Электроэнергетическая установка судна

 

Изобретение относится к электроэнергетическим установкам (ЭЭУ) судов и может быть использовано в ЭЭУ переменнопостоянного и переменного тока с полупроводниковыми преобразователями электроэнергии и отбором МОШ.НОСТИ на шины питания общесудовых электропотребителей. Цель изобретения - повышение надежности и топливоиспользования установки. Электроэнергетическая установка судна содержит тепловые двигатели 1 и 2 с генераторами 3 и 4, полупроводниковый преобразователь 5 электроэнергии , гребной электродвигатель 6, главные 7 и вспомогательные 8 распределительные шины питания, агрегаты 14 и 15 питания общесудовых электропотребителей, датчики 9 и 10 мощности тепловых двигателей и гребного электродвигателя, блоки

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 В 63 Н23 24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0dcqeegdc ne mponomped

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3846765/27-11 (22) 28.01.85 (46) 07.01.87. Бюл. № 1 (71) Ленинградское высшее инженерное морское училище им. адм. С. О. Макарова (72) И. П. Фиясь, В. С. Иванов и В. А. Малышев (53) 629.12.83 (088.8) (56) Горбунов Б. А. и др. Современные и перспективные гребные электрические установки судов.— Л.: Судостроение, 1979, с. 76 — 80. (54) ЭЛЕКТРОЭ НЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА СУДНА (57) Изобретение относится к электроэнергетическим установкам (ЭЭУ) судов и моÄÄSUÄÄ 1281476 жет быть использовано в ЭЭУ переменнопостоянного и переменного тока с полупроводниковыми преобразователями электроэнергии и отбором мощности на шины питания общесудовых электропотребителей. Цель изобретения — повышение надежности и топливоиспользования установки. Электроэнергетическая установка судна содержит тепловые двигатели 1 и 2 с генераторами 3 и 4, полупроводниковый преобразователь 5 электроэнергии, гребной электродвигатель 6, главные 7 и вспомогательные 8 распределительные шины питания, агрегаты 14 и 15 питания общесудовых электропотребителей, датчики 9 и 10 мощности тепловых двигателей и гребного электродвигателя, блоки

1281476

20

11 сравнения и функциональные преобразователи 12 и 13. Каждый из агрегатов 14 и 15 выполнен в виде полупроводникового преобразователя 16 частоты с блоком 18 управления, синхронной электрической машины 20 и кинетического аккумулятора 25 энергии, выходные валы которых соединены между собой через муфту 23, при этом выход преобразователя 16 частоты через коммутационные аппараты соединен с синхронной электрической машиной 20 и вспомогательными шинами 8 питания, а вход — с главными и вспомогательными шинами питания. Входы бло1

Изобретение относится к электроэнергетическим установкам (ЭЭУ) судов и может быть использовано в ЭЭУ переменно-постоянного и переменного тока с полупроводниковыми преобразователями электроэнергии и отбором мощности на шины общесудовых электропотребителей.

Цель изобретения — повышение надежности.

На чертеже представлена принципиальная схема ЭЭУ судна.

ЭЭУ состоит из тепловых двигателей 1 и 2 (турбин или дизелей), синхронных генераторов 3 и 4, полупроводникового преобразователя 5 электроэнергии, гребного электродвигателя (ГЭД) 6, главных 7 и вспомогательных 8 распределительных шин питания, датчика 9 мощности тепловых двигателей и датчика 10 мощности гребного электродвигателя, блока 11 сравнения, функциональных преобразователей 12 и 13, агрегатов 14 и 15 питания общесудовых электропотребителей, которые содержат полупроводниковые преобразователи 16 и 17 частоты с блоками 18 и 19 управления, синхронные электрические машины 20 и 21, муфт 22 и 23, кинетические аккумуляторы энергии (КАЭ) 24 и 25, например, маховики и коммутационные аппараты 26 и

27 и коммутационные аппараты 28 — 36.

В установке тепловые двигатели 1 и 2 жестко соединены с синхронными генераторами 3 и 4, которые подключены к главным распределительным шинам 7 питания.

