Электроэнергетическая установка многовального судна

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОИМВМАЮИПРЕСПУБЛИН 3,5 п Н 02,) 3 00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ,К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ленинградское ордена ОктябрьскойРеволюции высшее инженерное морскоеучилище им.адм.Макарова С.О,(5 Ь) 1. Авторское свидетельство СССРВ 235152, кл. Н 02 Р 7/68, 1966,2, Авторское свидетельство СССР9 670887, кл. Н 02 7 3/ОО 1978,3. "Судостроением, 1976, М 2,с. 18, 19,(54)(57) ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА МНОГОВАЛЬНОГО СУДНА, соДеРжащаЯпаропроизводящую установку с системойаварийной защиты, турбины, синхронные генераторы, шины ответственныхпотребителей, к которьвл через сОгласующне устройства подключены цепи питания, многоякорные или многообмоточные гребные электродвигатели, в цепипитания которых включены полупроводниковые преобразователи электроэиер.ЯО 521 А гии с системами управления, и комму тационные аппараты, о т л и ч а ив щ а я с я тем,.что, с целью повышения надежности и КПД она снабжена по меньшей мере двумя главными распределительными шинами, причем к одной из иих подключены синхронные генераторы и цепи питания одного якоря или обмотки каждого из гребных электродвигателей, а к второй - синхронные генераторы и цепи питания другого якоря или обмотки каждого из гребных электродвигателей, кроме того, к каждой из главных шин подключены цепи питания ответственных потребителей, в каждую из которых включен вновь введенный стабилизированный преобра- эФ зователь электроэнергии, выход систе мы аварийной защиты паропроизводящей установки соединен с системами управ леиия преобразователей электроэнерги и с цепями отключения коммутационных аппаратов, при этом число якорей или Я обмоток гребных электродвигателей равноили кратно числу главных рас,пределителЬных шин, а число турбин равно числу синхронных генераторов.На чертеже изображена принципиальная схема электроэнергетической установки. Изобретение относится к электроэнергетическим установкам судов, .иможет быть использовано в электроэнергетических установках ЗЗУ переменно-постоянного тока и переменнога тока с тиристорными преобразователями электроэнергии и отбороммощности на шины общесудоЬых пстребителей.Известна электроэнергетическая установка многовального ледокола со 10сдвоенными электродвигателями постоянного тока, каждый из которых питается от отдельного синхронного генератора, вращающегося с постояннойскоростью. Такая установка обеспечивает независимое управление всеми,винтами с сохранением зацанного распределения мощности между ними прилюбом количестве работающих тепловыхдвигателей, число генераторов, соеди ненных с валом каждого теплового двигателя, равно числу винтов ледокола 1 3.Недостатками известной установкиявляются наличие большого числа. генераторов, находящихся на одном валу25турбины, что резко снижает надежностьустановки, а выход из строя хотя быодного генератора приводит к выводуиз работы всего турбогенераторного,агрегата.ЗОНедостатками являются отсутствиеотбора мощности на общесудовые потребителинеобходимость установки, до. -полнительных независимых станций,цля общесудавых потребителей, пони- З 5женный КПД установки на частичных режимах (при неполной нагрузке на гребных валах,Известна электроэнергетическая установка, содержащая синхронные гене Ораторы, включенные параллельно на общие шины, тиристорные преобразсвател,:.: электроэнергии, к выходным цепямро:орых подсоединены гребные электродвигатели ( ГЭД) и шины общесудавыхпотребителей 21,К недостаткам такой установкиследует отнести невозможность бесперебойного питания шин общесудовыхпотребителей до запуска аварийныхдизель-генераторов, отсутствие двухи более независимых источников электрической энергии для ответственныхпотребителей электроэнергии, пониженную надежность схемы питания гребных электродвигателей повреждениеглавных шин приводит к потери мощности на гребных электродвигателях,кроме того, невозможность автономнойработы синхронных генераторов приполной нагрузке на гребных валах.