Експлуатація електрообладнання та електропривода швартовної лебідки контейнеровоза "LOMUR"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Розділ 1. Експлуатація системи електропостачання контейнеровоза «LOMUR»

1.1 Аналіз потужності дизель-генераторів суднової електроенергетичної системи судна «LOMUR»

1.2 Параметри аварійного дизель-генератора

1.3 Вибір акумуляторних батарей

1.4 Структурна схема суднової електроенергетичної системи контейнеровоза “LOMUR”

1.5 Вибір автоматів захисту, кабелю і шинопроводу

1.6 Аналіз системи керування і захисту ДГ - SYNPOL-D, судна “LOMUR”

1.7 ГРЩ і вибір електровимірювальних приладів

Висновок до розділу 1: “Експлуатація електропостачання контейнеровоза “LOMUR””

Розділ 2. Експлуатація електрообладнання та електропривода швартовної лебідки контейнеровоза «LOMUR»

2.1 Експлуатація швартовної лебідки контейнеровоза “LOMUR”

2.2 Розрахунок і вибір параметрів характеристики швартовного оснащення судна

2.3 Аналіз принципової схеми електропривода швартовної лебідки судна «LOMUR»

2.4 Вибір вимикача-розчеплювача силової частини схеми

2.5 Програмований логічний контролер - PLC

Висновок до розділу 2: “Експлуатація електрообладнання та електропривода швартовної лебідки контейнеровоза “LOMUR””

Розділ 3. Технічна експлуатація та ремонт СЕО

3.1 Вимоги нормативної документації, щодо якості електроенергії

3.2 Особливості технічного обслуговування швартовних лебідок

3.3 Технічне обслуговування та аналіз відмов і несправностей системи

3.4 Аналіз блок-схеми роботи електроприводу швартовної лебідки

Висновок до розділу 3: “Технічна експлуатація та ремонт СЕО”

Розділ 4. Охорона праці

4.1 Нормативно-правова та законодавча база охорони праці на суднах

4.2 Аналіз небезпечних та шкідливих впливів, що мають місце при експлуатації, ремонті та технічному обслуговуванні суднового електрообладнання

4.3 Загальні положення техніки безпеки при експлуатації судна й суднового електричного устаткування

4.4 Розрахунок опору ізоляції суднового електрообладнання

Висновок до розділу 4: “Охорона праці”

Розділ 1. Експлуатація системи електропостачання контейнеровоза «LOMUR»

електроенергетичний акумуляторний судновий швартовний

1.1 Аналіз потужності дизель-генераторів суднової електроенергетичної системи судна «LOMUR»

Визначення складу та потужності генераторів основної та аварійної електростанції судна.

Експлуатаційні режими роботи судна. Навантаження генераторів СЕЕС не є постійним, а залежить, від режиму роботи судна.

Відповідно до Правил Регістру визначення складу і потужності генераторів основного джерела електричної енергії повинно вироблятись з урахуванням наступних режимів роботи судна:

- ходового;

- маневрів;

- аварійного;

- інших режимів відповідно з призначенням судна (стоянка з вантажними операціями і без вантажних операцій для транспортних суден, стоянка і хід у кризі для криголамів).

Розглядаються експлуатаційні режими, в яких результуюче навантаження генераторів очікується мінімальне, максимальне і проміжне між ними.

В ходовому режимі ввімкнені споживачі, які забезпечують роботу СЕУ, засобів зв'язку, навігації, а також утворюючі нормальні побутові умови екіпажу.

В режимі маневрів працюють усі споживачі ходового режиму і додатково можуть бути ввімкнені електроприводи шпиля, брашпиля, компресори пускового повітря.

В режимі стоянки без вантажних операцій ввімкнені споживачі, які задовольняють потреби екіпажу, забезпечуючи роботу привідних двигунів ГА механізмів допоміжного котла.

В режимі стоянки з вантажними операціями додатково вмикаються вантажні лебідки і крани. В аварійному режимі з роботою основної електростанції до споживачів, працюючих в ходовому режимі додаються пожежні, баластні, осушуючи насоси. При цьому можуть бути вимкнені мало відповідальні споживачі.

Визначення потужності СЕЕС.

В теперішній час для визначення електричних навантажень генераторів СЕЕС використовують наступні методи: аналітичний постійних навантажень; аналітичний змінних навантажень; статичного моделювання на ЕВМ; кореляційних залежностей.

Перші три методи засновані на складанні табличної моделі (таблиці навантажень), яка відображує в табличній формі зміну навантаження окремих споживачів електроенергії, підключених до СЕЕС, в різних режимах експлуатації суден і плавзасобів.

При аналітичному методі постійних навантажень кожен споживач представляють в табличній моделі постійним значенням потужності. При цьому сумарну споживчу потужність по режимам знаходять додаванням потужностей споживачів, помножених на коефіцієнт їх одночасної роботи.

При аналітичному методі змінних навантажень кожен споживач представляють в табличній моделі змінним значенням потужності, яка характеризується математичним очікуванням (середнім значенням) і дисперсією.

При цьому сумарну споживчу потужність по режимам судна знаходять додаванням середніх значень потужностей споживачів з урахуванням середнього квадратичного відхилення (визначається по сумарній дисперсії). Метод статичного моделювання на ЕВМ представляє собою використання метода статичних випробувань для сумування навантажень окремих споживачів відповідно законам розподілу їх ймовірностей.

Кореляційні залежності представляють собою рівняння і графіки, отримані в результаті обробки статичного матеріалу за прототипами суден методами математичної статистики.

Розрахунок потужності основних і аварійних джерел електроенергії в дипломній роботі виконуємо кореляційним методом.

Визначення навантаження генераторів методом кореляційних залежностей.

Цей метод базується на наявності кореляційних залежностей сумарної встановленої потужності генераторів (Р_г) СЕЕС від потужності головних двигунів (N) або повної водотоннажності (В) для кожного типу судна. Ці кореляційні залежності (у вигляді рівнянь і графіків) використовуються при розробці технічних завдань і технічних пропозицій на побудову суден (за відсутності переліку споживачів електроенергії).

Значення Р_г, кВт визначаємо за наступними формулами:

1) для суден морського флоту (N, тис. л.с.; В, тис.т):

- суховантажних теплоходів з вертикальним вантаженням штучного та насипного вантажів:

Вибір кількості і потужності генераторів. На підставі виконаних розрахунків потужності СЕС по режимам роботи судна вибираються генераторні агрегати.

