Электроэнергетическая установка парома

СОЮЗ СОВЕТСКИХсОциАлистическиРЕСПУБЛИК ЕНИЯ ОБР ооборотигателей ном токе, -габаритлектриче- спомогдами.кая уста- сборнике судового ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Ленинградское высшее инженерноеморское училище им. адм. С.О.Макарова(54) ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ПАРОМА(57) Изобретение относится к судостроению, к электроэнергетическим установкам паромов челночного типа, Цель изобретения - повышение надежности установки. В электроэнергетической установке парома, снабженного кормовым 5 и носовым 13 гребными винтами, в качестве приводного двигателя кормового винта и источника Изобретение относится к судостроению, в частности к электроэнергетическим установкам паромов с валогенераторами.Известны электроэнергетические установки паромов, снабженных кормовым и носовым винтами фиксированного (или регулируемого) шага типа "Канонерец", "Сахалин" и др, (см.книгу Веревкина В.Ф. "Электроходы морского флота, Москва, ЦРИА, "Морфлот", 1981, с,27 - 32, книгу Горбунова Б.А., Савина А.С., Сержантова В.В. "Современные и перспективные гребные электрические установки судов", Ленинград, Судостроение, 1979, с.80 - 90), содержащие приводные двигатели винтов, шины судовых электропотребителей, глав 171747863 Н 23/24 электроэнергии судовых потребителей использованы тепловой двигатель 1 с редуктором 3 и валогенератор 6 с полупроводниковым преобразователем 18 частоты и с блоком 16 управления. При этом валогенератор 6 и электродвигатель 12 соединены через коммуникационные аппараты 8 - 11 дополнительной электрической цепью 7 и входами - выходами соответствующих полупроводниковых преобразователей 18 и 19 частоты, выходы - входы которых через коммутационные аппараты 20 - 25 соединены с шинами 26 судовых электропотребителей и дополнительной электрической цепью 7, вал носового винта 13 снабжен датчиком 31 нулевого упора, выход которого подключен к блокам 16 и 17 управления преоб- й разователей 18 и 19 частоты, между кормовым винтом 5 и редуктором 3 установлена разобщительная муфта 2. 2 ил,могательные дизель(турбо) гене- орые обладают следующими неные и вспо раторы, кот достатками;- наличием в установке низк ных дизельгенераторов, а также дв и других потребителей на постоян что значительно ухудшает массо ные показатели;- низким КПД установки в номиналь и частичных режимах;- использованием дорогой э ской энергии, вырабатываемой в тельными дизель (турбо) генератор Известна электроэнергетичес новка парома, которая описана в;)та установкя содержит поиводные двиГат 8 ли Винтов, шины судовых электрО" потребителей, к которым подключены главные и вспомогательные дизель (турбо) генераторы. Злектроэнергетическая установка прототипа, как и описанных ранее аналогов, обеспечивает необходимые ходоВые и маневренные характеристики, более высокие по сравнению с приВеденными аналогами) технико-экОномические показа" ТВЛИ.Однако, несмотоя на бОлее соверш 8 Н- ную электроэнергетическую установку, и рг- ТОТИПУ ПрИСуЩИ:- пониженный КПД установки в основном ходовом) режиме работы парома, т,к, приводные двигатели кормовых винтов имеют КПД на 2 - 3",4 ниже приводных двигателей, использующих прямую п 808 дачу энергли к винтам без промежуточных преобразований;- пониженный КГ 1 Д установки вследс Г- вие свободного вращения носового винта за счет встречного потока воды, что создает дополнительное сопротивление движению судна;- пониженная надежность установки из-за отсутствия возможности взаимозаме. няемости основных элементов, обеспечивающих как движение парома, так и питание судовых электропотребителейЦель изобретения - повышение надежности и КПД установки,Поставленная цель достигается тем, что В изВесткой электроэчерГетическОЙ установк 8 парОма, снабж 8 нноГО кОрмоВым и носовым гребными винтами, содеркащей приводные дВИГЯТ 8 ли винтОВ, шины судо" вых электропотребителей, к которым подключены дизель турбо) генераторы, в качестве приводных двигателей кормового винта и источника электроэнергии судовых потребителей использованы тепловой двигатель с редуктором и валогенератор с полупроводниковым преобразователем частоты с блоком управления, В качестве приводного двигателя носового винта использован электродвигатель переменного тока с палупрОВОДниковым преобразОВЯТ 8 лем час" тоы с блОкОм правления При этом Валогенератоо и электродвигатель соединены через коммутационные аппараты до- полкительнОЙ силОВОЙ электрической цепью с входами-выходами соответствующих полупроводниковых преобразователей частоты, выходы-входы которых через коммутационные аппараты соединены шинаь:л судовых злектропотребителей и доПОлнительной злектрическОЙ цепью. Вал носового Винта снабжен датчиком нулевого упора, выход которого подключен к блокам управленля преобразователей частоты. Кроме того, между кормовым винтом и редуктором установлена рязобщительная МУфТЯ.