Гребная электрическая установка пассажирского теплохода

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ  АГЕНТСТВО  ПО РЫБОЛОВСТВУ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Астраханский государственный технический университет»

Кафедра электрооборудования и автоматики судов

 

 

Курсовой проект выполнен

в соответствии с заданием и

допущен к защите

Руководитель проекта

_____________________

 

 

 

 

 

 

 

       

 

 

 

  ГРЕБНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

ПАССАЖИРСКОГО ТЕПЛОХОДА

 

КП.180404.65. ГЭУ.41.14.2015.ПЗ

 

 

Студент группы ДТЭ-41

            Нгуен Д.Х

 

Проект защищен

«     » _____2015 г.

с оценкой_____________

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Астрахань 2015

Содержание

1. Цель и задачи проекта
2. Данные ванианта
3. Расчёт мощности и выбор гребного электродвигателя
4. Расчёт и выбор силового преобразователя ГЭД
5. Расчёт мощности и вы бор генераторов
6. Разработка схемы главного тока и выбор контрольно – измерительных приборов
7. Расчёт статических режимов
8. Расчёт динамических характеристик ГЭУ
9. Список литератур

 

1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ПРОЕКТА

 

Целью   курсового проекта является закрепление и углубление знаний полученных студентами специальности 180407.65  «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики» в процессе изучения дисциплины  "Гребные электрические установки". А также, приобретение ими практических навыков в работе с нормативными документами, учебной литературой, справочниками, электронными источниками информации при расчете статических и динамических режимов гребной электрической установки (ГЭУ) и для рационального выбора источников электроэнергии, гребных электрических двигателей, преобразователей  электрической энергии, коммутационно-защитных  аппаратов и устройств автоматизации.

Задачи данного курсового проекта - на основании известных конструкционных и технических параметров судна спроектировать и рассчитать гребную электрическую установку. При этом необходимо произвести расчет желаемых механических  характеристик гребного электродвигателя, внешних характеристик преобразователей (генераторов) и тиристорного возбудителя, а также изменение параметров ГЭУ в частичных режимах работы и при разгоне гребного двигателя.

 

2. Данные варианта

 

№ строки	Параметр	Обозначение	Величина	Един. измер.
1	Назначение судна (тип)			Пасс. т/х
2	Длина судна	L	121	м
3	Ширина судна	B	14	м
4	Осадка судна	H	2,4	м
5	Число винтов	z	3	шт
6	Номинальная скорость вращения винта		360	об/мин
7	Номинальная скорость судна		15	узел
8	Полная грузоподъемность	D	2850	тонна
9	Средняя плотность перевозимого груза		0,74	т/м3
10	Вариант комплектации АГЭУ		ЕЭС-ПЧ-ДГА
11	Суммарная мощность судовых потребителей электроэнергии		380	кВт
12	Тяга воза (трала)		-	кН
13	Скорость судна с возом (тралом)		-	узел

 

 

 

3. РАСЧЕТ МОЩНОСТИ И ВЫБОР ГРЕБНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Определение требуемой буксировочная мощность NR для движения судна с заданной скоростью:

 

 где    V – объемное водоизмещение, м3 ;

c – эмпирический расчетный коэффициент, определяемый по диаграмме;

х – множитель, зависящий от числа валов (для трехвальных судов х =1,075)

- скорость  судна в узлах.

λ – поправочный коэффициент на длину судна (при длине судна L<100 м     λ=0,7+0,3(L/100)0,5 , при L >100 м  λ = 1 );

 

Ψ – характеристика остроты судна, которая  определяется по формуле [2]

где δн – коэффициент общей полноты судна, который определяется по формуле.

 

Объемное водоизмещение судна V найдем через полную грузоподъемность и среднюю плотность перевозимых грузов:

, м3

Чтобы воспользоваться диаграммой эмпирических расчетных коэффициентов для нахождения коэффициента  c, определим параметр ν:

По приложение В эмпирический расчетный коэффициент

Мощность ГЭД определяем по формуле

 

,кВт.

где z – число гребных валов;

ηПР – пропульсивный КПД винта, ηПР = 0,5…0,7;

ηВП – КПД валопровода, ηВП = 0,95…0,98.

