Классификация ГЭУ и основные свойства

Все существующие ГЭУ в настоящее время принято классифицировать по типу первичного двигателя, по роду тока, по назначению.

По типу первичного двигателя ГЭУ подразделяются на турбоэлектрические (ТЭГУ), дизель-электрические(ДЭГУ) и газотурбоэлектрические (ГТЭГУ). Выбор того или иного типа первичного двигателя определяется многими факторами: мощностью, к.п.д., массой, первоначальной стоимостью, средними эксплуатационными расходами, живучестью установки, и т.п.

ДЭГУ применяются на судах малого и среднего водоизмещения ввиду более высокого к.п.д. дизелей по сравнению с паровыми установками. На построенных судах мощность одной ДЭГУ достигает 26000 кВт. Для экономии в массе и уменьшения размеров машинных отделений целесообразно применять высокооборотные дизели. Такие дизели выпускаются до 2500 кВт при частоте вращения 750-1000 об/мин. Для получения большой мощности необходимо устанавливать на судне значительное количество дизелей, т.к. мощность одного дизеля ограничена. Установка большого числа дизелей (более 9) не всегда является целесообразной, т.к. при этом значительно увеличиваются размеры машинных отделений и усложняется размещение их на судне. Очень большое число их снижает преимущества ГЭУ. ДЭГУ выполняются на постоянном и переменном токе.

ТЭГУ применяются в тех случаях, когда мощность тепловых двигателей велика и использование большого числа дизелей становися нецелесообразным или же когда судно по своему назначению требует турбинной установки (например атомоходы). ТЭГУ, как правило, выполняются с электрической передачей переменного тока, но существуют ТЭГУ и на постоянном токе, а также переменно-постоянного тока, когда генератор переменного тока, а гребной электродвигатель постоянного тока, получает питание от генератора через выпрямитель.

По роду тока ГЭУ разделяются на установки постоянного, переменного и переменно-постоянного тока (двойного рода тока).

ГЭУ постоянного тока (переменно-постоянного тока) применяются на судах, на которых в условиях плавания необходимы частые и быстрые реверсы гребных винтов, плавное и широкое изменение скорости хода, а также когда происходят частые и глубокие изменения момента сопротивления винта. Наиболее полно удовлетворяют работу ГЭУ в указанных условиях система генератор-двигатель постоянного тока (переменно-постоянного тока), имеющая специальные характеристики, с ограничением пусковых токов и моментов перегрузки. К таким судам относятся ледоколы, ледокольно-транспортные суда, китобойные суда, буксиры, т.е. суда имеющие повышенные маневренные качества. В последнее время для таких условий эксплуатации применяются и ГЭУ переменного тока с преобразователями частоты.

ГЭУ переменного тока без преобразователей частоты применяются на суда, которые эксплуатируются в условиях, не требующих частых реверсов гребных винтов, плавного изменения скорости хода в широких пределах и глубоких изменений момента сопротивления гребных винтов. К таким судам относятся пассажирские, рефрижераторные, рыбоконсервные суда, для которых наибольшее значение имеет экономичность установки, а к гребной установке не предъявляются требования обеспечения специальных характеристик. ГЭУ переменного тока делятся на установки с синхронными и асинхронными гребными электродвигателями (ГЭД), управляемые изменением частоты вращения тепловых двигателей.

Достоинства установок переменного тока:

1. Простота и надежность машин переменного тока и, как следствие, легкость обслуживания установок переменного тока. В этом отношении главным достоинством машин переменного тока является отсутствие коллектора и щеточного аппарата. Из опыта эксплуатации электроходов постоянного тока вытекает, что основной объем профилактических ремонтов связан с уходом за коллекторами и щеточным аппаратом главных электрических машин. Во многих случаях машины постоянного тока имеют замкнутую принудительную систему вентиляции. Нагретый воздух прогоняется вентиляторами через воздухоохладители, по трубкам которых курсирует охлаждающая вода. Угольная пыль от щеток захватывается вместе с воздухом и осаждается на поверхности обмоток полюсов и якоря. Загрязнение внутренних полостей зачастую приводит к снижению сопротивления изоляции. Частое маневрирование связано с перегрузками по току, которые сопровождаются искрением под щетками и подгоранием коллекторных пластин. Все это снижает надежность и усложняет эксплуатацию ГЭУ постоянного тока, создаются определенные препятствия к сокращению обслуживающего персонала. Щеточные аппараты роторов синхронных электрических машин не требуют такого тщательного ухода.

2. Возможность применения более высокооборотных генераторных агрегатов переменного тока.Выбор числа оборотов генератора постоянного тока связан с необходимостью обеспечения без искровой работы коллектора. Для снижения частоты вращения применяют турбозубчатые агрегаты, которые увеличивают вес, стоимость, габариты и снижают надежность и к.п.д. ГЭУ.

3. Возможность практически безгранично увеличивать единичную мощность генераторного агрегата переменного тока.Это объясняется возможностью применения высоких напряжений на статоре генератороа переменного тока, т.к. при этом уменьшается вес меди обмотки статора и соответственно уменьшаются потери в меди. Допустимое напряжение в ГЭУ переменного тока не должно превышать 6300 В, а в ГЭУ постоянного тока 1200 В, при этом предельное напряжение на коллекторе генератора не превышает 600 В.

4. Меньший вес генераторов и ГЭД переменного тока.Сравнивая вес синхронных машин и машин постоянного тока одинаковой мощности и скорости можно заметить, что вес синхронных машин приблизительно на 35% меньше. Последнее объясняется отсутствием коллектора и применением более высокого напряжения.