Во второй модификации ЗЭУ парома повышение КПД достигается установкой тепловОГО двиГателя кормоВОГО Винта и Валогенератора ня одном валу На фиг.1 изображена принципиальная схема электроэнергетической установки парома; ка фиг,2 - одна из модифиаций элек- троэнерГетическоЙ установки парома.Злектроэнергетическая установка парома состоит из главного теплового двигателя 1, связанного через разъединительную муфту 2 с автономным управлением с редуктором 3, с которым через разъединительную муфту 4 связаны ормовой Винт 5 (фиксированного или регулируемого шага) и валогенератор 6, который дополнительной электрической цепью 7 через автоматические выключатели 8 - 11 соединен с электродвлгятелем ",2 геременного. тока,сочлененным с носовым Винтом 13, и через автоматические выключатели 14, 15 с входами-ьыходами, скябжекнье блоками 16, 17 управления полупроводниковыми преобразоват 8 лями 18, 19 частоты, Выходы-Входы которых соответственно через автоматические выключатели 2 О - 25 подсоединены к дополнлтельной электрической цепи 7 л шинам 26 судовь 1 х электропотребителей, к которым подключены дизель турбо) генераторы 27, 28 через автоматические выкл:очатели 29, 30, я датчик 31 нулевого упооа, установленный на залу носового винта 13 соединен с блоками 16, 17 упрдВления Гголупроводкиковых преобразователей 18,19 частотьвалогекератоОа 6 и электродвиГателя 9 переменного тока соответственНовБ злектрознергетической установке парома, представленной на фиг.2, отсутствует редуктор 3, все же обозначения и связи между элементами установки соответствуют электроэкергетической установке парома, представленной на фиг,1,Электроэкергетическая установка парома работает следующим образом, В ходовом режиме источник электричеокой энергии валогенератор 6 и кормовой винт 5 приводятся во вращение главным тепловым двигателем 1 через редуктор 3 при включенных муфтах 2 и 4, При частотах вращения Главного теплового двигателя 1 выше нижней эксплуатационной валогекерятор 6 аввыключателями 29, 30, При длительной номинальной частоте вращения главного двигателя 1 валогенератор 6 может подключаться к шинам судовых энергопотребителей 26 без полупроводникового 20 25 преобразователя 18 частоты, и ри замкнутых автоматических включателях 9, 22, 24 и разомкнутых автоматических выключателях 14, 20. Одновременно в ходом режиме от валогенератора 6 получает питание электродвигатель 12 переменного тока, приводящий во вращение носовой винт 13 через полупроводниковый преобразователь 19 частотыпри замкнутых автоматических выключателях 9, 23, 21, 15, 11. Электродвигатель 12 переменного тока обеспечивает режим нулевого упора при соответствующих величинах амплитуды напряжения и частоты на выходе полупроводникового преобразователя частоты, которые устанав 30 ливаются величиной сигнала, вводимого от датчика 31 нулевого упора в блок 17 управления, снижая при этом величину гидродинамического сопротивления движению парома, а следовательно, увеличивается скорость парома в ходовом режиме, т.е повышается экономичность электроэнергетической установки парома в основном режиме,В экстремальных режимах (обеспечение максимального хода при взаимодействии кормового винта со льдом или выполнении сложных маневренных режимов) дополнительная мощность дизель (турбо) генераторов 27, 28 (замкнуты автоматические выключатели 29, 30) передается на кормовой 5 и носовой 13 винты через полупроводниковые преобразователи частоты 18, 19 и, соответственно, валогенератор 6 и электродвигатель 12 переменного 50 тока при замкнутых автоматических выключателях 24, 20, 14, 8 и 25, 21, 15, 11. Регулирование частоты вращения и момента электродвигателя 12 переменного тока и валогенератора 6, работающего в режиме вентил ьного,двигателяосуществляется томатически вводится в работу для передачи энергии судовым электропотребителям через полупроводниковый преобразователь 18 частоты при замкнутых автоматических выключателях 8, 14, 20, 24, Заданные 5 величины напряжения и частоты на выходе полупроводникового преобразователя 18 частоты устанавливаются блоком 16 управления. После кратковременной параллельной работы валогенератора 6 с дизель 10 (турбо) генератора 27, 28 и перевода нагрузки на валогенератор 6 дизель(турбо) генераторы 27, 28 откл юча ются от шин судовых электропотребителей 26 автоматическими соответственно блоками "Л, 16 управления полупроводниковых преобразователей 19, 18 частоты, а также системами возбуждения валогенератора 6 и электродвигателя переменного тока (синхронного) 12 (на фиг,1, 2 системы возбуждения не приведены),В рассматриваемых режимах валогенератор 6 работает совместно с главным тепловым двигателем 1, поэтому управление преобразователем 18 частоты и главным тепловым двигателем 1 производится согласованно,В аварийных режимах (например, при неисправности