Электроэнергетическая установка парома Советский патент 1991 года по МПК B63H23/24 

Изобретение относится к судострое- ению, в частности к элетроэнергетиие- ским установкам паромов с валогенера- торами.

Известны электроэнергетические установки паромов, снабженных кормовым и носовым винтами фиксированного (или регулируемого) шага, содержащие приводные двигатели винтов, шины судовых электропотребителей главные и вспомогательные дизель (турбо)- генераторы. Недостатки таких установок: наличие низкооборотных 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 электроэнергетическая 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 технике- экономическими показателями.

Однако, несмотря на более совершенную электроэнергетическую уста0

новку, известной установке присущи недостатки: пониженный КПД в основном (ходовом) режиме работы парома, так как приводные двигатели кормовых винтов имеют КПД на 2-3% ниже приводных двигателей, использующих прямую передачу энергии к винтам без промежуточных преобразований, пониженный КПД установки, вызванный свободным вращением носового винта 5 за счет встречного потока воды, что создает дополнительное сопротивление движению судна , пониженная надежность установки из-за отсутствия возможности взаимозаменяемости основных элементов, обеспечивающих как движение парома, так и питание судовых электропотребителей.

Цель изобретения - повышение эффективности электроэнергетической установки.

Поставленная цель достигается тем, что в электроэнергетическую установку парома преимущественно с кормовым и носовым гребными винтами, содержащую приводные двигатели вин- гов, шины судовых электропотребите- яей, к которым подключены дизель (турбо)-генераторы, введен многопозиционный переключатель, вал носового винта снабжен датчиком нулевого упора, в качестве приводных двигателей кормового винта и источников электроэнергии судовых потребителей исполь5

0

5

зованы два тепловых лвигателя 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 соеди- нены с шинами судовых электропотребителей, с входами и выходами своих преобразователей частоты, которые, в свою очередь, подключены к шинам судовых электропотребителей и к перво- му а и второму В входам многопозиционного переключателя, а электродвигатель, вход и выход его преобразователя частоты связаны соответственно с первым 1, вторым и третьим G выходами многопозиционного переключателя, третий 6 вход которого соединен с шинами судовых электропотребителей, датчик нулевого упора подключен к блокам управления преобразова- телей, кроме того, между кормовым витом и редуктором установлена разобщительная муфта.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема электроэнергетической установки парома; на фиг. 2 - схема многопозиционного переключателя.

35

Электроэнергетическая установка парома состоит из двух главных двигателей 1 и 2, которые связаны через разъединительные муфты 3 и k с автономным управлением с редуктором 5, с которым через разъединительную муфту 6 связаны кормовой гребной винт 7 4д фиксированного или регулируемого шага и валогенераторы 8 и 9, выходы которых, через автоматические выключатели (АВ) 10-13 подключены к входам и выходам, снабженных блоками И и 15 45 управления полупроводниковых преобразователей 16 и 17 частоты (ППи), выходы которых соединены с входами (первым а и вторымS ) многопозиционного переключателя (МИП) 18 с тремя вхо- 5Q дами 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 валбгенераторы 8 и 9, автоматическими выключателями .k и 25 дизель (тур- бо)-генераторы 26 и 27 и напрямую вход (третий Р ) МПП 18, а

55

Q 0 5

0

5

д 5 Q

5

выходы МПП 18 (первый 1, третий е , второй Рг , соответственно) соединены с входом и выходом снабженного блоком 26 управления ППЧ 29 и с гребным электродвигателем (ГЭД) 30 переменного тока, сочлененным с носовым гребным винтом 31,.на валу которого установлен датчик 32 нулевого упора, выход которого подключен к блокам 14, 15 и 28 управления.

Электроэнергетическая установка парома работает следующим образом.

В режиме хода от кормового гребного винта 7 (основной режим) валогенераторы 8 и 9 и кормовой гребной винт 7 приводятся во вращение главными двигателями 1 и 2 через редуктор 5 при включенных муфтах 3, , 6. При частотах вращения главных двигателей

1и 2 выше нижней эксплуатационной валогенераторы 8 и 9 автоматически вводятся в работу для передачи энергии к судовым электропотребителям. При переменных частотах вращения главных двигателей передача энергии к судовым электропотребителям осуществляется через ППЧ 16 и 17 и замкнутые автоматические выключатели 10, 13 и 19, 20 (включаются параллельно на шины 21 питания судовых электропотребителей).

