Электроэнергетическая установка парома

СОВЕТСКИХюамаампиик БЛИК А 3/24 1) в 6 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ВТОРСНОМУ СВИЩТЕЛЬСТВУ(71) Ленинградское высшее инженерноеморское училище им.адм.С.О.Макарова(57) Изобретение относится к судостроению, в частности к электроэнергетическим установкам паромов с валогенераторами. Цель изобретения - повышение эффективности электроэнергетической установки. Последняя содержит два главных двигателя 1, 2, которые через разъединительные муфты 3и 4 с автономным управлением кинематически связаны с редуктором 5. Че16998рез разъединительную муфту 6 с редуктором 5 соединен кормовой гребной винт 7 фиксированного или регулируемого шага. Выходы валогенераторов.8 и 9 также соединенных с редуктором 6,це- рез автоматические выключатели 1 О 13 подключены к входам и выходам снаб" женных блоками 11.и 15 управления 1полупроводниковых преобразователей 10 16 и 17 частоты. Выходы преобразова" телей соединены с входами (первым д и вторым о ) многопозиционного переключателя 18 и (через автоматические , выключатели 19 и 20) с шинами 21 пи тания судовых электропотребителей, к которым также подключены автоматическими выключателями 22 и 23 валогенераторы 8 и 9, автоматицескими выключателями 21 и 25 дизель (турбо)- 20 генераторы 26 и 27 и напрямую вход 63(третий 5 ) многопозиционного переключателя 18, Выходы переключателя181 первый 2 третий В, второй ф со-.ответственно) соединены с входом ивыходом снабженного блоком 28 управления полупроводникового преобразователя 29 частоты и с гребным электродвигателем 30 переменного тока,сочлененный с носовым гребным винтом31. На валу винта 31, установлендатчик 32 нулевого упора, Многопозиционный переключатель 18 имеет шестьрабочих положений, при которых соединены; вход р с выходом 2 и выходс выходом С, вход 5 - с выходом г ивыход ф с выходом с , вхолс выхолходом ; вход р с выходом 2 и выходс выходом е, вход р с выходом , вход 6 с выходом 2 и выходс выходом е . 2 ил, Изобретение относится к судостроеению, в частности к элетроэнергетице" ским установкам паромов с валогенераторами,Известны электроэнергетические установки паромов, снабженных кормовым и носовым винтами фиксированного (или регулируемого) шага, содержашие приводные двигатели винтов, шины су" довых электропотребителей главные и вспомогательные дизель (турбо)- генераторы. Недостатки таких установок". наличие ниэкооборотных дизель- генераторов, а также двигателей и других потребителей на постоянном токе, что значительно ухудшает массо- габаритные показатели, низкий КПД установки в номинальном и частичных режимах, использование дорогой электрической энергии, вырабатываемой вспомогательными дизель (турбо)-генераторами.Известна электроэнергетицеская установка парома, содержащая приводные двигатели винтов, шины судовых электропотребителей, к которым подключены главные и вспомогательные дизель (турбо)-генераторы и обеспечивающая необходимые ходовые и маневренные характеристики, более высо" кие технико- экономическими показателями.Однако, несмотря на более совершенную электроэнергетическую уста 55 30 35 40 45 50 новку, известной установке присущинедостатки; пониженный КПД в основном (ходовом) режиме работы парома, так как приводные двигатели кормовых винтов имеют КПД на 2-33 ниже приводных двигателей, использующих прямую передачу энергии к винтам без промежуточных преобразований, пониженный КПД установки, вызванный свободным вращением носового винта за счет встречного потока воды, что создает дополнительное сопротивление движению судна; пониженная надежность установки из-.за отсутствия возможности взаймозаменяемости основных элементов, обеспецивающих как движение парома, так и питание судовых электропотребителей.