Кореляційні залежності активної споживчої потужності Р в різних режимах від встановленої потужності генераторів Р_г суднової електростанції приведені в таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 - Кореляційна залежність споживчої активної потужності в різних експлуатаційних режимах від встановленої потужності генераторів суднової електростанції

Тип судна	Стоянка без вантажн. операцій	Стоянка з вантажн. операціями	Маневри	Ходовий режим	Аварійний ходовий режим
Морські кон-вози	Р=0,3Рг 238,7кВт	Р=0,5Рг 397,8кВт	Р=0,5Рг 397,8кВт	Р=0,5Рг 397,8кВт	Р=0,4Рг 318,2кВт

Вибір кількості і потужності генераторів. На підставі виконаних розрахунків потужності СЕС по режимам роботи судна вибираються генераторні агрегати.

Використовуємо генератори одного типу. Підбір складу генераторних агрегатів проводиться з урахуванням забезпечення навантаження генераторів по активній потужності в довгих експлуатаційних режимах у межах 60-90% від номінальної, у короткочасних - не нижче 50% для дизель-генераторів, 40% для турбогенераторів, навантаження валогенераторів може знижуватись до будь-якого значення.

Значення сумарної встановленої потужності генераторів з кожного конкурентного варіанту повинно вибиратись з урахуванням резерву потужності на модернізацію судна в процесі його експлуатації. Резерв потужності рекомендовано приймати 20%.

При виборі генераторних агрегатів необхідно враховувати наступні вимоги Правил Регістру:

- на кожному судні повинно бути встановлено не менше двох основних джерел електроенергії, причому одним із них може бути валогенератор;

- потужність генераторів повинна бути такою, щоб при виході з ладу будь-якого з них останні забезпечували живлення відповідальних споживачів електроенергії в ходовому, аварійному, маневровому режимах.

На суднах, стоянка яких без вантажних та інших робочих операцій неможлива в місцях, де неможливо отримати електроенергію з берега, а завантаження будь-якого генераторного агрегату при цьому нижче мінімально допустимого значення, рекомендовано встановлювати один або два стоян очних генераторних агрегати. При цьому встановлення двох дизель-генераторів рекомендовано тільки у випадках, коли питоме значення часу таких стоянок в загальному експлуатаційному режимі велике.

Кількість генераторів СЕС в більшості випадків складає 2-4, при цьому один з них резервний.

Складаємо таблицю вибору комплектації СЕС, в якій зазначається споживча активна потужність в різних експлуатаційних режимах, кількість і потужність вибраних генераторів та їх коефіцієнт навантаження в о. од.

Коефіцієнт навантаження генераторів, визначається за формулою:

(1.1)

де Р - фактична споживча активна потужність в режимі, кВт;

- сума номінальних потужностей генераторів, працюючих в даному експлуатаційному режимі, кВт.

Таблиця 1.2 - Вибір кількості і потужності генераторів в режимах

Найменування пар-ра	Режими роботи судна
	Стоянка без вантажн. операцій	Стоянка з вантажн. операціями	Ходовий	Маневри	Авар. ходовий	Авар. з роботою АДГ
Потужність, споживча в режимі, кВт	220	512	675	700	654	123,8
Кіл-сть і потужн. генер. прац. в режимі	1х400 кВт	2х400 кВт	2х400 кВт	2х400 кВт	2х400 кВт	1х200 кВт
Коефіцієнт навантаження генераторів в режимі	0,55	0,64	0,84	0,87	0,81	0,61

1.2 Параметри аварійного дизель-генератора

В якості аварійного джерела на суднах використовують дизель-генератори або акумуляторні батареї. На самохідних суднах водотоннажністю 300т і більше встановлюють аварійні генератори з автоматичним ввімкненням в роботу при зникненні напруги на шинах ГРЩ.

Аварійний генератор встановлюють для живлення споживачів, які забезпечують безпеку людей і судна. До числа таких споживачів відносять наступні: аварійне освітлення, системи керування СЕС і головною енергетичною установкою, системи сигналізації, радіонавігаційне обладнання, рульовий електропривод, аварійний пожежній насос та ін. Потужність аварійного освітлення складає 10-20% від потужності основного освітлення.

Складаємо таблицю навантажень аварійного режиму з роботою АДГ (машинне відділення не працює).

Визначаємо номінальну споживчу потужність Р_н.с. споживача, значення якої заносимо в графу 4, по формулі:

(1.2)

де Р_н.в. - номінальна встановлена потужність споживача в (графа 3);

- КПД споживача відповідно паспортним даним.

Таблиця 1.3 - Таблиця навантажень аварійного режиму

Найменування споживачів електроенергії	К-сть, n, _т..	Ном. встановл. Потужність, кВт	Ном. споживча потужність, кВт	Пар-ри споживача в аварійному режимі
				Режим роботи	Коефіцієнт завантаження Кз	Коефіцієнт потужності ц	К-сть прац. Споживачів, m, _т..	Споживча активна потужн., Р, кВт	Споживча реактивна потужність, Q, кВАр
Радіообладнання	1	5	5	НР	0,8	0,7	1	4	4,1
Електронавігаційні прилади	1	6	6	НР	0,8	0,7	1	4,8	4,9
Засоби зв'язку, сигналізація	1	12	12	НР	0,8	0,8	1	9,6	7,6
Рульовий пристрій	1	20	28,6	НР	0,5	0,7	1	14,3	14,7
АПН	1	15	17,6	НР	0,9	0,85	1	15,8	10,5
№2 Головний повітряний компресор	1	10	12,5	НР	0,9	0,8	1	11,3	7,2
№2 Вентилятор МКО	1	25	31	НР	0,9	0,8	1	27,9	18,7
Обігрівач охолодж. води АДГ	1	1	1	НР	1	1	1	1	0
Обігрівач охолодж. води ДГ 1,2	2	2	2	НР	1	1	2	4	0
Освітлення	-	40	40	НР	1	1	0,2	8	0
Підсумкова таблиця
Сумарна потужність споживачів					100,7	67,7
Сумарна потужність споживачів з урахуванням на коеф. одночасності		к0=1			100,7	67,7
Сумарна потужність споживачів з урахуванням коеф. втрат		кв=1,03			103,7	67,7
Повна розрахункова потужність, кВА					123,8кВА
Середньозважений cos ц			0,8
К-сть і потужність аварійних генераторів					1х200кВт

В графі 5 вказуємо режим роботи. НР - безперервний режим роботи.