К последним через полупроводниковый преобразователь 5 электроэнергии также подключен гребной электродвигатель 6. Агрегаты 14 и 15 питания общесудовых электропотребителей с помощью коммутационных аппаратов 30, 32, 34 и 31, 33, 35 соединены с главными 7 и вспомогательными 8 распределительными шинами питания. Полука 11 сравнения соединены с датчиками 9 и 10 мощности, а выход — с функциональными преобразователями 12 и 13, которые, в свою очередь, через коммутационные аппараты соединены с блоками 18 и 19 управления полупроводниковых преобразователей 16 и 17 частоты. Повышение надежности ЭЭУ достигается за счет исключения резкопеременных режимов работы тепловых двигателей в маневровых режимах и при работе судна в условиях регу лярного волнения. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

2 дроводниковые преобразователи 16 и 17 частоты агрегатов 14 и 15 питания через коммутационные аппараты 26 и 27 соединены с синхронными электрическими машинами 20 и 21. КАЭ 24 и 25 муфтами 22 и 23 соединены с синхронными электрическими машинами 21 и 20. Датчик 9 мощности тепловых двигателей и датчик 10 мощности гребного электродвигателя соединены с блоком 11 сравнения, выход которого соединен с входами функциональных преобразователей 12 и 13. Выходы блоков функциональных преобразователей 2 и 13 через коммутационные аппараты 28 и 29 связаны с блоками 18 и 19 управления полупроводниковых преобразователей 16 и 17 частотьь

Установка работает следующим образом.

В режиме установившегося движения судна на чистой воде или в ледяной шуге (при отсутствии волнения) синхронные генераторы 3 и 4, приводимые во вращение тепловыми двигателями 1 и 2, работают параллельно на главные распределительные .шины 7, от которых через полупроводниковый преобразователь 5 энергии получает питание гребной электродвигатель 6. Системой автоматического регулирования обеспечиваются необходимые тяговые характеристики гребного электродвигателя 6. В данном режиме работы ЭЭУ судна общесудовые электропотребители получают питание от вспомогательных распределительных шин 8 питания. которые подключены к главным распределительным шинам 7 питания через полупроводниковые преобразователи 16 и 17 частоты при замкнутых коммутационных аппаратах 30, 34 или 31, 35 и разомкнутых коммутационных аппаратах 28, 29 26, 27, 32 и 33. С помощью блоков 18 и 19 управления поддерживаются постоянными параметры (напряжение и частота) на вспомо1281476

3 гательных шинах 8, а также обеспечивается требуемое качество напряжения при изменении параметров на главных распределительных шинах 7, что повышает надежность работы общесудовых электропотребителей.

В маневренных режимах работы судна при торможении гребного электродвигателя 6 (в ЭЭУ судов используется электрическое торможение) тепловые двигатели 1 и 2 резко разгружаются, так как гребной электродвигатель 6 или отдает энергию на главные распределительные шины 7 (генераторное торможение) или гасит энергию на управляемом сопротивлении. Следовательно, тепловые двигатели в маневренных режимах имеют повторно-кратковременный избыток мощности (5 — 10 с и более) с частотой повторений 60 и более раз в час. B предлагаемом режиме работы ЭЭУ при наличии избытка мощности достаточной для запуска агрегата 14 или 15 от блока 11 сравнения поступает сигнал, пропорциональный разности заданной мощности тепловых двигателей I и 2 и потребляемой мощности гребного электродвигателя 6, на блок 19 управления полупроводникового преобразователя 17 частоты (неработающего агрегата, например 15) при замкнутых 31, 29 и 27 и разомкнутых 33 и 35 коммутационных аппаратах. Происходит разгон синхронной машины 1 (работающей в режиме вентильного двигателя), соединенной с КАЭ 24. Разгон синхронной машины 20 и КАЭ 24 осуществляется по заданному закону, который реализуется функциональным преобразователем 13 и блоком 19 управления полупроводникового преобразователя 17 частоты и в основу которого положено оптимальное использование имеющейся в наличии повторно-кратковременной избыточной мощности первичных двигателей и их рациональная загрузка.

При достижении синхронной машиной 21 номинальной частоты вращения происходит отключение агрегата !5 от главных распределительных шин 7 питания и подключение его к вспомогательным шинам 8 питания с помощью коммутационных аппаратов

27 и ЗЗ (коммутационные аппараты 31, 29 и 35 разомкнуты).