Заданные величины частоты и напряжения на выходе ППЧ 16 и 17 устанавливаются блоками 14 и 15 управления. После кратковременной параллельной работы валогенераторов 8 и 9 с турбо (дизель)-генераторами 26 и 27 и перевода нагрузки на валогенераторы дизель (турбо)-генераторы отключаются от шин питания судовых электропотребителей, При постоянной частоте вращения главных двигателей 1 и

2валогенераторы 8 и 9 могут подключаться без ППЧ 16 и 17 при замкнутых автоматических выключателях 11, 12, 19 и 20.

В рассмотренных режимах работы электроэнергетической установки МПП 18 находится в положении I, в котором вход с соединен с выходом 2, , а выход в - с выходом ф и ГЭД 30 получает питание от шин 21 питания судовых электропотребителей через ППЧ 29. Необходимая частота вращения ГЭД 30 определяется датчиком 32 упора, который воздействует на блок 28 управления нулевого упора, снижая тем самым величину гидродинамического сопрогивления движению парома, а следова- гельно, увеличивается скорость паром в ходовом режиме, т.е. повышается эффективность использования электроэнергетической установки парома в основном режиме.

В положении II КПП 18 валогенератор И работает на шины 21 питания суповых электропотребителей без ППЧ 16 (замкнуты АВ 11 и 19), а валогенератор 9 5ез ППЧ 17 соединяется с входом 5 МПП |8 (замкнут АВ 12, а АВ 20 разомкнут ЭД 30 получает питание от валЬгенер Iropa 9 через ППЧ 29, при этом вход НПП 18 соединен с выходом Z., а выход I& - с выходом а . В положении II МПП 18 главные двигатели 1 и 2 работают с постоянной частотой вращения.

В положении III МПП 18 валогенератор 8 работает на шины 21 питания судовых электропотребителей через ПП

16(замкнуты АВ 10 и 19), а валогенератор 9 через ППЧ 17 соединяется с входом 5 МПП 18 (замкнут АВ 13, а

АВ 20 и 23 разомкнуты). ГЭД 30 получает питание от валогенератора 9 через ППЧ 17, при этом вход 5 МПП 18 соединен с выходом g . В положении III МПП 18 главные двигатели 1 и 2 могут работать с переменной частотой вращения, ППЧ 29 в данном положении МПП 18 обесточен.

В положении IV МПП 18 валогенератор 9 работает на шины 21 питания судовых электропотребителей без ППЧ

17(замкнуты АВ 12 и 20), а валогенератор 8 без ППЧ 16 соединяется с входом а МПП 18 (замкнут АВ 11, а АВ 19 разомкнут). ГЭД 30 получает питание от валогенератора 8 через ППЧ 29, при этом входа МПП 18 соединен с выходом 1 , а выход б - с выходом Q . В положении IV МПП 18 главные двигатели 1 и 2 работают с постоянной частотой вращения.

В положении V МПП 18 валогенератор 9 работает на шины 21 питания судовых электропотребителей через ППЧ 17 (замкнуты АВ 13 и 20), а валогенератор 8 через ППЧ 16 соединяется с входом а МПП 18 (замкнут АВ 10, а АВ 19 и 22 разомкнуты). ГЭД 30 получает питание от валогенератора 9 через ППЧ.16, при этом вход

q МПП 18 соединен с выходом Ј . В положении V МПП 18 главные двигатели

1 и 2 могут работать с переменной

0

5

0

5

0

5

0

5

частотой вращения. ППЧ 29 в данном положении МПП 18 обесточен.

В положении VI МПП 18 электроэнергетическая установка парома работает в экстремальных{ обеспечение максимального хода, работа в ледовых условиях) и аварийных режимах. В данном положении МПП 18 дизель (турбо)- генераторы 26 и 27 автоматическими выключателями 2k и 25 соединяются с шинами 21 питания судовых электропотребителей.