В графі 8 вказуємо кількість працюючих споживачів m, шт.

В графі 9 вказуємо повну активну потужність Р, кВт, яка розраховується по формулі:

(1.3)

Значення споживчої реактивної потужності Q, кВАр, вказуємо в графі 10 і визначаємо по формулі:

(1.4)

де tgц визначається за значенням коефіцієнту потужності з графи 7.

Після заповнення усіх рядків і граф табличної моделі складаємо підсумкову таблицю, при заповненні якої приймаємо коефіцієнт одночасності к_о роботи усіх споживачів 1, а коефіцієнт втрат к_в=1,03, при цьому реактивними втратами у кабелях нехтуємо через їх мале значення. За активною споживчою потужністю в режимі вибираємо аварійний генератор.

Після вибору генераторів основної та аварійної електростанції параметри генераторів заносимо до таблиці 1.4.

Таблиця 1.4 - Комплектація судової електростанції

№	Призначення генераторів	Потужність кВт	Тип	К-сть	Напруга
1	Основний	400	Leroy Somer 47.2S5	1	440В
2	Резервний	400	Leroy Somer 47.2S5	1	440В
3	Аварійний	200	Leroy Somer 46.2L6	1	440В

1.3 Вибір акумуляторних батарей

Акумуляторні батареї (АБ) використовують в якості аварійного перехідного джерела для дуже відповідальних споживачів, а також для живлення стартерного електродвигуна, який забезпечує пуск ДГ. В останньому випадку використовують кислотні АБ. АБ вибирають за типом, напругою та ємністю.

Згідно вимог Регістру ємність батареї повинна бути достатньою для забезпечення на протязі 30 хвилин живлення наступних споживачів електроенергії:

- аварійного освітлення, сигнально-відмітних вогнів, згідно вимог діючих міжнародних правил попередження зіткнення суден;

- засобів внутрішнього зв'язку і оповіщення, необхідних в аварійних випадках;

- системи авральної сигналізації;

- системи сигналізації виявлення пожежі;

- ламп денної сигналізації, звукових сигнальних засобів та інших видів сигналізації, необхідних в аварійних випадках.

Від цієї ж АБ може отримувати живлення стартерний електродвигун ГА. Виконуємо вибір акумуляторних батарей для живлення малого аварійного освітлення, сигнально-відмітних вогнів і стартера аварійного ДГ. Рахуємо, що всі останні системи мають власні АБ.

Приймаємо потужність малого аварійного освітлення та сигнально-відмітних вогнів:

Енергія W_а.о., Вт^.год, необхідна для живлення аварійного освітлення і сигнально-відмітних вогнів на протязі 30 хвилин:

де t - час, за який акумуляторна батарея повинна живити споживач t=30хв.=0,5год.

Ємність акумуляторної батареї для живлення аварійного освітлення і сигнально-відмітних вогнів C_а.о., А^.год, при напрузі мережі аварійного освітлення U_а.о.=24В:

При розрахунку ємності, необхідної для пуску стартера, приймаємо наступні дані:

- тривалість одного пуску t_п=5с;

- число пусків n, в розрахунках приймаємо n=10;

- середній пусковий струм стартера I_п.ст.=1200А.

Ємність, необхідна для пуску стартера C_ст, А^.год:

де 3600 - коефіцієнт переводу секунд в години;

Сумарне, використовуване споживачами електроенергії значення ємності:

Середнє значення струму розряду акумуляторної батареї при t_р=0,5год:

Так як час розряду акумуляторної батареї менше номінального, вибір акумуляторів повинен виконуватися виходячи з наступних даних:

(1.5)

(1.6)

(1.7)

де І_р.а - струм розряду акумулятора, відповідаючий t_р, А;

n - кількість паралельно ввімкнених груп АБ;

U_к.а - кінцева напруга акумулятора при розряді струмом І_р.а за час розряду t_р, В.

Виходячи з умови визначаємо струм розряду, А кожної з груп акумуляторів:

Виходячи з умови визначаємо ємність акумуляторної батареї:

де к₁ - коефіцієнт, враховуючий зниження ємності за час експлуатації батареї, для кислотних к₁=0,8;

к₂ - коефіцієнт, враховуючий зниження ємності від короткочасних струмів розрядки, для кислотних акумуляторів к₂=0,9.

На основі виконаних розрахунків вибираємо акумуляторні батареї AGM (свинцево-кислотні з абсорбованих електролітом) моделі ML 12-150 в кількості 8 одиниць. Отже, ми маємо дві групи акумуляторних батарей по 4 одиниці в кожній (одна група основна, друга резервна); в свою чергу в кожній групі ми підключаємо по дві батареї послідовно, отримуючи необхідну напругу 24В, і вже ці батареї ми підключаємо паралельно між собою для отримання необхідної ємності 300А^.год.

1.4 Структурна схема суднової електроенергетичної системи контейнеровоза “LOMUR”

На структурній схемі СЕЕС показують основні функціональні частини електроенергетичних систем і їх взаємозв'язок. Сучасні суду мають різні структурні схеми СЕЕС. Судова електроенергетична система може бути автономною і не залежати від суднової енергоустановки (СЕУ), може здійснювати відбір потужності від СЕУ за допомогою валогенераторів або утилізаційних турбогенераторів або бути єдиною з СЕУ.

На судах застосовують схеми, що допускають і не допускають паралельну

роботу генераторів, схеми з однією і декількома незалежними системами збірних шин, що допускають перемикання генераторів або споживачів.

Дві окремими системи шин, в нормальній роботі не з'єднані між собою, можуть бути визнані доцільними в тому випадку, коли загальна потужність паралельно працюючих генераторів обмежується граничними для апаратів струмами короткого замикання в системі, і в той же час всі генератори встановлюються в межах однієї електростанції.

Представлена структурна схема контейнеровоза складається з двох систем збірних шин. В якості джерел струму використовуються два незалежних дизель-генератора та окремо валогенератор. Підрулюючий пристрій можна вмикати як від основних генераторів, так і від валогенератора. Рефрижераторні контейнери можуть вмикатися також двома способами: від основної системи збірних шин, і від валогенератора окремо.

