 18 валогенератор 9 работает на шины 21 питания судовых электропотребителей беэ ППЧ

17 (замкнуты АВ 12 и 20), а вайогенератор 8 беэ ППЧ 16 соединяется с входом а МПП 18 (замкнут АВ 11, а

АВ 19 разомкнут). ГЭД 30 получает

40 питание от валогенератора 8 через ППЧ 29, при этом вход а ИПП 18 соединен с выходом $ а выходЕ - с выходом ф . В положении IU ИПП 18 глав«

we двигатели 1 и 2 работают с постоянной частотой вращения.

В положении V ИПП 18 валогенератор 9 работает на шины 21 питания судовых электропотребителей через

ППЧ 17 (замкнуты AB 13 и 20}, а валогенератор 8 через ППЧ 16 соединяется с входом а ИПП 18 (замкнут

AB 10, à AS 19 и 22 разомкнуты}. ГЭД

30 получает питание от валогенератора 9 через ППЧ.16, при этом вход

МПП 18 соединен с выходом ф . В положении Ч МПП 18 главные двигатели

1 и 2 могут работать с переменной частотой вращения. ППЧ 29 в данном положении МПП 18 обесточен.

В положении UI Mllfl 18 электроэнергетическая установка парома работает в экстремальных{; обеспечение максимального хода, работа в ледовых условиях) и аварийных режимах. В данном положении МПП 18 дизель (турбо}генераторы 26 и. 27 автоматическими выключателями 24 и 25 соединяются с шинами 21 питания судовых электропотребителей.

В экстремальных режимах валогенераторы 8 и 9 работают в режиме вентильных двигателей совместно с глав1

1 ными двигателями 1 и 2 (замкнуты АВ

22 и 11, разомкнуты АВ 19 и 10, замкнуты АВ 23 и 12, разомкнуты АВ 20 и 13), ГЭД 30 получает питание от шин 21 питания судовых электропотребителей при этом вход о МПП 18 соединен с выходом Я, а выход 8 - с выходом ф, В аварийном режиме (при выходе из строя кормового гребного винта 7) кормовой гребной винт 7 отсоединяется разъединительной муфтой 6, главные двигатели 1 и 2 вращают валогенераторы 8 и 9, которые через ППЧ 16 и

17 или напрямую работают параллельно с дизель (турбо)-генераторами 26 и 27 на шины 21 питания судовых электропотребителей, от которых получает питание ГЭД 30 через ППЧ 29. Таким образом, для обеспечения хода парома в аварийном режиме используется вся располагаемая мощность как валогенераторов, так и дизель (турбо)-генераторов.

Таким образом, в предлагаемой электроэнергетической установке парома до" стигается повышение КПД установки (на

2-3 ) за счет использования двух главных двигателей и двух валогенераторов с ППЧ для передачи мощности к кормовому гребному винту и судовым электропотребителям, снижения потерь мощности на преодоление момента сопротивления носового гребного винта благодаря воэможности работы ГЭД с помощью датчика нулевого упора в режиме без гидродинамического сопротивления, а также обеспечения валогенератора с ППЧ стабильных параметров тока на шинах электропотребителей при переменной частоте вращения главных двигателей.

1699863

Помимо увеличения электроэнергетической КПД установки достигается и повышение ее надежности, так как бла-. годаря введению ИПП появляется возмож5 ность дополнительную мощность, от шин судовых электропотребителей, к которым подключены дизель (турбо) -генераторы, передавать на кормовой гребной винт путем перевода валогенераторов в режим вентильных двигателей, от любого валогенератора или двух одновременно питать шины судовых электро:потребителей и ГЭД носового греб ного винта, осуществлять взаимо- 15 заменяемость ППЧ при выходе одного из работы и, наконец, обеспечивать движение парома носовым гребным винтом при выходе из строя кормового гребного винта, передавая всю распо- gp лагаемую мощность источников электри ческой энергии на ГЗД носового гребного винта. формула изобретения 25

Электроэнергетическая установка ., парома преимущественно с кормовым и носовым гребными винтами, содержащая приводные двигатели гребных винтов и дизель (турбо) - генераторы, подключенные к шинам судовых электропотребителей, о т.л и ч à ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности электроэнергетической установки, при- З водной двигатель носового гребного винта выполнен в виде электродвигателя, а установка снабжена двумя валогенераторами, редуктором, разъединительной муфтой кормового гребного 40 винта и разъединительными муфтами приводных двигателей кормового гребного .винта,многопозиционным переключателем с тремя входами и тремя выходами, датчиком нулевого упора. носового гребно- 45 го винта, двумя полупроводниковымц преобразователями астсты и двумя блоками их управления для валпгенераторов, полупроводниковым преобразователем частоты и блоком его управления для гребного электродвигателя носового гребного винта, четырьмя автоматическими выключателями лля валогенераторов, четыр ьмя а втоматичес кими выключателями рля шин судовых электропотребителей, двумя автоматическими выключателями для дизель (турбо) -генераторов, причем главные двигатели посредством своих разъединительных муфт с автономным управлением кинематически соединены с редуктором, который посредством разьединительной муфты соединен с кормовым гребным винтом, а также соединен с двумя валогенераторами, которые посредством автоматических выключателей электрически соединены соответственно с первым и вторым входами многопозиционного переключателя и шинами судовых электропотребителей непосредственно, при этом через свои полупроводниковые преобразователи частоты, соединенные со своими блоками управления, многопозиционный переключатель своим третьим входом соединен с шинами судовых электропотребителей, а первый и третий его выходы соединены с полупроводниковым преобразователем частоты гребного электродвигателя, соединенного со сво.им блоком управления, причем второй выход соединен с гребным электродвигателем, который кинематически соединен с носовым гребным винтом, на валу которого установлен датчик нулевого упора, который электрически соединен с блоками управления полупроводниковых преобразователей частоты валогенераторов и, гребного электродвигателя,. а дизель(турбо) -генераторы через свои автоматические выключатели подключены к .шинам судовых электропотребителей.

1699863

1 ф

«з

В@ &

Составитель И,фиясь

Техреду A. Кравчук

Редактор А.Козориз

Корректор Л.Патай

Ю»

Заказ 4434 Тираж Подписное НИИПИ Государственного комитета,по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 9-35, Раушская наб., д. 4/5

° Ю Ь

Проиэводственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина,101

Г °