Цель изобретения - повышение эффективности электроэнергетицеской установкиПоставленная цель достигается тем, что в электроэнергетическую установку парома преимущественно с кормовым и носовым гребными винтами, содержащую приводные двигатели винтов, шины судовых электропотребителей, к которым подключены дизель (турбо)"генераторы, введен многопозиционный переключатель, вал носового винта снабжен датчиком нулевого упора, в качестве приводных двигателей кор" мового винта и источников электроэнергии судовых потребителей исполь 5 169986 зованы два тепловых двигателя с редуктором и двумя валогенераторами с полупроводниковыми преобразователями частоты с блоками управления, в качестве привода носового винта использован электродвигатель переменного тока с полупроводниковым преобразователем частоты с блоком управления, при этом валогенераторы соединены с шинами судовых электропотребителей, с входами и выходами "своих" преобразователей частоты, которые, в свою очередь, подключены к шинам судовых электропотребителей и к первому а и второму о входам многопозиционного переключателя, а электродви" гатель вход и выход его преобразователя частоты связаны соответственно с первым С, вторым ф и третьим 6 выходами многопозиционного переключателя, третий 1 вход которого соединен с шинами судовых электропотребителей, датчик нулевого упора подключен к блокам управления преобразова телей, кроме того, между кормовым вин. том и редуктором установлена разобщительная. муфта.На фиг. 1 представлена принципиальная схема электроэнергетической установки парома; на фиг, 2 - схема многопозиционного переключателя,Электроэнергетицеская установка парома состоит из двух главных двигателей 1 и 2, которые связаны через разъединительные муфты 3 и 4 с авто.номным управлением с редуктором 5, с которым через разъединительную муфту 6 связаны кормовой гребной винт 7 фиксированного или регулируемого шага и валогенераторы 8 и 9, выходы которых через автоматические выключатели (АВ) 10-13 подключены к входам и выходам, снабженных блоками 14 и 15 45 управления полупроводниковых преобразователей 1 б и 17 частоты (ППЧ), выходы которых соединены с входами (первым О и вторым б ) многопозиционного переключателя (МПП) 18 с тремя входами и тремя выходами и через автоматические выключатели 19 и 20 с шинами 21 питания судовых электропотребителей, к которым также подключены автоматическими выключателями 22 и 23 валогенераторы 8 и 9, автоматическими выключателями 24 и 25 дизель (турбо)-генераторы 26 и 27 и напрямую вход (третий р ) МПП 1 Я, а 3 6выходы МПП 18 (первый 2, третий авторой , соответственно) соединены с входом и выходом снабженногоблоком 26 управления ППЧ 29 и с гребным электродвигателем (ГЭД) 30 переменного тока, сочлененным с носовымгребным винтом 3 1, на валу которогоустановлен датчик 32 нулевого упора,выход которого подключен к блокам14, 15 и 28 управления,Электроэнергетицеская установкапарома работает следующим образом,В режиме хода от кормового гребного винта 7 (основной режим) валогенераторы 8 и 9 и кормовой гребной винт7 приводятся во вращение главнымидвигателямии 2 через редуктор 5при включенных муфтах 3, 4, 6, Причастотах вращения главных двигателей1 и 2 выше нижней эксплуатационнойвалогенераторы 8 и 9 автоматическивводятся в работу для передачи энергии к судовым электропотребителям,При переменных частотах вращенияглавных двигателей передача энергиик судовым электропотребителям осуществляется через ППЧ 16 и 17 и замкнутые автоматические выключатели10, 13 и 19, 20 (включаются параллельно на шины 21 питания судовыхэлектропотребителей).Заданные величины частоты и напряжения на выходе ППЧ 16 и 17 устанавливаются блоками 14 и 15 управления.