Щодо аварійної електростанції, маємо два аварійних розподільних щита (перший розташовано в приміщені АДГ, другий в електромеханічній майстерні). Акумуляторні батареї для пуску АДГ, мають автоматичну систему заряд-розряд.

Структурна схема СЕЕС передбачає:

1) паралельну роботу всіх генераторів, встановлених на електростанції

2) роздільну роботу окремих генераторів, а також роботу від валогенератора;

3) захист генераторів і ліній електропередачі від ненормальних режимів роботи;

4) прийом харчування з берега або від інших судів;

5) систему управління при переході від одного режиму до іншого;

6) виконання періодичних оглядів і ремонтів ГРЩ електростанції при знятій напрузі;

Рисунок 1.1 - Структурна схема суднової електростанції з двома системами збірних шин

7) можливість виготовлення ГРЩ по секціях.

1.5 Вибір автоматів захисту, кабелю і шинопроводу

Вибір генераторного автоматичного вимикача. Захист генераторів від струмів короткого замикання забезпечує генераторний вимикач, що встановлено на ГРЩ. Порядок вибору генераторного вимикача.

Спочатку вибирають тип автоматичного вимикача за умовою:

(1.8)

де І_н.в. - номінальний струм вимикача; І_роб - робочий струм ділянки, що захищається. Приймаємо робочий струм генератора рівний номінальному струму генератора.

Для сучасних автоматичних вимикачів з електронними максимальними розчеплювачами, які отримують сигнал по струму від датчика струму, вибирають датчик струму за номінальним струмом, щоб виконувалася умова:

(1.9)

де І_н.д. - номінальний струм датчика струму.

Вибирають поріг датчика струму, (регулююча величина струму - найближче більше значення до робочого струму). Вибираючи поріг датчика струму ми вибираємо номінальний струм максимального розчеплювача.

Для деяких автоматичних вимикачів в технічних даних приводиться кратність струму уставки - це відношення струму уставки до номінального струму максимального розчеплювача:

(1.10)

При виборі генераторного і секційного вимикачів згідно Вимогам Регістру кратність струму в зоні КЗ приймаємо рівній 2,5-3,5.

Вибираємо час спрацьовування вимикача в зоні КЗ. Для сучасних СЕЕС час спрацьовування генераторного вимикача приймають 0,4 с, а секційного 0,3с, для забезпечення вибірковості захисту (селективності за часом).

Враховуючи рівномірність розподілення навантаження уздовж шин і рахуючи умовну точку прийому електроенергії розташованої в центрі шин і робоче навантаження кожного з паралельно працюючих генераторів, яке дорівнює номінальній, знаходимо значення тривало протікаючого по шинах робочого струму І_роб, А, з урахуванням 20% нерівномірності розподілення навантаження по формулі:

де І_нс1, І_нс2 - номінальні струми навантаження першого та другого генераторів, А;

Технічні дані вибраних генераторів і секційних автоматів вписуємо до таблиці 1.5.

Таблиця 1.5 - Технічні характеристики вимикачів

Наймен. вимикача	Тип вимикача	Ном. струм вимикача, А	Електронний максимальний розчеплювач
			Ном. струм датчика струму, А	Рег. поріг датчика струму, А	Кратн. уставки за струмом спрац., у. од.	Уставка за часом спрац., с
Генераторний	Masterpact NW08 H3	800	800	780	3	0,4
Валоген-ний	Masterpact NW12 H3	1250	1250	1200	3	0,4
Секційний	Masterpact NW12 H3	1250	1250	1200	3	0,3

Вибір генераторного кабелю. Вибір кабелів зводиться до вибору марки кабелю, числа жил і площі поперечного перерізу жили. Вибраний кабель перевіряють на втрати напруги.

Генераторний кабель служить для підключення генератора типу Leroy Somer 47.2S5 до ГРЩ. Визначаємо робочий струм генераторного кабелю за формулою:

Кабель вибираємо за умовою:

(1.11)

Визначаємо розрахункове значення струму кабелю:

З урахуванням реальних умов прокладки кабелю визначаємо поправочні коефіцієнти: к₁ - враховує зміну умов прокладки кабелів, генераторний кабель, як правило, прокладається окремо, тому, к₁=1,0; коефіцієнт к₂ - враховує зміни числа жил у кабелі (для 3-х жильного кабелю к₂=0,7); коефіцієнт к₃ - враховує зміну режиму роботи (генератор працює в тривалому режимі, тому к₃=1); коефіцієнт к₄ - враховує відмінність температури навколишнього середовища від нормованої 45°С (приймаємо температуру повітря в МВ 45°С, тому к₄=1).

Так як струм кабелю має велике значення, необхідно генератор підключити до ГРЩ чотирма трьохжильними паралельно прокладеними

кабелями. При цьому розрахунковий струм кожного кабелю складає 937/4=234А. За знайденим значенням струму кабелю вибираємо кабель марки КНР_к з допустимою температурою жили 75°С, з перерізом жили 120мм² і допустимим струмом 270А. В технічній документації вибраний кабель записується КНР_к 4(3х120).

Де 4 перед дужкою означає кількість кабелів, 3 у дужці - кількість жил, 120 у дужці - площа поперечного перерізу жили в мм².

Вибраний кабель перевіряємо на допустимі втрати напруги, для цього розраховуємо втрати напруги (U, % у кабелі на ділянці “ГРЩ - генератор”, приймаємо довжину генераторного кабелю l=20м), за формулою:

Таким чином, втрати напруги ДU%=0,18%, що менше допустимого значення згідно вимогам Правил Регістру на ділянці “ГРЩ - генератор” (1%).

Вибір генераторних і збірних шин ГРЩ. Внутрішній монтаж електророзподільних пристроїв виконують, як правило, шинами. Шини служать для прийому і розподілення електроенергії, їх використовують для приєднання генераторів, трансформаторів, комутаційних апаратів, а також для з'єднання цих пристроїв між собою. В якості шин використовують ізольовані провідники. На суднах використовують мідні шини прямокутної форми, окрашені в різні кольори в залежності від призначення.

Вибір збірних шин електророзподільного пристрою включає в себе визначення найбільшого тривалого струму навантаження на шини і вибір перерізу шин.

