Судовая энергетическая установка

 

Изобретение относится к судостроению , в частности к судовым энергетическим установкам. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение надежности установки . Судовая энергетическая установка содержит главный двигатель 1, соединенный через разобщительную муфту 2 и согласующую передачу 3 с гребным винтом 4 фиксированного шага и внутренним ротоИзобретение относится к судостроению , в частности к судовым энергетическим установкам. Известна судовая энергетическая установка 1,.содержащая главный пропульсивный агрегат, состоящий из двух или большего числа главных двигателей (средром 7 биротативной машины 6 переменного тока, наружный ротор 8 которой, содержащий трехфазную обмотку, соединен через вспомогательную зубчатую передачу 10 с машиной 11 постоянного тока, подключенный через тиристорный преобразователь 24 электроэнергии к шинам 28 электростанции , к которым через токопереходные кольца 9 и выключатель 29 подключена также трехфазная обмотка наружного ротора биротативной машины 6 и через выключатели 32,33 - синхронные генераторы 34, 35 автономных генераторных агрегатов. При этом роторы биротативной машины 6 соединены через устройство фиксации механической связи, содержащее зубчатую передачу и элемент ее включения. В установку введены вторая, соединенная с согласующей зубчатой передачей 3, машина 14 постоянного тока, а также переключатель 23 режимов, включенный между якорными обмотками машин 11, 14 постоянного тока и преобразователем 24 электроэнергии, обмотка возбуждения машины 11 постоянного тока подключена к регулятору 36, к входу которого подключен датчик частоты вращения главного двигателя, а обмотка возбуждения машины 14 постоянного тока подключена к регулятору 38. 3 з.п. ф-лы. 1 ил. необоротных дизелей), такого же числа синхронных валогенераторов, общей зубчатой передачи, гребного винта регулируемого шага, а также включающая один или несколько вспомогательных пропульсивных агрегатов, состоящих из гребных электродвигателей переменного тока, каждый из которых соединен с собственными гребным Ч N VJ V

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 63 Н 23/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4804767/11 (22) 20.03.90 (46) 07.03.92. Бюл. % 9

1 (71) Центральный научно-исследователь ский институт судовой электротехники и технологии и Одесское высшее инженерное морское училище им, Ленинского Комсомола (72) В.К.Голубев, В.А.Дубовик и Е,П.Руденко (53) 629.12-8 (088,8) (56) 1. Пропульсивная система для судовснабженцев, Marine Propulsion, 1985, Febr.

14, 15, 17.

2.Валогенератор трехфазного переменного тока, Schlff und Hafen, 1963, hh 11. (54) СУДОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА (57) Изобретение относится к судостроению, в частности к судовым энергетическим установкам, Цель изобретения— расширение функциональных возможностей и повышение надежности установки. Судовая энергетическая установкасодержит главный двигатель 1, соединенный через разобщительную муфту 2 и согласующую передачу 3 с гребным винтом 4 фиксированного шага и внутренним ротоИзобретение относится к судостроению, в частности к судовым энергетическим установкам.

Известна судовая энергетическая установка (1), содержащая главный пропульсивный агрегат, состоящий из двух или большего числа главных двигателей (сред„„5U„„1717477 А1 ром 7 биротативной машины 6 переменного тока, наружный ротор 8 которой, содержащий трехфазную обмотку, соединен через вспомогательную зубчатую передачу 10 с машиной 11 постоянного тока, подключенный через тиристорный преобразователь 24 электроэнергии к шинам 28 электростанции, к которым через токопереходные кольца 9 и выключатель 29 подключена также трехфазная обмотка наружного ротора биротативной машины 6 и через выключатели