Наиболее близкой к предлагаемойявляется электроэнергетическая установка многовального судка содержащая паропроизводящую установку ссистемой аварийной защиты, турбины 65 синхронные генераторы, шины ответственных потребителей, синхронные гене.раторы, шины ответственных потребителей, к которым через согласующие устройства подключены цепи питания, многообмоточные или многоякорные гребныеэлектродвигатели, в цепи питания которых включены преобразователи электроэнергии с системами управления икоммутационные аппараты 3 1,К недостаткам следует отнести наличие большого числа генераторов,находящихся на одном валу турбины,чторезко снижает надежность установки,Выход из строя хотя бы одного гене-ратора приводит к выводу из работывсего турбогенераторного агрегата,отсутствие отбора мощности на общесудовые потребители необходимостьустановки дополнительных независимых.станций для общесудовых потребителей,а также пониженный КНД установки начастичных режимах при неполной нагрузке на гребных валах.Цель изобретения - повышение надежности и КЧД установки.указанная цель достигается тем,что электроэнергетическая установкамногавальнога судна, содержащая паропроизводящую установку с системойаварийнбй защиты, турбины, синхронные генераторы, шины ответственныхпотребителей, к которым через согласующие устройства подключены цепипитания, многоякорные или многообмоточные гребные электродвигатели, вцепи питания которых включены полупроводниковые преобразователи электроэнергии с системами управления,и коммутационные аппараты, снабженапо меньшей мере двумя главными.распределительными шинами, причем к одной из них поцключены синхронныегенераторы и цепи питания одногоякоря или обмотки каждого из гребныхэлектроцвигателей,.а к второй - синхронные генераторы и цепи питаниядругого якоря или обмотки каждогоиз гребных электродвигателей, крометого к каждой из главных шин подключены цепи питания ответственныхпотребителей, в каждую из которыхвключен вновь введенной стабилизированный преобразователь электроэнергии, выход системы аварийной защиты паропроизводящей установки соединен с системами управления преобразователей электроэнергии и с цепями отключения коммутационных аппаратов, при этом число якорей или обмоток гребных электродвигателей равноили кратно числу главных распределительных шин, а число турбин равночислу синхронных генераторов, 1032521ЭЭУ содержит паропроизводящую ус-тановку 1 с аварийной защитой турбины 2, синхронные генераторы 3,шины4 ответственных потребителей, согласующие устройства 5, гребные электродвигатели б постоянного или переменного тока на схеме показаны двухякорные ГЭД , полупроводниковые преобразователи 7 электроэнергии ППЭс системами 8 управления, главныераспределительные шины 9, коммутационные аппараты 10 и стабилизированныепреобразователи 11 электроэнергии,Устройство работает следующим образом.Турбины 2, непосредственно сочле-. 5ненные с синхронными генераторами 3,работают с постоянной частотой вращения, энергия от синхронных генераторов 3 поступает на главные шины 9и при замкнутых коммутационных аппаратах 10 на чертеже для упрощенияпоказаны один коммутационный аппарат10 и одна система 8 управления наполупроводниковые преобразователи 7электроэнергии, через которые получают питание гребные электродвигатели б. Частота вращения ГЭД б устанавливается системой 8 управления ППЭ 7.Мины 4 ответственных потребителейполучают питание от главных шин 9,через стабилизированные преобразователи 11 электроэнергии и согласующие устройства 5.