Основою вибору перерізу шин є величина тривалого протікаючого по ним робочого струму. Для генераторних шин приймаємо робочий струм, який дорівнює номінальному струму генератора:

При розрахунку робочого струму збірних шин ГРЩ рахуємо, що навантаження уздовж шин розподілено рівномірно, а умовна точка прийому електроенергії розташована в центрі шин. Робоче навантаження кожного з

паралельно працюючих генераторів приймаємо рівній номінальній. Знаходимо значення тривалого протікаючого по шинах робочого струму І_роб, А, з урахуванням 20% нерівномірності розподілення навантаження за формулою:

де І_нг1, І_нг2 - номінальні струми навантаження першого і другого генераторів, А.

З урахуванням погіршення тепловіддачі щита в захисній оболонці визначаємо значення розрахункового струму І_розр, А:

За значенням розрахункового струму вибираємо мідні збірні шини прямокутного перерізу 30х12мм з допустимим струмом 900А.

1.6 Аналіз системи керування і захисту ДГ - SYNPOL-D, судна “LOMUR”

SYNPOL-D - являє собою компактний пристрій автоматичного керування і контролю дизель-генераторних (ДГ) агрегатів. Для управління судновою електроенергетичної установкою (СЕЕУ) в цілому, в ньому передбачена система управління потужністю - РМ - система (POWER - Management System), що забезпечує автоматичне підключення і відключення резерву потужності.

Система пристроїв SYNPOL-D в СЕЕУ будується за модульним типом і не вимагає керування (координації) від центральної системи вищого рівня. Кожна генераторна панель обладнується одним приладом SYNPOL-D, тобто всі панелі оснащуються ідентично. Всі прилади SYNPOL-D зв'язуються між собою

двох-провідною інформаційною шиною (CAN-BUS). При виході з ладу одного з пристроїв інші продовжують працювати. Всі основні функції РМ-системи закладені в кожному пристрої SYNPOL-D. Таким чином, подібна система дозволяє незалежну від інших паралельно включених агрегатів роботу джерел живлення зі збереженням управління і контролю (модульно-незалежна система).

На фронтальній стороні дверцят кожної генераторної панелі встановлюється керуючий прилад SYNPOL-D. На передній панелі приладу розташовані елементи цифрової індикації для всіх найбільш важливих параметрів, які реалізовані на великих семи-сегментних індикаторах зеленого кольору. Контролюються при цьому напруга, струм, потужність, частота і коефіцієнт потужності генератора.

Додатково здійснюються аналогова індикація струму і потужності за допомогою лінійних шкал, що вказують поточне значення контрольованих параметрів зеленим кольором при зміні в межах 100% номінальних величин і червоним кольором - при перевищенні 100% -ої позначки.

Нижче розташований великий буквено-цифровий дисплей, на який виводиться розширена інформація, що включає в себе:

1) статус агрегату;

2) вимірювальні дані генератора;

3) індикацію несправностей при перевищенні установок;

4) індикацію стану СЕЕУ при роботі РМ-системи;

5) індикацію параметрів, що вводяться і уставок в режимі програмування;

6) індикацію статусу внутрішнього обчислення.

Прилад SYNPOL-D побудований на базі декількох мікроконтролерів, які взаємно контролюють роботу один одного. Контроль найважливіших функцій

здійснюється по двоканальній системі, причому другий канал працює незалежно від програмного керування. Захист від КЗ працює паралельно з мікроконтролером і продовжує функціонувати навіть при зникненні живлення приладу. На задній стороні системного блоку SYNPOL-D розташовані штирові роз'єми, які є інтерфейсом для підключення термінальним плат (ТП).

Екранований кабель, що з'єднує ТП з системним блоком, повинен заземлюватися з двох сторін. ТП монтуються в розподільному пристрої (наприклад, генераторній панелі ГРЩ) довільно, і через клемні колодки з'єднуються з системою керування.

Можуть бути використані наступні ТП:

1) СМА 131 - ТП підключення генератора;

Рисунок 1.2 - ТП підключення генератора

2) СМА 132 - ТП допоміжних реле для підключення генератора;

Рисунок 1.3 - ТП допоміжних реле для підключення генератора

3) СМА 133 - ТП диференційного захисту і контролю замикання на корпус;



Рисунок 1.4 - ТП диференційного захисту і контролю замикання на корпус

4) СМА 134 - ТП набору резисторів;

5) СМА 135 - ТП управління і контролю дизеля;

Рисунок 1.5 - ТП управління і контролю дизеля

6) СМА 136 - ТП послідовного інтерфейсу (комунікаційна ТП);

7) СМА 137 - ТП додаткових функцій.

До найбільш важливих функцій SYNPOL-D слід віднести:

1) Захист від КЗ, функціонує також у разі зникнення напруги живлення приладу.

2) Селективне відключення несправного генератора. Деблокування можливе тільки вручну.

3) Триступеневий захист від перевантаження шляхом визначення струму перевантаження.

4) Захист від зворотної потужності.

5) Триступінчасте відключення другорядних споживачів приперевантаженні, зниженій частоті і перевищенні допустимої величини струму.

6) Синхронізація генератора при включенні на збірні шини.

7) Автоматичне підрегулювання частоти дизель-генератора до частоти

шини.

8) Контроль підвищеної і зниженої напруги.

9) Контроль підвищеної і зниженої частоти.

10) Контроль обриву ланцюга трансформаторів струму.

11) Захист від асиметричності струмів.

12) Захист від асиметричності напруг.

13) Індивідуальний контроль напруги живлення і поточної програми за

допомогою Watch-Dog-функції.

14) Вимірювання потужності також при несинусоїдальних напрузі і струмі, спеціально для мереж з тиристорним навантаженням. При цьому формується пропорційний потужності сигнал в межах ± 10В пост. струму або ± 20 мА пост. струму для підключення приладу магнітоелектричної системи.

15) Вимірювання реактивної і повної потужностей.

16) Висновок всіх основних параметрів у вигляді нормованих сигналів (± 10В, 4-20мА, ± 20 мА).

17) Безперервне запам'ятовування і індикація всіх відключають функцій.

18) Відключення при виникненні електричної дуги.

19) Диференціальний захист з адаптованої по струму лінії спрацьовування і контроль мінімальної різниці при роботі генератора на холостому ходу.

20) Контроль замикання на корпус з виявленням несправної фази і контролем мінімальної різниці при роботі генератора на холостому ходу.

21) Розподіл активного навантаження з регулюванням частоти декількох мереж.

22) Регулювання коефіцієнта потужності в комбінації з регулюванням напруги декількох мереж (при використанні секційних вимикачів).