32, 33 — синхронные генераторы 34, 35 автономных генераторных агрегатов. При этом роторы биротативной машины 6 соединены через устройство фиксации механической связи, содержащее зубчатую передачу и элемент ее включения. В установку введены вторая, соединенная с согласующей зубчатой передачей 3, машина. 14 постоянного тока, а также переключатель 23 режимов, включенный между якорными обмотками машин 11, 14 постоянного тока и преобразователем 24 электроэнергии, обмотка возбуждения машины 11 постоянного тока подключена к регулятору 36, к входу которого подключен датчик частоты вращения главного двигателя, а обмотка возбуждения машины 14 постоянного тока подключена к регулятору 38. 3 э.п. ф-лы. 1 ил. необоротных дизелей), такого же числа синхронных валогенераторов, общей зубчатой передачи, гребного винта регулируемого шага, а также включающая один или несколько вспомогательных пропульсивных агрегатов, состоящих иэ гребных электродвигателей переменного. тока, каждый иэ которых соединен с собственными гребным винтом регулируемого шага через соответствующую зубчатую передачу.

Недостатки этой установки обусловлены значительным числом (минимум двумя) главных двигателей и валогенераторов, использованием в качестве движителей винтов регулируемого шага, наличием дополнительных вспомогательных пропульсивных агрегатов, что в целом приводит к повышенной сложности и пониженному

КПД установки.

Известна судовая энергетическая установка (2), содержащая главный двигатель„ соединенный через разобщительную муфту и согласующую зубчатую передачу с гребным винтом фиксированного шага с задат- чиком и датчиком частоты его вращения и внутренним ротором биротативной машины переменного тока с датчиками частоты напряжения и активной нагрузки, наружный ротор которой, содержащий трехфазную обмотку, соединен через вспомогательную зубчатую передачу с машиной постоянного тока, подключенной через тиристорный преобразователь электроэнергии к шинам электростанции с датчиком частоты напряжения на ее шинах, к которым через токопереходные кольца и выключатель подключена также трехфазная обмотка наружного ротора биротативной машины и через выключатели — синхронные генераторы с датчиками напряжения и активных нагрузок автономных генераторных агрегатов, Недостатками этой установки являются ограниченные функциональные возможности и пойиженная надежность, обусловленные нереализуемостью режима работы биротативной машины в качестве гребного электродвигателя для вспомогательного привода гребного винта при неработающем главном двигателе и отключенной разобщительной муфте, в частности, невозможностью аварийного привода гребного винта при выходе из строя главного двигателя.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и надежности установки.

Поставленная цель достигается тем, что установка снабжена устройством фиксации механической связи роторов биротативной машины с элементом ее включения, второй машиной постоянного тока, соединенной с согласующей зубчатой передачей, переключателем режимов, включенным между якорными обмотками машин постоянного тока и преобразователем электроэнергии, а также двумя регуляторами, причем обмотка возбуждения первой машины постоянного тока подключена к первому регулятору, к входу которого подключен датчик частоты враше30. асинхронной машины с короткозамкну50

5

25 ния главного двигателя, а обмотка возбуждения второй машины постоянного тока — к второму регулятору, выполненному в виде реверсивного усилителя, к входам которого подключены датчик частоты вращения главного двигателя, датчик частоты напряжения биротативной машины, датчик частоты, напряжения на шинах электростанции, а также датчики активных нагрузок биротативной машины и синхронных генераторов автономных генераторных агрегатов, при этом к входу блока управления тиристорного преобразователя электроэнергии подключены задатчик и датчик частоты вращения гребного винта; устройство фиксации механической связи включает в себя зубчатую передачу, выполненную в виде планетарного механизма, эпицикл которого соединен с наружным ротором биротативной машины, солнечная шестерня связана с внутренним ее рот ором, а водило соединено с элементом включения зубчатой передачи устройства; тиристорный преобразователь электроэнергии выполнен в виде управляемого нереверсивного выпрямителя, а первый регулятор — e виде реверсивного усилителя, к входу которого подключен датчик состояния переключателя режимов; биротативная машина выполнена в виде тым внутренним ротором, к трехфазной обмотке наружного ротора которой подключена батарея коммутируемых конденсаторов, На чертеже представлена схема судовой энергетической установки.