В экстремальных режимах валогене- раторы 8 и 9 работают в режиме вентильных двигателей совместно с глав- ными двигателями 1 и 2 (замкнуты АВ 22 и 11, разомкнуты АВ 19 и 10, замкнуты АВ 23 и 12, разомкнуты АВ 20 и 13), ГЭД 30 получает питание от шин 21 питания судовых электропотребителей при этом вход 6 МПП 18 соединен с выходом 1 , а выход б - с выходом а,

В аварийном режиме (при выходе из строя кормового гребного винта 7) кормовой гребной -винт 7 отсоединяется разъединительной муфтой 6, главные двигатели 1 и 2 вращают валогенера- торы 8 и 9, которые через ППЧ 16 и 17 или напрямую работают параллельно с дизель (турбо)-генераторами 26 и 27 на шины 21 питания судовых электропотребителей, от которых получает питание ГЭД 30 через ППЧ 29. Таким образом, для обеспечения хода парома в аварийном режиме используется вся располагаемая мощность как валогене- раторов, так и дизель (турбо)-генераторов.

Таким образом, в предлагаемой электроэнергетической установке парома достигается повышение КПД установки (на 2-3%) за счет использования двух главных двигателей и двух валогенера- торов с ППЧ для передачи мощности к кормовому гребному винту и судовым электропотребителям, снижения потерь мощности на преодоление момента сопротивления носового гребного винта благодаря возможности 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.

9 .16

Помимо увеличения электроэнергетической КПД установки достигается и повышение ее надежности, так как бла- годаря введению МПП появляется возможность дополнительную мощность, от шин судовых электропотребителей, к которым подключены дизель (турбо)-генераторы, передавать на кормовой гребной винт путем перевода валогенера- торов в режим вентильных двигателей, |от любого валогенератора или двух одновременно пита т ьшины судовых электропотребителей и ГЭД носового гребного винта, осуществлять взаимозаменяемость ППЧ при выходе одного из работы и, наконец, обеспечивать движение парома носовым гребным винтом при выходе из строя кормового гребного винта, передавая всю располагаемую мощность источников электрической энергии на ГЭД носового греб

ного винта.

ормула изобретения 25

30

Электроэнергетическая установка . парома преимущественно с кормовым и носовым гребными винтами, содержащая приводные двигатели гребных винтов и дизель (турбо)- генераторы, подключенные к шинам судовых электропотребителей, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности

10

0

5

5

преобразователями эстеты и двумя блоками их управления для валогенераторов, полупроводниковым преобразователем частоты и блоком его управления для гребного электродвигателя носового гребного винта, четырьмя автоматическими выключателями для валогенераторов, четырьмя автоматическими выключателями для шин судовых электропотребителей, двумя автоматическими выключателями для дизель(турбо)-генераторов, причем главные двигатели посредством своих разъединительных муфт с автономным управлением кинематически соединены с редуктором, который посредством разъединительной муфты соединен с кормовым гребным винтом, а также соединен с двумя валогенераторами, которые посредством автоматических выключателей электрически соединены соответственно с первым и вторым входами многопозиционного переключателя и шинами судовых электропотребителей непосредственно, при этом через свои полупроводниковые преобразователи частоты, соединенные со своими блоками управления, многопозиционный переключатель своим третьим входом соединен с шинами судовых элек- 0 тропотребителей, а первый и третий его выходы соединены с полупроводниковым преобразователем частоты гребного электродвигателя, соединенного со своим блоком управления, причем второй

0

Изобретение относится к судостроению, в частности к электроэнергетическим установкам паромов с вало- генераторами. Цель изобретения - повышение эффективности электроэнергетической установки. Последняя содержит два главных двигателя 1, 2, которые через разъединительные муфты 3 и 4 с автономным управлением кинематически связаны с редуктором 5. Че

электроэнергетической установки, при- выход соединен с гребным электродвигателе который кинематически соединен с носовым гребным винтом, на валу которого установлен датчик нулевого упора, который электрически соединен

40

водной двигатель носового гребного винта выполнен в виде электродвигателя, а установка снабжена двумя валогенераторами, редуктором, разъединительной муфтой кормового гребного винта и разъединительными муфтами приводных двигателей кормового гребного винта,многопозиционным переключателем с тремя входами и тремя выходами, датчиком нулевого упора носового гребно- 45 тепи подключены к шинам судовых элек- го винта, двумя полупроводниковыми тропотребителей.

с блоками управления полупроводниковых преобразователей частоты валогенераторов и гребного электродвигателя, а дизель(турбо)-генераторы через свои автоматические выключа- ;

тепи подключены к шинам судовых элек- тропотребителей.

с блоками управления полупроводниковых преобразователей частоты валогенераторов и гребного электродвигателя, а дизель(турбо)-генераторы через свои автоматические выключа- ;