23) Асиметричний розподіл навантаження із заданим коефіцієнтом пропорційності (напр. при паралельній роботі валогенератора).

24) Асиметричне регулювання коефіцієнта потужності із заданим коефіцієнтом пропорційності (наприклад, для берегових електростанцій). Та інші функції.

1.7 ГРЩ і вибір електровимірювальних приладів

Судновими розподільними щитами називаються конструкції, на яких встановлена комутаційна, захисна і вимірювальна апаратура, регулюючі і

сигнальні пристрої, призначені для ввімкнення, вимкнення і захисту електричних установок і мереж, контролю, регулювання і вимірювання електричних параметрів джерел електроенергії, а також сигналізації про стан комутаційних апаратів і стан електричних ланцюгів.

Головні розподільні щити (ГРЩ) призначені для керування роботою генераторних агрегатів, контролю, регулювання параметрів і подачі живлення судновим споживачам або фідерам споживачів.

Для зменшення строку і вартості проектування, виготовлення, транспортування і монтажу на судні ГРЩ виконують з ряду окремих конструктивно завершених секцій: генераторних, розподільних і керування. До них можуть доповнювати секції берегового живлення та інші.

Генераторні секції призначені для контролю, захисту і керування роботою генераторів, а також передачі електроенергії від генераторів на збірні шини ГРЩ.

Розподільні секції служать для контролю, захисту і керування розподіленням електроенергії від шин ГРЩ до споживачів або РЩ.

Секція керування призначена для контролю і керування роботою СЕЕС. Секція живлення від берега служить для контролю захисту і керування прийомом електроенергії від берегової мережі, а також для передачі електроенергії від шин ГРЩ до споживачів, які діють при стоянковому режимі роботи судна.

На генераторній секції встановлюються: прилади контролю струму, напруги, активної потужності, частоти генератора; вимикачі для захисту генератора від струмів КЗ і перенавантажень; реле зворотної потужності для захисту генератора від режиму роботи двигуна, перемикач живлення серводвигуна рейки паливного насосу; пристрій гашення поля генератора; система регулювання струму збудження і напруги генератора. Для живлення

перерахованих приладів і пристроїв в генераторній секції встановлюються вимірювальні трансформатори струму і напруги наведені у таблиці 1.6.

Таблиця 1.6 - Технічні дані електровимірювальних приладів

Найменування приладу	Тип приладу	Межі вимір.	Клас точності	Ввімкнення, Пар-ри вимір. тр-ра	Ном. значення вимір. параметра
Амперметр	Д1500	До 1,5кА	1,5	ТС, І1820, межа вимір./ 1А	650А, 1200А
Вольтметр	Д1500	До 600В	1,5	безпосереднє	440В
Частотомір	Є8036	55-65Гц	1,0	безпосереднє	60Гц
Ватметр	Ц1628	До 600кВт	2,5	ТС і ТН	400кВт
Синхроноскоп	Є1505	-	-	Через ДУ	-
Мегомметр	М1604/1	0 - 5МОм	1,5	-	1МОм

Висновок до розділу 1: “Експлуатація електропостачання контейнеровоза “LOMUR””

В першому розділі, за розрахунками я визначив склад та потужність генераторів основної та аварійної електростанції контейнеровоза “LOMUR” - один основний генератор типу Leroy Somer 47.2S5 потужністю 480кВА; один резервний генератор типу Leroy Somer 47.2S5 потужністю 480кВА; один аварійний генератор типу Leroy Somer 46.2L6 потужністю 266кВА.

Також, за розрахунками, були вибрані акумуляторні батареї AGM моделі ML 12-150 в кількості 8 одиниць.

Була проаналізована структурна схема суднової електроенергетичної системи контейнеровоза “LOMUR” за малюнком 1.

Були вибрані, за розрахунками, генераторні та секційні вимикачі типів Masterpact NW08 H3 (800A) і Masterpact NW12 H3 (1250A) відповідно; генераторний кабель марки КНР_к 4(3х120); мідні збірні шини прямокутного перерізу 30х12мм з допустимим струмом 900А.

Була проаналізована система керування та захисту ДГ - SYNPOL-D, встановлена на даному судні; а також вибрані електровимірювальні прилади, які встановлено на ГРЩ.

Розділ 2. Експлуатація електрообладнання та електропривода швартовної лебідки контейнеровоза «LOMUR»

2.1 Експлуатація швартовної лебідки контейнеровоза “LOMUR”

Загальні відомості. Механізм швартовної лебідки складається з наступних вузлів:

- триступенева коробка передач;

- швартовний барабан;

- гальмо стрічки.

Привод передається від електродвигуна за допомогою муфти і триступеневої циліндричної шестерні на головному валу. Головний вал встановлено в корпусі лебідки і складається з наступних елементів:

- канатний барабан;

- канатна головка, муфта зчеплення, призначена для приводу лебідки, в залежності від типу механізму.

Канатний барабан встановлено на головному валу в підшипниках ковзання і забезпечений стрічковим гальмом.

Ведучий момент від головного валу передається муфті, яка контролюється вручну.

Таблиця 2.1 - Технічні дані

Параметри	Од. вимір.	Значення
Тягова потужність швартовного барабану (1шв.)	Номінальна, Qном	kN	300
	Максимальна, Qмакс		Мін. 1,5хQном
	На макс. швидк., Q0		Макс.0,2х Qном
Швидкість швартовного барабану (1шв.)	Номінальна, Vном	м/хв	15
	На макс. швидк., V0	м/хв	30
Автоматичне керування	Тягова потужність (1шв.)	40%, 1ступінь	kN	60-180
		70%, 2 ступінь		150-270
		100%, 3 ступінь		240-360
	Швидкість (1шв.), Vа		5
Загальна тягова потужність	kN	300
Загальна швидкість барабану	м/хв	38
Місткість швартовного барабану (канат завтовшки 80мм)	М	200
Розривна сила канату	На барабані	kN	1200
	загальна		Макс. 1000
Електричний привод	Мотор Живлення Потужність Обертання		SMOB 250L10 12/4/2
		V/Hz	440/60
		kW	9/26/26
		об/хв	580/1760/3520

Правила безпеки Міжнародної Морської Організації повинні обов'язково виконуватися в доповнені до безпечного обслуговування швартовних лебідок і блоків кріплення.