главного двигателя) главный тепловой двигатель 1 отключается от редуктора 3 разъединительной муфтой 2 с автономным управлением, и ход парома обеспечивается валогенератором 6, работающим в режиме вентильного двигателя и получающим питание от шин 26 судовых энергопотребителей, к которым подключены вспомогательные дизель (турбо) генераторы 27, 28 через полупроводниковый преобразователь 18 частоты при замкнутых автоматических выключателях 24, 20, 14, 8. Дополнительно "аварийный" ход парома также может обеспечиваться электродвигателем 12 переменного тока и носовым винтом 13 при питании электродвигателя 12 от шин 26 судовых электропотребителей через полупроводниковый преобразователь 19 частоты и замкнутых автоматических выключателях 25, 21, 15, 11,При аварии кормового винта 5 движение парома обеспечивается носовым винтом 13, В данном режиме винт 5 отсоединяется от редуктора 3 разаединительной муфтой 4. Главный тепловой двигатель 1 приводит во вращение валогенератор 6, который непосредственно или через преобразователь 18 частоты подключается на параллельную работу со вспомогательными дизель (турбо) генератора.:и 27, 28, и суммарная энергия от шин судовых электропотребителей 26 через преобразователь 19 частоты поступает к электродвигателю 12 переменного тока,Во всех режимах работы электроэнергетической установки парома существует возможность замены одного полупроводникового преобразователя частоты другим. Например, валогенератор 6 может отдавать или получать энергию от шин 26 судовых электропотребителей через преобразователь 19 частоты (замкнуты автоматические выключатели 8, 9, 10, 15, 21, 25), а электродвигатель 12 получает энергию от шин судовых энергопотребителей, преобразователя 18 частоты (замкнуты автоматическиевыключатели 24, 20, 14, 9, 10, 11)благодаря наличию дополнительной цепи 7 и возможности передачи элвктроэнергии полупроводниковыми преобразователями 18, 19 частоты в прямом и обратном нап равлениях.Таким образом, в рассматриваемых электроэнергетических установках парома достигается повышение КПД на 2 - 3 за счет использования теплового двигателя и валогенератора с полупроводниковым преобразователем частоты для передачи мощности к кормовому винту и судовым электропотребителям, снижения потерь мощности на преодоление момента сопротивления носового винта, благодаря возможности работы электродвигателя с помощью датчика нулевого упора в режиме отсутствия гидродинамического сопротивления, а также обеспечения валогенераторами с полупроводниковыми преобразователями стабильных параметров на шинах энергопотребителей при переменной угловой скорости тепловых двигателей.Помимо увеличения КПД установки достигается повышение ее надежности, т.к. в разработанной схеме ЭЭУпоявилась возможность дополнительную мощность от шин судовых электропотребителей, к которым подключены вспомогательные дизель (турбо) генераторы, передавать на кормовой винт путем перевода валогенератора в режим вентильного двигателя, от валогенератора питать шины судовых энергопотребителей и электродвигатель носового винта, осуществлять взаимозаменяемость полчпроводниковых преобразователей частоты при выходе одного из них из строя и,наконец, обеспечивать движение парома носовым винтом при выходе из строя кормового винта, передавая всю установленную мощность источников электрической энер гии на носовой винт.Формула изобретения Электроэнергетическая установка парома, снабженного кормовым и носовым гребными винтами, содержащая приводные 10 двигатели гребных винтов, причем в качестве приводного двигателя носового гребного винта установлен электродвигатель переменного тока с полупроводниковым преобразователем частоты и блоком управления, 15 шины судовых энергопотребителей и электрогенераторы, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности установки, она снабжена тепловым двигателем с редуктором, кинематически связанным с кормо вым гребным винтом, и валогенератором сполупроводниковым преобразователем частоты, валогенератор и электродвигатель носового гребного винта соединены через коммутационные аппараты дополнитель ной силовой электрической цепью между собой и с входами- выходами соответствующих полупроводниковых преобразователей частота, которые через коммутационные аппараты соединены с шинами судовых ЗО энергопотребителей и с дополнительнойсиловой электрической цепью, вал носового гребного винта снабжен датчиком нуле- ваго упора, выход которого подключен к блокам управления преобразователей час тоты, а.между кормовым гребным винтом иредуктором установлена разобщительная муфта.О 17478 Редактор Г, Фед Шевкун Тиражвенного комитета по изоб13035, Москва, Ж, Ра ПодписноеГосударст ретениям и открытиям при ГКН1 ушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. У, ул,Гагарина, 101 аказ 845 ВНИИ оста вител ехред М,М И. Фиясьгентал Коррект