5. Более высокий к.п.д. ГЭУ переменного тока.Отсутствие коллектора уменьшает потери на трение и потери в щеточном контакте. Применение высокого напряжения уменьшает потери в меди ГЭУ переменного тока. Отсюда к.п.д. машин переменного тока выше чем к.п.д. машин постоянного тока такой же мощности приблизительно на 2-3%. К.п.д. машин переменноготока большой мощности достигает 98%, к.п.д. машин постоянного тока - 95%.

6. Меньшая стоимость ГЭУ переменного тока.Стоимость машин и аппаратуры переменного тока ниже, чем машин и аппаратов постоянного тока, вследствие меньшего веса и габаритов, менее сложной конструкции и технологии производства. Стоимость. габариты и вес распределительных щитов ГЭУ переменного тока несколько выше, чем ГЭУ постоянного тока, что объясняется их сложностью, большим числом аппаратуры и контрольно-измерительных приборов.

7. В ГЭУ переменного тока более широкие возможности отбора мощности для потребителей судна через трансформаторы.

Достоинства ГЭУ постоянного тока по сравнению с ГЭУ переменного тока без преобразователей частоты:

1. Меньшее время реверса гребного винта на полном ходу судна. Так при реверсе гребного вина с полного хода вперед в ГЭУ постоянного тока время реверса до остановки винта составило 2.3 сек В ГЭУ переменного тока без преобразователя частоты время реверса винта от момента подачи сигнала до остановки винта составило 300 сек.

2. Простота дистанционного управления.На большинстве ГЭУ постоянного тока применяется система Г-Д, причем регулирование скорости вращения гребного вина производится изменением величины тока возбуждения возбудителя генераторов, а реверсирование - изменением направления тока возбуждения генераторов или ГЭД. Управление ГЭУ переменного тока без преобразователей частоты при маневрировании усложняется, т.к. возникает необходимость изменения скорости вращения первичного двигателя генератора для уменьшения частоты и увеличения момента ГЭД в тормозном режиме. Необходимо снимать возбуждение с генераторов при переключении фаз двигателя реверсивным переключателем, подавать на генераторы форсированное напряжение возбуждения и пр. Это усложняет дистанционное управление. Моторесурс приводных двигателей, работающих с генераторами постоянного тока, выше моторесурса приводных двигателей, работающих с генераторами переменного тока при одинаковой номинальной скорости вращения. Это объясняется тем, что первые практически не регулируются по скорости.

3. Возможность регулирования числа оборотов гребного вина при неизменной скорости вращения первичных двигателей генераторов. В ГЭУ постоянного тока можно получить устойчивое малое число оборотов гребного вина до 5% от номинальной частоты вращения. В ГЭУ переменного тока без преобразователей частоты регулирование скорости вращения гребного винта осуществляется изменением частоты, т.е. изменением числа оборотов первичных двигателей. Минимальная скорость вращения ГЭД переменного тока составляет 25-30% номинальной. При уменьшении числа оборотов дизели и турбины снижают к.п.д., что приводит к добавочным потерям установки.

4. Обеспечение полной загрузки работающих генераторных агрегатов в частичных режимах (часть генераторов отключается).Для обеспечения среднего или малого хода судна можно отключить часть генераторных агрегатов. В ГЭУ постоянного тока оставшиеся в работе генераторные агрегаты могут загружаться полностью путем ослабления магнитного потока ГЭД. В ГЭУ переменного тока напряжение, подаваемое на ГЭД, при отключении части генераторных агрегатовне изменится и работающие генераторы окажутся перегруженными. Для снятия перегрузки приходится уменьшать число оборотов генераторных агрегатов, частоту тока и скорость вращения гребного винта. При этом работающие дизели окажутся недогруженными.

5. Возможность использования на гребном валу полной мощности в режиме от швартовного до полного хода в свободной воде.В ГЭУ постоянного тока применяются САУ, екоторая позволяет при резком изменении нагрузки на гребном валу поддерживать такое соотношение числа оборотов и вращающего момента, чтобы произведение их значений оставалось постоянным, т.е. сохранялась постоянная загрузка первичных двигателей. При переменных нагрузках на валу ГЭУ переменного тока работают значительно хуже, чем ГЭУ постоянного тока. При перегрузках, возможных в ледовых условиях и в штормовую погоду, синхронный ГЭД может выпадать из синхронизма. Для увеличения перегрузочной способности синхронного ГЭД и устойчивой его работы в штормовую погоду применяется форсирование возбуждения генераторов.

По назначению ГЭУ разделяются на главные (автономные), ГЭУ с единой электростанцией и комбинированные.

Главные, или автономные, ГЭУ используются только для привода гребных винтов.

ГЭУ с единой электростанцией помимо привода гребных винтов обеспечивают электроэнергией собственные нужды судна.

Комбинированные ГЭУ имеют две системы привода гребного винта:механическую и электрическую.

Комбинированная ГЭУ

Механическая передача состоит из валопровода с упорным подшипником (уп), редуктора и главного первичного двигателя (ГПД). Гребной вал соединяется также с ГЭД, получающим питание от вспомогательных дизель-генераторов 1ВДГ и 2ВДГ. Эта электрическая передача используется на малых скоростях хода судна, которые трудно получить от главного двигателя. Кроме того, ГЭД может быть использован для увеличения мощности на гребном валу при работе главного дизеля.

Дата добавления: 2014-11-06; просмотров: 1503; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!