Через потенційні небезпеки на робочих станціях швартовних лебідок з блоками кріплення, наполегливо рекомендують брати за правило, що ніхто не може залишатися в зоні прямої небезпеки.

Площа рухомих канатів або ланцюгів розглядається як область прямої небезпеки.

Оператор швартовного гальма лебідки або гальмового механізму кріплення повинен стояти збоку при гальмуванні.

Безпечна дистанція від обертаючих частин повинна зберігатися при роботі швартовної лебідки або блоку кріплення.

Обов'язково потрібно надівати відповідну захисну форму. Необхідно перевірити, чи встановлені захисні кришки муфти і зубчатих коліс на вставці блоку.

Для обслуговування та транспортування швартовних лебідок, навісних пристроїв, стендів і постів керування використовувати сертифіковані стропи з максимально допустимим робочим навантаженням не нижчим, за вагу транспортованого обладнання.

Необхідно строго виконувати правила безпеки, передбачені правовими нормами по відношенню до транспортувальних робіт.

Швартовні лебідки можуть експлуатуватись тільки персоналом, який підготовлено належним чином.

Швартовний режим.

В цьому режимі посилення на тросі може змінюватися від 0 (слабина тросу) до номінального значення.

Крім цього, при уривчастих зусиллях, тягове посилення в тросі може досягати значень, коли виникає зупинка механізму. Однак тривалість перенавантаження, за звичайних умов, не перевищує 4-7 с.

Робота в швартовному режимі контролюється членами екіпажу, і швидкість на барабані може змінюватися в межах 7,2-18 м/хв.

Характеристика швартовного обладнання контейнеровоза “LOMUR”. Під характеристикою швартовного обладнання судна розуміють сукупність таких параметрів швартовних канатів: кількості, довжини і діаметру. При цьому кількість і довжина визначається Правилами Регістру, а діаметр розраховується за формулою, виходячи з нормованого розривного зусилля:

(2.1)

Кількість швартовних канатів на судні залежить від основної характеристики обладнання N_c і складає 8 шт.

Довжина швартовних канатів також залежить від основної характеристики обладнання N_c і складає 200м кожний.

2.2 Розрахунок і вибір параметрів характеристики швартовного оснащення судна

- Кількість швартовних канатів - n_шт=8;

- Довжина кожного канату - L_к=200м;

- Розривне посилення канату:

- Номінальна тягова потужність швартовного канату:

Розрахунок, вибір і перевірка електродвигуна на його відповідність нормативам для швартовних пристроїв.

- Діаметр швартовного барабану:

- Номінальний момент механізму при швартовці:

- Номінальний момент електродвигуна при швартовці на 2-й швидкості:

- Номінальний момент механізму при швартовці (у %, від номінального моменту електродвигуна на 2-й швидкості):

- Частота обертання електродвигуна при номінальному моменті

механізму на 2-й швидкості виконується за графіками механічних характеристик електродвигуна з кількістю полюсів 2р=2,4,12; для характеристики 2-ї швидкості з 2р=4, при М_%=90%:

- Швидкість швартового тросу при номінальному моменті механізму на 2-й швидкості:

- Номінальний момент електродвигуна при швартовці на 3-й швидкості:

- Номінальний момент механізму при швартовці (у %, від номінального моменту електродвигуна на 2-й швидкості):

- Частота обертання електродвигуна при номінальному моменті механізму на 3-й швидкості виконується за графіками механічних характеристик електродвигуна з кількістю полюсів 2р=2,4,12; для характеристики 3-ї швидкості з 2р=2, при М_%=120%:

- Максимальна швидкість швартовного тросу (на 3-й швидкості):

Встановлюються найбільші (допустимі) значення швидкості вибирання швартовного канату, які не можна перевищувати, через те, що члени палубної команди не будуть встигати вкладати канат, що вибирається на швартовний барабан.

2.3 Аналіз принципової схеми електропривода швартовної лебідки судна «LOMUR»

Даний електричний привод призначений для швартовних лебідок з автоматичним контролем тягового навантаження в швартовних канатах. Лебідки керуються зі стаціонарних пультів. Цей привод призначений для встановлення на судні з необмеженим районом плавання.

Електричний привод використовується за наступними системами керування:

а) ручне керування - контролером, який вміщено до пульта керування;

б) автоматичне керування - за допомогою вимірювального, керуючого пристрою для підтримки постійного тягового навантаження.

При ручному керуванні система приводу може використовувати швидкість у три кроки. При автоматичному керуванні обмотки і розчеплення можуть використовувати тільки першу швидкість електродвигуна.

На конкретних швидкостях лебідки, можна використовувати наступні режими роботи:

-1 швидкість (операції швартування з повзучою швидкістю, за допомогою ручного керування; автоматична операція швартування);

-2 швидкість (швартування з номінальною швидкістю);

Рисунок 2.1 - Принципова схема електроприводу швартовної лебідки

-3 швидкість (підйом з великою швидкістю навантажених швартовних кінців з навантаженням менш ніж 20% від номінальної тягової потужності.

Вся керуюча система обладнана програмованим логічним контролером (PLC), виготовлений фірмою Moeller, тип PS4-201 MM1 з розширюючими модулями LE4-116-DX1 і LE4-116-XD1.

Вмикаємо систему керування. Після ввімкнення живлення, яке подається на схему керування, спрацьовує сигнальна лампа (Н1), розташована на схемі керування, необхідно ввімкнути керування місцевим пультом. Зробимо це, шляхом встановлення перемикача режимів роботи (S4) в положення (Ручне керування), перевірити кнопку (S1) (Аварійний стоп) і натиснути кнопку (S2) (Керування прийнято). Після цього спрацьовує контактор К0. Спрацьовує сигнальна лампа (Н3) (Керування прийнято). Безперервна робота цієї лампи свідчить про готовність до роботи, після виконання наступних умов:

- реле термістора К13 ввімкнено, тобто термісторні датчики не сигналізують перевищення температури в обмотках електродвигуна;

- важіль керування S3 знаходиться в положенні покою;

- перемикач режиму роботи (S4) встановлено в положення (Ручне керування).

Якщо всі ці вимоги не виконуються, то керування електроприводом неможливе. Сигнальна лампа (Н3) буде блимати.

