Генераторные установки отбора мощности

В ходовом режиме главная силовая установка обычно имеет резерв мощности, которого достаточно для обеспечения (после соответствующего преобразования) общесудовых потребителей электроэнергии.

Генераторные установки, использующие мощность главной силовой установки, называются генераторными установками отбора мощности.

На судах получили применение два способа отбора мощности: отбор мощности непосредственно с вала главного двигателя; использование тепловой энергии выхлопных газов главного дизеля или газовой турбины.

Генераторные установки, использующие первый способ, называют валогенераторами, а второй — утилизационными паротурбо-генераторами. Находят применение также комбинированные установки отбора мощности, сочетающие оба способа.

На рис. 2.9 представлена принципиальная схема судовой электростанции постоянного тока с валогенератором. Генератор постоянного тока 3 получает вращение от главного двигателя 1 через механический редуктор 2.

Важными вопросами системы электроснабжения с валогенерато­ром является обеспечение постоянной величины напряжения и частоты при изменениях частоты вращения вала главного двигателя.

У валогенераторов постоянного тока целесообразно применение генераторов с независимым возбуждением с использованием си­стемы автоматического регулирования напряжения. Регулирова­нием тока возбуждения генератора обеспечивается достаточная стабильность напряжения судовой сети при изменениях частоты Вращения главного двигателя, которые имеют место в ходовом режиме.

Бесперебойность питания потребителей при значительных Изменениях частоты Вращения главного двигателя или выходе его Из строя обеспечивается за счет автономного дизель-генератора 4, который должен быть всегда в полной готовности к быстрому пуску и приему нагрузки. Возникающий перерыв питания должен быть не более 5—10 с.

Сложнее решается задача поддержания требуемого качества напряжения в СЭЭС переменного тока с валогенератором. Действи­тельно, любые изменения частоты вращения главного двигателя будут обусловливать пропорциональные изменения частоты и амплитуды напряжения генератора переменного тока (синхронного генератора), жестко связанного с валом этого двигателя.

Если в СЭЭС не требуется высокая стабильность частоты пере­менного напряжения, допустимо подсоединение синхронного гене­ратора непосредственно к валу главного двигателя при достаточном постоянстве его частоты вращения. Постоянство амплитуды напря­жения при этом обеспечивается регулятором возбуждения. Прин­ципиальная схема такой СЭЭС аналогична схеме СЭЭС постоянного тока. Возможно также применение асинхронного генератора, возбуждаемого от дополнительного источника А реактивной мощности, использование которого усложняет схему СЭЭС.

Высокая точность стабилизации частоты напряжения может быть обеспечена в СЭЭС с валогенератором, представленной на рис. 2.10. От главного двигателя 1 через редуктор 2 получает вращение генератор постоянного тока 3, нагруженный на дви­гатель постоянного тока 4. За счет систем регулирования напря­жения генератора постоянного тока и регулирования частоты вра­щения двигателя постоянного тока обеспечивается стабилизация частоты вращения двигателя постоянного тока. Двигатель постоян­ного тока вращает синхронный генератор 6. Постоянство частоты вращения синхронного генератора обеспечивает постоянство ча­стоты напряжения. Синхронный генератор 6 может также вра­щаться дизелем 8. При снижении частоты вращения главного двигателя ниже некоторого допустимого уровня, например на стоянках, в маневренных режимах, а также при авариях главного двигателя, происходит переключение синхронного генератора на вращение от автономного дизеля 7. Переключение осуществляется с помощью электромагнитных фрикционных муфт 5. В рассматри­ваемой СЭЭС также предусмотрен автономный дизель-генератор 8.

Известны многие другие варианты СЭЭС с валогенераторами переменного тока.

В установках утилизации тепловой энергии выхлопных газов главного двигателя используются турбогенераторы, питающиеся паром от котлов, работающих на тепловой энергии выхлопных газов. Принципиальная схема СЭЭС с утилизационным паротурбо-генератором представлена на рис. 2.11. Паровой котел 2 работаю­щий на энергии выхлопных газов главной силовой установки 1 дизель или газовая турбина), снабжает паром паровую тур­бину 3, которая приводит во вращение синхронный генера­тор 4. В системе используется также автономный генератор­ный агрегат 5.

Обеспечение бесперебойно­сти питания потребителей электроэнергией в СЭЭС с утили­зационными паротурбогенераторами решается проще, чем в СЭЭС с валогенераторами, благодаря тому, что аккумулированной в паровом котле 2 энергии оказывается достаточно для нескольких минут работы турбины 3 после остановки главного двигателя. Этого времени вполне достаточно для перевода нагрузки на автономный агрегат.

В целом установки отбора мощности обеспечивают экономию расхода топлива и моторесурса вспомогательных генераторных агрегатов, что и определяет перспективность их применения на судах.

Рис. 2.11. Принципиальная схема судовой электростанции с утилизационным паротурбогенератором.

Дата добавления: 2014-01-05