После кратковременной параллельнойработы валогенераторов 8 и 9 с турбо(дизель)-генераторами 26 и 27 иперевода нагрузки на валогенераторыдизель (турбо)-генераторы отключаются от шин питания судовых электропотребителей, При постоянной частоте вращения главных двигателей 1 и2 валогенераторы 8 и 9 могут подключаться без ППЧ 16 и 17 при замкнутыхавтоматических выключателях 11, 12,19 и 20,В рассмотренных режимах работы электроэнергетической установки МПП 18находится в положении 1, в которомвход 6 соединен с выходом 2 , а выход 6 - с выходом 9 и ГЭЦ 30 получает питание от шин 21 питания судовых электропотребителей через ППЧ 29.Необходимая частота вращения ГЭЛ 30определяется датчиком 32 упора, который воздействует на блок 28 управления нулевого упора, снижая тем самымвеличину гидродинамического сопро169986 гивления движению парома, а следова-гельно, увеличивается скорость паром 4 в ходовом режиме, т.е. повышается эффективность использования электро- Энергетической установки парома в5 основном режиме. В положении ТТ КПП 18 валогенераторработает на ши нь 1 21 питания судовыхлектропотребителей без ППЧ 16 (зам 10 кнуты АВ 11 и 19), а валогенератор 9 ее ППЧ 17 соединяется с входом Е МПП 18 (замкнут АВ 12, а АВ 20 разомкнут), ГЭД 30 получает питание от вадогенерагора 9 через ППЧ 29, при этом вход Г 1 ПП 18 соединен с выходом , а выход Р - с выходом , В положении ТТ МПП 18 главные двигатели 1 и 2 работают С постоянной частотой вращения.В положении ТТТ МПП 18 валогенератор 8 работает на шины 21 питания судовых электропотребителей через ППЧ 16 (замкнуты АВ 10 и 19), а валогене" ратор 9 через ППЧ 17 соединяется с входом Е МПП 18 (замкнут АВ 13, а. АВ 20 и 23 разомкнуты). ГЭД 30 получает питание от валогенератора 9 через ППЧ 17, при этом вход о МПП 18 соединен с выходом Я , В положении ТТТ МПП 18 главные двигатели 1 и 2 могут работать с переменной частотой вращения, ППЧ 29 .в данном положении МПП 18 обесточен.В положении ТЧ МПП 18 валогенератор 9 работает на шины 21 питания35 судовых электропотребителей без ППЧ 17 (замкнуты АВ 12 и 20), а валогенератор 8 беэ ППЧ 16 соединяется с входом а МПП 18 (замкнут АВ 11, а АВ 19 разомкнут). ГЭД 30 получает питание от валогенератора 8 черезППЧ 29) при этом вход а МПП 18 соединен с выходом 3, а выходЕ " с выходом ф . В положении ТЧ ИПП 18 глав ные двигатели 1 и 2 работают с постоянной частотой вращения.В положении Ч МПП 18 валогенератор 9 работает на шины 21 питания судовых электропотребителей через ППЧ 17 (замкнуты АВ 13 и 20), а ва 50 логенератор 8 через ППЧ 16 соединяется с входом О МПП 18 (замкнут АВ 10, а АВ 19 и 22 разомкнуты), ГЭД 30 получает питание от валогенератора 9 через ППЧ.16, при этом вход55С 1 МПП 18 соединен с выходом ф, В положении Ч МПП 18 главные двигатели 1 и 2 могут работать с переменной 3 8частотой вращения. ППЧ 29 в данномположении МПП 18 обесточен.В положении ЧТ МПП 18 электроэнергетическая установка парома работает в экстремальных(; обеспечениемаксимального хода, работа в ледовыхусловиях) и аварийных режимах, В данном положении МПП 18 дизель (турбо)генераторы 26 и. 27 автоматическимивыключателями 21 и 25 соединяются сшинами 21 питания судовых электропотребителей,В экстремальных режимах валогенераторы 8 и 9 работают в режиме вентильных двигателей совместно с главными двигателями 1 и 2 (замкнуты АВ22 и 11, разомкнуты АВ 19 и 10, замкнуты АВ 23 и 12, разомкнуты АВ 20и 13), ГЭД 30 получает питание отшин 21 питания судовых злектропотребителей при этом вход о МПП 18 соединен с выходом Я , а выход В - свыходом ф,В аварийном режиме (при выходе изстроя кормового гребного винта 7)кормовой гребной винт 7 отсоединяется разъединительной муФтой 6, главныедвигатели 1 и 2 вращают валогенераторы 8 и 9, которые через ППЧ 16 и17 или напрямую работают параллельнос дизель (турбо)-генераторами 26 и 27на шины 21 питания судовых электропотребителей, от которых получаетпитание ГЭД 30 через ППЧ 29. Таким образом, для обеспечения хода паромав аварийном режиме используется всярасполагаемая мощность как валогенераторов, так и дизель (турбо)-генераторов. Таким образом, в предлагаемой