Электроэнергетическая установка судна Советский патент 1987 года по МПК B63H23/24 

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 В 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 мошности 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 регулярного волнения. 1 3. п. ф-лы, 1 ил.

Лроводниковые преобразователи 16 и 17 частоты агрегатов 14 и 15 питания через коммутационные аппараты 26 и 27 соединены с синхронными электрическими маши- нами 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 сое0 динен с входами функциональных преобразователей 12 и 13. Выходы блоков функциональных преобразователей 12 и 13 через коммутационные аппараты 28 и 29 связаны с блоками 18 и 19 управления полупроводниковых преобразователей 16 и 17 частоты.

Установка работает следующим образом.

В режиме установивщегося движения

судна на чистой воде или в ледяной щуге

(при отсутствии волнения) синхронные гене0 раторы 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. Систе5 мой автоматического регулирования обеспечиваются необходимые тяговые характеристики гребного электродвигателя 6. В данном режиме работы ЭЭУ судна общесудовые электропотребители получают питание от вспомогательных распределительных щин 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 вспомогательных 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

никовый преобразо1затель 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.

10 По мере израс.ходования 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

имеют повторно-кратковременный избыток 15 всех режимах ЭЭУ могут работать в режимощности (5-10 с и более) с частотой повторений 60 и более раз в час. В 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 1 и 2 и потребляемой мощности гребного электродвигателя 6, на блок 19 управления полупроводникового преобразоме 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 энергию за счет наличия повторно-кратковременного избытка мощности тепловых двигателей и тем самым обеспевателя 17 частоты (неработающего агрегата, 25 чивает их рациональную загрузку, а следонапример 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. Развательно, исключает резко переменные режимы работы, что повышает надежность работы тепловых двигателей, увеличивает их срок службы, другой же агрегат отдает электрическую энергию на вспомогательные

гон синхронной машины 20 и КАЭ 24 осу- 30 шины для питания общесудовых электропоществляется по заданному закону, который реализуется функциональным преобразователем 13 и блоком 19 управления полупроводникового преобразователя 17 частоты и в основу которого положено оптимальтребителей, при отключенном турбо-или ди- зельгенераторе, что даст экономию топлива. При ходе судна на волнении момент сопротивления на гребном винте периодически изменяется, следовательно изменяется

ное использование имеющейся в наличии потребляемая мощность гребного элекповторно-кратковременной избыточной мощности первичных двигателей.и их рациональная загрузка.

При достижении синхронной машиной 21

тродвигателя, а также и загрузка первичных двигателей. В этом режиме работы ЭЭУ известные системы автоматического регулирования поддерживают постоянной мощнрминальной частоты вращения происходит Q ность первичных двигателей, либо обеспечи- отключение агрегата 15 от главных распределительных щин 7 питания и подключение его к вспомогательным шинам 8 питания с помощью коммутационных аппаратов 27 и 33 (коммутационные аппараты 31, 29 и 35 разомкнуты).

вают постоянной частоту пил вращения гребного электродвигателя.

Использование агрегатов питания общесудовых электропотребителей для накопления и последующей передаче энергии для 45 питания общесудовых электропотребителей при работе гребного электродвигателя в режиме дает возможность исключать резкую нагрузку первичных двигателей и по- выщает пропульсивный коэффициент на

Таким образом, кинетическая энергия, запасенная в КАЭ 24, аередается 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

Использование агрегатов питания общесудовых электропотребителей для накопления и последующей передаче энергии для 45 питания общесудовых электропотребителей при работе гребного электродвигателя в режиме дает возможность исключать резкую нагрузку первичных двигателей и по- выщает пропульсивный коэффициент на

1,5-2% при ходе судна на волнении. 50

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

Таким образом, в предлагаемой элек- параметры (напряжение и частоту) при из- „ троэнергетической установке судна повьпне- менении скорости вращения КАЭ 24.ние надежности, а слелователь о, и увеличение срока службы установки на 10-15% достигается за счет исключения резкопереПосле подключения агрегата 15 к общесудовым электропотребителям полупроводниковый преобразо1затель 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.

0 По мере израс.ходования 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

5 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 энергию за счет наличия повторно-кратковременного избытка мощности тепловых двигателей и тем самым обеспевательно, 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 общесудовых электропотребителей, при отключенном турбо-или ди- зельгенераторе, что даст экономию топлива. При ходе судна на волнении момент сопротивления на гребном винте периодически изменяется, следовательно изменяется

потребляемая мощность гребного электродвигателя, а также и загрузка первичных двигателей. В этом режиме работы ЭЭУ известные системы автоматического регулирования поддерживают постоянной ность первичных двигателей, либо обеспечи-

вают постоянной частоту пил вращения гребного электродвигателя.

Использование агрегатов питания общесудовых электропотребителей для накопления и последующей передаче энергии для 45 питания общесудовых электропотребителей при работе гребного электродвигателя в режиме дает возможность исключать резкую нагрузку первичных двигателей и по- выщает пропульсивный коэффициент на

1,5-2% при ходе судна на волнении. 50

s

менных режимов работы первичных двигателей в маневренных режимах работы судна и при работе судна в условиях регулярного волнения.

Формула изобретения

1. Электроэнергетическая установка судна, содержащая тепловые двигатели, с которыми связаны соединенные параллельно ге1281476

ными 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 щинами питания, а выход - с вспомогательными распределительными щинами питания.

2. Установка по п. 1, отличающаяся

нераторы, подключенные к главным рас- 10 тем, что агрегат питания общесудовых элекпределительным щинам питания, с которыми связаны электродвигатель, вспомогательные распределительные щины питания, с которыми связаны агрегаты питания общесудовых электропотребителей, и датчики мощности тепловых двигателей и гребного электродви- гателя, отличающаяся тем, что, с целью повыщения надежности, она снабжена подключенным входами к датчикам мощности тепловых двигателей и гребных электродвигателей блоком сравнения и функциональ1281476

ными 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 щинами питания, а выход - с вспомогательными распределительными щинами питания.

2. Установка по п. 1, отличающаяся

тропотребителей выполнен в виде снабженного блоком управления преобразователя частоты, с выходом которого связана синхронная электрическая мащина, 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.

Изобретение относится к электроэнергетическим установкам (ЭЭУ) судов и может быть использовано в ЭЭУ переменно- постоянного и переменного тока с полупроводниковыми преобразователями электроэнергии и отбором МОШ.НОСТИ на шины питания общесудовых электропотребителей. Цель изобретения - повышение надежности и топ- ливоиспользования 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 фф|,ч|/ф Общесудодые электропотреВители & (Л to 00 4;: 1 О5