Таким образом, кинетическая энергия, запасенная в КАЭ 24, передается синхронной машине 21, преобразуется в электрическую и через полупроводниковый преобразователь 17 частоты передается на вспомогательные шины 8 питания для питания общесудовых электропотребителей. Полупроводниковый преобразователь 17 частоты обеспечивает известными способами стабильные параметры (напряжение и частоту) при изменении скорости вращения КАЭ 24.

После подключения агрегата 15 к общесудовым электропотребителям полупровод5

50 никовый преобразователь 16 частоты коммутационным аппаратом 34 отключается от вспомогательных шин 8 питания и агрегатов 14, после замыкания коммутационных аппаратов 30, 28 и 26 подключается для накопления кинетической энергии. Одновременно коммутационным аппаратом 36 отключается синхронный генератор 4, мощность которого равна мощности судовых электропотребителей.

По мере израсходования или накопления энергии одним из агрегатов операции подключения их на накопление или отдачу энергии повторяются. Все команды поступают из центрального поста управления судном (не показан). Синхронные машины 20 и 21 во всех режимах ЭЭУ могут работать в режиме синхронных компенсаторов при замкнутых коммутационных аппаратах 26, 34 и 27, 35 и отсоединенных КАЭ для повышения коэффициента мощности.

Таким образом, в маневренных режимах работы судна один из агрегатов питания общесудовых электропотребителей запасает кинетическую энергик3 за счет наличия повторно-кратковременного избытка мощности тепловых двигателей и тем самым обеспечивает их рациональную загрузку, а следовательно, исключает резко переменные режимы работы, что повышает надежность работы тепловых двигателей, увеличивает их срок службы, другой же агрегат отдает электрическую энергию на вспомогательные шины для питания обгцесудовых электропотребителей, при отключенном турбо-или дизельгенераторе, что дает экономию топлива.

При ходе сулиа на волнении момент сопротивления на гребном винте периодически изменяется, следовательно изменяется и. потребляемая мощность гребного электродвигателя, а также и загрузка первичных двигателей. В этом режиме работы ЭЭУ известные системы автоматического регулирования поддерживают постоянной мощность первичных двигателей. либо обеспечивают постоянной частоту и .. вращения гребного электродвигателя.

Использование агрегатов питания общесудовых электропотребителей для накопления и последующей передаче энергии для питания общесудовых электропотребителей при работе гребного электродвигателя в режиме и. . — ñîïs1 дает возможность исключать резкую нагрузку первичных двигателей и повышает пропульсивный коэффициент на

1,52% при ходе судна на волнении.

Принцип работы ЭЭУ в режиме регулярного волнения аналогичен работе ЭЭУ в маневренных режимах.

Таким образом, в предлагаемой электроэнергетической установке судна повышение належности, а слеловательно, и увеличение срока службы установки на 10--15% достигается за счет исключения резкопере1281476

Формула изобретения

Составитель Я. Гаврилов

Редактор Н. Рогулич Текред И. Версс Корректор В. Бутяга

Заказ 7164/15 ираж 405 Подписное

ВНИИПИ Государственного когиитета (.(. СP по делагв изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 менных режимов работы первичных двигателей в маневренных режимах работы судна и при работе судна в условиях регулярного волнения.

1. Электроэнергетическая установка судна, содержащая тепловые двигатели, с которыми связаны соединенные параллельно генераторы, подключенные к главным распределительным шинам питания, с которыми связаны электродвигатель, вспомогательные распределительные шины питания, с которыми связаны агрегаты питания общесудовых электропотребителей, и датчики мощности тепловых двигателей и гребного электродвигателя, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, она снабжена подключенным входами к датчикам мощности тепловых двигателей и гребных электродвигателей блоком сравнения и функциональными преобразователями, вход каждого из которых подключен к выходу блока сравнения, а выход связан с одним из входов соответствующего агрегата питания общесудовых электропотребителей, другой вход которого связан с главными и вспомогательными распределительными шинами питания, а выход — с вспомогательными распределительными шинами питания.

2. Установка по п. 1, отличающаяся

10 тем, что агрегат питания общесудовых электропотребителей выполнен в виде снабженного блоком управления преобразователя частоты, с выходом которого связана синхронная электрическая машина, выходной вал которой соединен через муфту с валом кинетического аккумулятора энергии, причем вход блока управления, вход и выход преобразователя частоты соответственно являются одним и другим входами и выходом агрегата питания общесудовых электропотребителей.