В ЭЭУ судна могут применяться как ГЭД постоянного тока в много- якорном исполнении, так и ГЭД-пере менного тока многоякорные или много- обмоточные. В первом случае в качестве ППЭ используются тиристорные выпрямители, во втором - тиристорные преобразователи частоты, 40При срабатывании аварийной защиты паропроизводящей установки сигнал поступает в системы управления ППЭ и коммутационные устройства, при этом снимается напряжение питания ГЭД, отключаются цепи питания ГЭД от главных распределительных шин, а шины ответственных потребителей получают питание до момента включения аварийных дизель-генератоРов не показано )от синхронных генераторов по ранее набранным цепям питания,В предлагаемой ЭЭУ увеяичение надежности работы достигается введением по меньшей мере двух главных распределительных шин и соответству ющим соединением якорей обмотокмногоякорных или многообмоточных ГЭД (например, носовые якоря соединяются с первой шиной, а кориовые - с другой шиной), Наличие двух и более бО главных распределительных шин в ЭЭУ ииоговального судна при указанном соединении ГЭД обеспечивает использование полной мощности синхрон-, ных генераторов, работающих на раз ные шины, два и более независимыхисточника питания как для ответственных потребителей, так и для ГЭД.Это, в свою очередь, приводит к увеличению надежности всей схемы распределения электроэнергии судна вдвое.Бесперебойность питания ответственных потребителей достигается использованием энергии накопленной в,маховых массах роторов турбин и синхронных генераторов, а также остатковпара паропроизводящей установкипри срабатывании системы аварийнойзащиты до момента включения аварийных дизель-генераторов. Для этого вустановку введены дополнительныецепи, соединяющие систему аварийнойзащиты с коммутационными аппаратамицепи питания якорей 1 обмоток)гребныхэлектродвигателей б и системами управления полупроводниковыми преобразователями электроэнергии, которыепри срабатывании аварийной защитысжимают напряжение питания ГЭД б иотключают цепи питания ГЭД б от главньж распределительных шин 9, т.е.отключается основная нагрузка, в тоже время электроэнергия:бесперебойно поступает на шины 4 ответственныхпотребителей, за счет иаееаъзованияостатков пара, поступающего на главные турбины, и энергии накопленнойв маховых маСсах роторов турбин исинхронных генераторов.По мере израсходования cара и использования энергии, накопленной вмаховых массах турбин 2 и синхронныхгенераторов 3 на питание шин 4 ответственных потребителей, частота вращения их роторов будет падать, а следовательно, параметры синхронных генераторов 3 ( напряжение, частота)будут изменяться в широких пределахв сторонууменьшения. Поэтому дляподдержания стабильных параметровна шинах ответственных потребителейв их цепи питания включены стабилизированные преобразователи 11 электроэнергии, Стабильность параметров нашинах ответственных потребителей 4как в аварийных, так и в нормальныхэксплуатационных условиях при сбросе и набросе нагрузки.обеспечиваетвысокую безотказность работы ответственных шин 4 потребителей,Отсутствие станций собственныхнужд, а также воэможность примененияв предлагаемой схеме ЭЭУ судна тиристбрных преобразователей частоты иГЭД переменного тока увеличит ЕПДустановки на 2-3.Подключение одних якорей многоякорных ГЭД б или обмоток многообмоточныхГЭД б к первой главной распределительной шине 9 других якорей иногоякорныхГЭД б или обмоток иногообмоточнихГЭД б к второй главной распределительной шине 9 обеспечивает использованиеТираж 617осударствеам иэобретМосква, ЖПодписноеного комитета СССРний и открытий5, Раущская наб д.4/5 илиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 полной мощности синхронных генераторов 3 для движения судна, независимо от количества работающих генераторов и количества гребных валов, но при условии равенства или кратности.числа якорей ГЭД, находящихся на одном валу, или обмоток многообмоточных ГЭД числу главных распределительных шин, Это позволит унифицировать оборудование и применять предлагаемую ЭЭУ на судах различной мощности с О разным количеством гребных валов.Таким образом, предлагаемая схема ЭЭУ многовального судна повышает надежность схемы генерирования и распределения электроэнергии вдвое, по-вышает КПД установки, обеспечиваетиспользование полной мощности синщхронных генераторов, работающих наразные шины, исключает установкудвух автономных электростанций длясудов с ядерной энергетической установкой, что приводит к снижениюмассогабаритных показателей ЭЭУ на10-153, сокращению обслуживающвгоперсонала, экономии топлива,унификации электрооборудования.