Установка содержит главный двигатель (как правило дизель) 1, соединенный через разобщительную муфту 2 и силовую согласующую зубчатую передачу 3 с гребным винтом 4 фиксированного шага и через дополнительную согласующую зубчатую передачу 5 — с биротативной машиной 6 переменного тока, выполненной в виде асинхронной машины, состоящей из внутреннего ротора 7 с короткозамкнутой обмоткой, сочлененного с выходным валом дополнительной согласующей зубчатой передачи, и из наружного ротора 8 с трехфазной обмоткой, выведенной на токопереходные кольца 9. Наружный ротор биротативной машины через вспомогательную зубчатую передачу 10 соединен с первой машиной 11 постоянного тока, состоящей из якоря 12 и обмотки 13 возбуждения, а внутренний ротор — с второй машиной 14 постоянного тока, состоящей из якоря 15 и обмотки 16 возбуждения.

Оба ротора биротативной машины 6 соединены через устройство 17 фиксации механической связи, содержащее плане17 1 7477 тарный механизм по схеме 2К-Н. у которого солнечная шестерня 18 сочленена с внутренним ротором, эпицикл 19 связан с наружным ротором, а водило 20 (на осях которого вращаются сателлиты 21) соединено с управляемым тормозом 22.

Якоря обеих машин постоянного тока одними полюсами соединены постоянно, а другими через переключатель режимов 23 подключаются или непосредственно, или через второй тиристорный преобразователь 24 электроэнергии (включающий блок

25 управления, вход которого соединен с задатчиком 26 и задатчиком 27 частоты вращения гребного винта) к шинам 28 судовой электростанции, от которых получают питание общесудовые энергопотребители. К этим же шинам через выключатель 29 подключена трехфазная обмотка наружного ротора бироративной машины с подключенными к ней батареей конденсаторов 30 и блоком 31 коммутации, а через выключатели 32, 33 подсоединены синхронные генераторы 34, 35 автономных генераторных агрегатов.

Обмотка возбуждения первой машины постоянного тока подключена к первому регулятору 36, к входам которого подключены датчик состояния переключателя режимов (контакт И) и датчик 37 частоты вращения главного двигателя. Обмотка возбуждения второй машины постоянного тока подключена к второму регулятору 38, к входу которого подключены упомянутый датчик частоты вращения главного двигателя, датчики активных нагрузок биротативной машины (39.1) и синхронных генераторов автономных генераторных агрегатов (39.2, 39.3), а также датчики частоты напряжения биротативной машины (40.1) и частоты напряжения на шинах электростанции (40,2).

Работа установки характеризуется двумя основными режимами:режимом отбора, при котором источником энергии для привода гребного винта и питания общесудовых энергопотребителей является главный двигатель, и режимом электродвижения, при котором источниками энергии являются автономные генераторные агрегаты.

В режиме отбора муфта 2 включена, тормоз 22 отключен, переключатель 23 режимов установлен в положение Г", при котором машины 11, 14 постоянного тока отключены от тиристорного преобразователя 24 и соединены якорями по схеме Г-Д, биротативная машина своей трехфазной обмоткой подключена к шинам 28 через переключатель 29, синхроиные генераторы 34, 35 отключены от шин выключателями 32, 5

33. Гребной винт приводится главным двигателем через согласующую передачу 3, питание общесудовых энергопотребителей осуществляется посредством биротативной машины 6, работающей в генераторном режиме, В процессе стабилизации частоты на" пряжения на шинах 28 первая машина 11, обеспечивая постоянство относительной частоты вращения роторов за счет соответствующего изменения напряжения, подводимого от второй машины 14, работает последовательно в двигательном и генераторном режимах, а вторая машина 14 — в генераторном и двигательном режимах, Одинаковые по величине вследствие работы машин по схеме Г-Д номинальные (установленные) мощности первой и второй машин становятся наименьшими по величине в случае обеспечения равенства мощностей, передаваемых через машины, в краевых режимах.

В режиме электродвижения муфта 2 отключена, тормоз 22 включен, переключатель 33 режимов установлен в положение

"Д", при котором машины 11, 14 постоянного тока при их последовательном включении подключены к тиристорному преобразователю 24, синхронные генераторы 34, 35 выключателями 32, ЗЗ подключены к шинам 28 электростанции. Гребной винт приводится или только машинами 11, 14 постоянного тока (первый подрежим) или одновременно машинами постоянного тока и биротативной машиной 6 (второй подрежим).