Ручний режим. Напрямок обертання і частота обертання електродвигуна вибираються контролером (S3), розташованим на пульті керування. Нахил важеля контролера (S3) на перше положення перемикає першу швидкість, отримує живлення контактор (К3), контактор утримання гальма (К10) і контактор напрямку (К1-підйом, К2-віддача). Коли важіль контролера встановлюється на друге положення, електродвигун перемикається на другу швидкість (контактор К3-відмикається, а контактори К4, К5-отримують живлення). Переведення важеля контролера (S3) в кінцеве третє положення, переводить електродвигун на третю швидкість (контактори К4, К5 - відмикаються, а контактор К6 - отримує живлення).

Робота на третій швидкості, тобто швидка буде неможлива, якщо:

1) Навантаження в канаті (Q) перенавантажене більш ніж на 20% від номінального значення (Q_ном);

2) Споживча потужність, виміряна на другій швидкості, вказує, що третя швидкість буде перенавантажена;

3) Споживча потужність, виміряна і виявлена на третій швидкості, перевищує допустимий рівень.

Якщо третя швидкість перенавантажена, як вказано в пунктах 1,2 або 3, то електропривод лебідки буде працювати на другій швидкості (не дивлячись на нахил контролера до крайнього положення) і спрацює сигнальна лампа (Н5) (Перенавантаження) у вигляді блимання.

Якщо, однак, тим часом перенавантаження зникає, стан системи змінюється. Потім контролер (S3) треба перевести до другого положення і знову є можливість перевести його у третє положення. Після цього сигнальна лампа (Н5) (Перенавантаження) відмикається, а лебідка працює на третій швидкості. Для того щоб обмежити пускові струми електродвигуна при швидкій зміні швидкостей, відповідні затримки введені для збільшення та зменшення швидкостей. Перед тим, як електродвигун почне працювати з більшою швидкістю, він повинен працювати деякий час з меншою швидкістю. Таким чином, після швидкого встановлення важеля контролера з положення покою до крайнього, електродвигун буде працювати протягом 2 секунд на першій швидкості, потім 3,2 секунди на другій швидкості, і, нарешті, почне працювати на третій швидкості. Після відпускання важеля контролера з крайнього положення ситуація повторюється. Електродвигун працює по черзі, на 1,2 секунди до другої, і на 1 секунду до першої швидкості, і тільки після цього ввімкнеться гальмо. Електричне гальмування - захист гальмових накладок від пошкоджень, коли лебідка зупиняється на максимальній швидкості.

Якщо двигун працює на третій або другій швидкості, і зненацька рух приводиться в зворотному напрямку, то, по-перше, електродвигун поступово знижує свою швидкість, потім він зупиняється на 0, протягом 1 секунди і, нарешті, починає рух у зворотному напрямку.

При роботі зі швартовним барабаном, лебідка захищена від роботи з навантаженням, яке перевищує 1,5 Q_ном. Якщо тягове навантаження в канаті перевищує це значення, то використання неможливе ані на першій, ані на другій швидкостях. Електричний привод відмикається, а сигнальна лампа (Перенавантаження) постійно працює. Якщо навантаження знижується нижче значення 1,5 Q_ном, то підйом канату можливий тільки після переміщення важеля в положення 0, і після цього нахилити його в напрямку (Підйом).

Автоматичний режим. Метою автоматичного керування є підтримка тяги швартовних канатів в певних межах. Коли натяжіння в швартовному канаті залишається в межах заданого діапазону значень, електродвигун лебідки не працює і гальмо витягується. Коли навантаження канату нижче заданого значення, тоді лебідка починає тягнути до відповідної точки тягово-зчеплювальної сили. Якщо натяжіння швартовного канату стає більше заданого значення, гальмо відпускається, а канат розмотується до тих пір, поки не досягне встановленого рівня. Після цього гальмо витягується.

Оглянута схема автоматичного керування використовує три рівні тяги:

- 20 - 60% Q_ном;

- 50 - 90% Q_ном;

- 80 - 120% Q_ном;

Перемикання електродвигуна і гальма контролюється системою запису і автоматичним керуванням тягового зусилля.

Ця система використовує також записуючий і вимірювальний перетворювач з підсилювачем, який взаємодіє з програмованим контролером (А0).

Вимірювальний перетворювач у формі тензометричного кільця встановлений в підшипнику трансмісії електроприводу лебідки. У вимірювальних позиціях є тензометри, наклеєні як повний міст. Кільце напруги через навантаження в канаті генерує електричний сигнал. Цей сигнал підсилюється в початковому підсилювачі, а потім він перетворюється в програмований контролер. На виході ми маємо струм 4-20мА, відповідний до діапазону навантаження 0-1,5 Q_ном. Цей сигнал змінюється в перетворювач I/U на сигнал напруги 0-10 В, який подається на аналоговий вихід U1, в програмований контролер (А0). Для того, щоб задіяти автоматичне керування, необхідно виконати наступні дії:

а) ввімкнути живлення схеми керування;

б) встановити перемикач режиму роботи (S4) в положення (Ручне керування);

в) ввімкнути (вимкнути) (Аварійний стоп) (S1) і натиснути кнопку (Керування прийнято), повинна спрацювати сигнальна лампа (Н3), що сигналізує про готовність до роботи.

г) попередньо перевірити канат;

д) встановити перемикач режиму роботи (S4) в одне з трьох положень автоматичного керування.

Сигнальна лампа (Н4) (Автоматичний режим) повинна спрацювати.

З цього моменту на швартовній лебідці буде підтримуватися потужність тяги, відповідно до вибраного діапазону. Під час автоматичного керування можна використовувати ручне керування за допомогою контролера (S3). Після нахилу важеля контролера (S3) в будь-яке робоче положення лебідка починає працювати.

Захист і сигналізація електродвигуна швартовної лебідки:

- Контроль температури електродвигуна. Електродвигун обладнаний тепловим захистом для обмоток. На обмотках є вбудовані датчики положення. Перевищення допустимої температури електродвигуна викликає запуск реле термістора К13, що означає, на вхід 1.11 цифрового модуля А1 не контролюється.

В результаті електродвигун зупиняється, і подальша робота можлива тільки після охолодження.

Перевищення цієї температури під час ручного керування викликає наступну сигналізацію:

- лампа (Прийняття контролю) (Н3) - блимає (означає відсутність готовності до роботи);

- лампа (Перенавантаження) (Н5) - безперервно світиться.

Перевищення допустимої температури електродвигуна під час автоматичного спрацьовування призводить до включення наступних сигналізацій:

- лампа (Прийняття контролю) (Н3) - блимає (від...