Выбираем асинхронный двигатель типа ВАН 16-41-16, технические данные которого приведены в таблице

 

Параметр	Ед.изм	Величина
Номинальная мощность, PГД	кВт	800
Номинальная скорость вращения, nГД	об/мин	370
Номинальное напряжение статора, UГД	В	6000
Номинальный ток статора, IГД	А	110
Номинальная частота, fГД	Гц	50
Кратность пускового момента, КМ	о.е.	0,8
Кратность пускового тока, КП	о.е.	4,3
Момент инерции, JГД	кг·м2	900

 

Выбранные гребные двигатели должны иметь независимое воздушное охлаждение (вентиляцию). Требуемая мощность на вентиляцию гребного двигателя определяется по справочнику для серийных машин или по формуле

 

 

4. РАСЧЕТ И ВЫБОР СИЛОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ГЭД

 

Для системы ЕЭС-ПЧ-ДГА определяется количество преобразователей частоты, которые могут обеспечить требуемое напряжение и ток гребного асинхронного двигателя. Обычно число преобразователей частоты равно числу гребных асинхронных двигателей. Все  преобразователи частоты могут получать питание с одной секции шин ГРЩ или с разных секций.

Преобразователи частоты выбираются из каталогов по номинальному напряжению (UДГА. НОМ) и максимальному току гребного асинхронного двигателя (IДГА. МАКС) и по напряжению шин ГРЩ.

Напряжение преобразователя частоты UПЧ ≥ UДГА.НОМ ,

Ток преобразователя частоты IПЧ ≥ IДГА. МАКС = IДГА. НОМ · КПТ,

Где  КПТ  - кратность пускового тока двигателя.

Мы выбираем высоковольтный преобразователь частоты серии ATV1200A11906060 фирмы Schneider Electric, параметры которого указаны в таблице

 

Напряжение сети	220В
Номинальное выходное напряжение	6000В
Линейный ток	135А
Полная мощность	1190 Вт
Частота сети питания	50/60 Гц
Выходные частоты	0,5…70 Гц (векторное управление с  обратной связью по скорости)   0,5…120 Гц (скалярное управление (V/f))

 

 

 

 

5. РАСЧЕТ МОЩНОСТИ И ВЫБОР ГЕНЕРАТОРОВ

 

При выборе серийных синхронных генераторов надо исходить из величины требуемой мощности генератора (PСГ.Т), которую можно определить по формуле

 кВТ

Где ΣPГД – суммарная мощность гребных двигателей в номинальном режиме;

PСП – суммарная мощность судовых потребителей;

m – количество синхронных генераторов, (m=3).

Выбираем синхроный генератор серии МКС 500-1000, данные которого указаны в таблице

 

Параметр	Ед.изм	Величина
Мощность, PСГ	кВт	500
Напряжение статорной обмотки, UСГ	В	6000
КПД	%	90,2
Частота вращения	Об/мин	1000

 

Так, 2 генератора питают одному двигателе

 

6. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ГЛАВНОГО ТОКА И ВЫБОР

КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Питание электрической энергией судовых потребителей и гребного электродвигателя Д1, Д2, Д3 осуществляется от ГРЩ судовой электростанции, к которой подключены 6 дизель – генератора Г1- Г6. Включение генераторов и защита от коротких замыканий осуществляется с помощью автоматических выключателей QF1 – Qf6. Статоры двигателей питаются преобразователями чатоты ПЧ1 – ПЧ2 . Подключение преобразователей чатоты к ГРЩ и защита от токов короткого замыкания осуществляется с помощью автоматических выключателей QF7, QF9, QF11.

7. РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГЭУ

1. Расчёт статических режимов

В номинальном режиме справедливо следующее выражение:

, или    =0,579 о.е.

Где

 

Где

 

Возможны следующие частичные режимы работы ГЭУ

1-ый режим: Г1+Г2+Г3+Г4+Г5+Г6+Д1+Д2+Д3+

2-ой режим: Г1+Г2+Г3+Г4+Г5+Д1+Д2+Д3+

3-ий режим: Г1+Г2+Г3+Г4 +Д1+Д2+Д3+

4-ый режим: Г1+Г2+Г3 +Д1+Д2+Д3+

5-ый режим: Г1+Г2 +Д1+Д2+Д3+

Расчёт параметров двигателя будет производить по следующим формулам

 

Ток двигателя в режиме равен

 

 

Результаты расчетов сведем в таблицу

 

Режим работы
1	1	1	1	1
2	0,81	0,81	0,87	0,93
3	0,614	0,62	0,722	0,85
4	0,421	0,431	0,561	0,75
5	0,228	0,241	0,373	0,61