Электроэнергетическая установка парома Советский патент 1992 года по МПК B63H23/24 

Изобретение относится к судостроению, в частности к электроэнергетическим установкам паромов с валогенераторами.

Известны электроэнергетические уста- новки паромов, снабженных кормовым и но- совым 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, Судрстроение, 1979, с.80 - 90), содержащие приводные двигатели винтов, шины судовых электропотребител ей, главные и вспомогательные дизель (турбо) генераторы, которые обладают следующими недостатками:

-наличием в установке низкооборотных дизельгенераторов, а также двигателей и других потребителей на постоянном токе, что значительно ухудшает массо-габаритные показатели;

-низким КПД установки в номинальном и частичных режимах;

-использованием дорогой электрической энергии, вырабатываемой вспомогательными дизель (турбо) генераторами.

Известна электроэнергетическая установка парома, которая описана в сборнике Вопросы теории и эксплуатации судового

X

00

электрооборудовании, Москва, В/О Уор- техинформреклама, 1984, с.6, 9 и выбрана авторами в качестве прототипа.

Эта установка содержит приводные двигатели винтов, шины судовых электропотребителей, к которым подключены главные и вспомогательные дизель (турбо) генераторы. Электроэнергетическая установка прототипа, как и описанных ранее аналогов, обеспечивает необходимые ходовые и маневренные характеристики, .более высокие (по сравнению с приведенными аналогами) технико-экономические показатели.

Однако, несмотря на более совершенную электроэнергетическую установку, прототипу присущи:

-пониженный КПД установки в основном (ходовом) режиме работы парома, т.к. приводные двигатели кормовых винтов имеют КПД на 2-3% ниже приводных двигателей, использующих прямую передачу энергии к винтам без промежуточных преобразований;

-пониженный КПД установки вследствие свободного вращения носового винта 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 надежности и КПД установки.

Поставленная цель достигается тем, что в известной электроэнергетической установке парома, снабженного кормовым л носовым гребными винтами, содержащей приводные двигатели винтоз, шины судовых электропотребителей, к которые; подключены дизель (турбо) генераторы, в качестве приводных двигателей кормовоге винта и источника электроэнергии судовых потребителей использованы тепловой дви- гатель с редуктором и валогенератор с полупроводниковым преобразователем частоты с блоком управления, В качестве приводного двигателя носового аинта использован электродвигатель переменного тока с полупроводниковым преобразователем частоты с блоком управления, При этом аалогенератор и электродвигатель соединены через коммутационные аппараты дополнительной силовой электрической цепью с входами-выходами соответствующих полупроводниковых преобразователей частоты, выходы-входы которых через коммутационные аппараты соединены с

шинами судовых электропотребителей и дополнительной электрической цепью. Вал носового винта снабжен датчиком нулевого упора, выход которого подключен к блокам

управления преобразователей частоты. Кроме того, между кормовым винтом и редуктором установлена; разобщительная муфта.Во второй модификации ЗЭУ парома

0 повышение КПД достигается установкой теплового двигателя кормового винта и ва- логенератора на одном валу.

На фиг.1 изображена принципиальная схема электроэнергетической установки па5 рома; на фиг„2 - одна из модификаций электроэнергетической установки парома.

Электроэнергетическая установка парома состоит из главного теплового двигателя 1, связанного через разъединительную

0 муфту 2 с автономным управлением с редуктором 3, с которым через разъединительную муфту 4 связаны кормовой винт 5 (фиксированного или регулируемого шага) и валогенератор б, который дополнитель5 ной электрической цепью 7 через автоматические выключатели 8-11 соединен с электродвигателем 12 переменного, тока, сочлененным с носовым винтом 13. и через автоматические выключатели 14,15с входа0 ми-выходами, снабженные блоками 16, 17 управления полупроводниковыми преобразователями 18, 19 частоты, выходы-входы которых соответственно через автоматические выключатели 20 - 25 подсоединены к

5 дополнительной электрической цепи 7 и шинам 26 судовых электропотребителей, к которым подключены дизель (турбо) генераторы 27, 28 через автоматические вы- клздчатели 29, 30, а датчик 31 нулевого упо0- ра, установленный на залу носового винта 13, соединен с блоками 16, 17 управления полупроводниковых преобразователей 18, 19 частоты, валогенератора 5 и электродвигателя 9 переменного тока соответствен5 но.