Первый подрежим отрабатывается зэ счет привода гребного, винта посредством машин 11, 14 постоянного тока, получающих питание через тиристорный преобразователь 24, биротативная машина не возбуждена, ее трехфазная обмотка выключателем 29 отключена от шин 28, роторы вращающихся вхолостую. Частота вращения гребного вала задается сигналом задатчика 26 с его последующим отслеживанием сигналом датчика 27 частоты вращения гребного вала. Оба сигнала отрабатываются посредством блока 25 управления, В этом подрежиме частота вращения внутреннего ротора 7, связанного с гребным валом, может устанавливаться любой по величине в промежутке между некоторыми предельными значениями.

Второй подрежим отрабатывается за счет привода гребного винта посредством машин 11, 14 постоянного тока, получающих питание, как и в первом подрежиме, через тиристорный преобразователь 24, и подключенной к шинам 28 через выключатель 29 биротативной машины. Частота

1717477 вращения гребного винта вследствие подключения биротативной машины переменного тока к сети с неизменными частотой и уровнем напряжения переменного тока устанавливается постоянной, большей по модулю, чем указанные предельные значения, Формула изобретения

1. Судовая энергетическая установка, содержащая главный двигатель с датчиком частоты вращения, соединенный через разо бщител ьную муфту и согласующую зубчатую передачу с гребным винтом фиксированного шага с задатчиком и датчиком частоты его вращения и внутренним ротором биротативной машины переменного тока с датчиками чаототы напряжения и активной нагрузки, наружный ротор которой, содержащий трехфазную обмотку, соединен через вспомогательную зубчатую передачу с машиной постоянного тока, подключенной через тиристорный преобразователь электроэнергии к шинам электростанции с датчиком частоты напряжения на ее шинах, к которым через токопереходные кольца и выключатель подключена также трехфазная обмотка наружного ротора биротативной машины и через выключатели — синхронные генераторы с датчиками напряжения и активных нагрузок автономных генераторных агрегатов, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения надежности она снабжена устройством фиксации механической связи роторов биротативной машины с элементом ее включения, соединенным с согласующей зубчатой передачей, второй машиной постоянного тока с датчиком частоты напряжения, переключателем режимов, включенным между якорными обмотками машин постоянного тока и преобразователем электроэнергии, а также двумя регуляторами, причем обмотка возбуждения пер вой машины постоянного 1ока подключена к первому регулятору, к входу которого подключен датчик частоты вращения главного

5 двигателя, а обмотка возбуждения второй машины постоянного тока — к второму регулятору, выполненному в виде реверсивного усилителя, к входам которого подключены датчик частоты вращения главного дви10 гателя, датчик частоты напряжения биротативной машины, датчик частоты напряжения на шинах электростанции, а также датчики активных нагрузок биротативной машины и синхронных генераторов

15 автономных генераторов агрегатов, при этом к входу блока управления тиристорного преобразователя электроэнергии подключены задатчик и датчик частоты вращения гребного винта, 20 2.Установка поп,1,отл ичающаяся тем, что устройство фиксации механической связи включает в себя зубчатую передачу, выполненную в виде планетарного механизма, эпицикл которого соединен с наружным

25 ротором биротативной машины, солнечная шестерня связана с внутренним ее ротором, а водило соединено с элементом включения зубчатой передачи устройства.

3. Установка по п.1, отл ича ю щая30 с я тем, что тиристорный преобразователь электроэнергии выполнен в виде управляемого нереверсивного выпрямителя, а первый регулятор — в виде реверсивного усилителя, к входу которого подключен дат35 чик состояния переключателя режимов.

4, Установка поп.1, отл и ча юща я ся тем, что биротативная машина выполнена в виде асинхронной машины с короткозамкнутым внутренним ротором, к трехфазной

40 обмотке наружного ротора которой подключена батарея коммутируемых конденсаторов, 1717477

Составитель В. Голубев

Редактор Г. Федотов Техред М.Моргентал Корректор И. Муска

Заказ 845 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101