электроэнергетической установке парома до" стигается повышение КПД установки (на 2"3) за счет использования двух главных двигателей и двух валогенераторов с ППЧ для передачи мощности к кормовому гребному винту и судовым электропотребителям, снижения потерь мощности на преодоление момента сопротивления носового гребного винта благодаря воэможности работы ГЭД с помощью датчика нулевого упора в режиме без гидродинамического сопротивления, а также обеспечения валогенератора с ППЧ стабильных параметров тока на шинах электропотребителей при переменной частоте вращения главных двигателей,Помимо увеличения электроэнергетической КПД установки достигается и повышение ее надежности, так как бла-.годаря введению ИПП появляется возмож 5 ность дополнительную мощность, от шин судовых электропотребителей, к которым подключены дизель (турбо)-генераторы, передавать на кормовой гребной винт путем перевода валогенераторов в режим вентильных двигателей, от любого валогенератора или двух одновременно питать шины судовых электро- потребителей и ГЭД носового гребного винта, осуществлять взаимо заменяемость ППЧ при выходе одного из работы и, наконец, обеспечивать движение парома носовым гребным винтом при выходе из строя кормового гребного винта, передавая всю распо лагаемую мощность источников электри- ческой энергии на ГЗД носового гребного винта.формула изобретения 25Электроэнергетическая установка ., парома преимущественно с кормовым и носовым гребными винтами, содержащая приводные двигатели гребных винтов и дизель (турбо) - генераторы, подключенные к шинам судовых электропотребителей, о т.л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности электроэнергетической установки, при- З водной двигатель носового гребного винта выполнен в виде электродвигателя, а установка снабжена двумя валогенераторами, редуктором, разъединительной муФтой кормового гребного 4 О винта и разъединительными муфтами приводных двигателей кормового гребного винта,многопозиционным переключателем с тремя входами и тремя выходами, датчиком нулевого упора. носового гребно го винта, двумя полупроводниковымц преобразователями цастсты и двумя бло"ками их управления для валпгенераторов,полупроводниковым преобразователем частоты и блоком его управления для гребного электродвигателя носового гребного винта, четырьмя автоматическимивыключателями для валогенераторов, четырьмя автоматическими выключателямидля шин судовых электропотребителей,двумя автоматическими выключателямидля дизель(турбо) -генераторов, причемглавные двигатели посредством своихразъединительных муфт с автономнымуправлением кинематически соединены средуктором, который посредством разьединительной муфты соединен с кормовым гребным винтом, а также соединенс двумя валогенераторами, которые посредством автоматических выключателейэлектрически соединены соответственнос первым и вторым входами многопозиционного переключателя и шинами судовыхэлектропотребителей непосредственно,при этом через свои полупроводниковыепреобразователи частоты, соединенныесо своими блоками управления, многопозиционный переключатель своим третьимвходом соединен с шинами судовых электропотребителей, а первый и третийего выходы соединены с полупроводниковым преобразователем частоты гребногоэлектродвигателя, соединенного со сво.им блоком управления, причем второйвыход соединен с гребным электродвигателем, который кинематически соединенс носовым гребным винтом, на валу которого установлен датчик нулевогоупора, который электрически соединенс блоками управления полупроводниковых преобразователей частоты валогенераторов и , гребного электродвигателя,. а дизель(турбо)"генераторычерез свои автоматические выключатели подключены к .шинам судовых электропотребителей..фиясь авчук оста витель Техред едактор А.Козориз А. Кр Корректор Л.П е игеаказ 443 НИИПИ Го Подписно и КНТ СС открытиям