В электроэнергетической установке парома, представленной на фиг.2, отсутствует редуктор 3, все же обозначения и связи между элементами установки соответствуют

0 электроэнергетической установке парома, представленной на фиг.1.

Электроэнергетическая установка парома работает следующим образом. В ходовом режиме источник электрической

5 энергии валогенератор б 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 валогенератор 6 автематически вводится в работу для передачи энергии судовым электропотребителям через полупроводниковый преобразователь 18 частоты при замкнутых автоматических выключателях 8, 14, 20, 24. Заданные величины напряжения и частоты на выходе полупроводникового преобразователя 18 частоты устанавливаются блоком 16 управления. После кратковременной параллельной работы валогенератора 6 с дизель (турбо) генератора 27,28 и перевода нагрузки на валогенератор б дизель (турбо) генераторы 27, 28 отключаются от шин судовых электропотребителей 26 автоматическими выключателями 29, 30, При длительной но- минальной частоте вращения главного двигателя 1 валогенератор 6 может подключаться к шинам судовых энергопотребителей 26 без полупроводникового преобразователя 18 частоты, при 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, приводя- щий во вращение носовой винт 13 через полупроводниковый преобразователь 19 частоты . при замкнутых автоматических выключателях 9, 23, 21, 15, 11. Электродвигатель 1-2 переменного тока обеспечивает режим нулевого упора при соответствующих величинах амплитуды напряжения и частоты на выходе полупроводникового преобразователя частоты, которые устанавливаются 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 взаимодей- ствии кормового винта со льдом или выполнении сложных маневренных режи- мрв) дополнительная мощность дизель (турбо) генераторов 27, 28 (замкнуты автоматические выключатели 29, 30) передает- ся на кормовой 5 и носовой 13 винты через полупроводниковые преобразователи частоты 18, 19 и, соответственно, валогенератор 6 и электродвигатель 12 переменного тока при замкнутых автоматических выклю- чателях 24, 20, 14, 8 и 25, 21, 15, 11. Регулирование частоты вращения и момента электродвигателя 12 переменного тока и валогенератора 6, работающего в режиме вен- тильного двигателя осуществляется

соответственно блоками 17. 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 разъединительной 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) генераторами 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 автоматические выключатели 24, 20, 14, 9, 10, 11)

благодаря наличию дополнительной цепи 7 и возможности передачи электроэнергии полупроводниковыми преобразователями 18,19 частоты в прямом и обратном направлениях.

Таким образом, в рассматриваемых электроэнергетических установках парома достигается повышение КПД на 2 - 3% за счет использования теплового двигателя и ва логенератора 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 ва- логенераторзми 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 ЭЭУ появилась 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 полупроводниковых 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 энергми на носовой винт.

Формула изобретения Электроэнергетическая установка парома, снабженного кормовым и носовым гребными винтами, содержащая приводные

двигатели гребных винтов, причем в качестве приводного двигателя носового гребного винта установлен электродвигатель переменного тока с полупроводниковым преобразователем частоты и блоком управления,

шины судовых энергопотребителей и электрогенераторы, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности установки, она снабжена тепловым двигателем с редуктором, кинематически связанным с кормовым гребным винтом, и валогенератором с полупроводниковым преобразователем частоты, валогенератор и электродвигатель носового гребного винта соединены через коммутационные аппараты дополнительной силовой электрической цепью между собой и с входами - выходами соответствующих полупроводниковых преобразователей частоты, которые через коммутационные аппараты соединены с шинами судовых

энергопотребителей и с дополнительной силовой электрической цепью, вал носового гребного винта снабжен датчиком нулевого упора, выход которого подключен к блокам управления преобразователей частоты, а между кормовым гребным винтом и редуктором установлена разобщительная муфта.

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 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- разователей 18 и 19 частоты, между кормовым винтом 5 и редуктором 3 установлена разобщительная муфта 2. 2 ил.

nnnmnpnti/np- ч„п U ..

. 05щесудо6ые энергопотребите

„- -Л

9нерЈопатр

Д

..

„-

9нерЈопатреоил ели

4J

4t

fV i

Ј