Генераторы электроэнергии

Генерация электроэнергии на борту корабля в настоящее время является актуальной проблемой.

В гражданском судостроении коэффициент электровооруженности судна, т. е. отношение установленной мощности электростанции к грузоподъемности судна, повысился с нескольких сотен Вт/т до 1 кВт/т. Стоимость электрооборудования сов­ременного судна составляет около 25 % стоимости все­го судового оборудования, а для судов
с электродви­жением этот коэффициент достигает 60 %. В среднем стоимость электрооборудования гражданского судна составляет 9–22 % общей стои­мости судна.

Судовые электростанции, предназначенные для генерирования и распределения электроэнергии, могут быть классифицированы по следующим признакам:

1. По назначению электростанции подразделяются на основные, аварийные и специальные.

Основная электростанция предназначена для обеспечения элек­троэнергией всех судовых потребителей.

Аварийная электростанция, обычно в виде одного дизель-гене­ратора, питает сети освещения, сигнализации, радиостанции и не­которые другие системы в случае выхода из строя основной электростанции. Аварийные электростанции устанавливаются в поме­щениях, расположенных выше палубы переборок с непосредствен­ным выходом на открытую палубу. Генераторные агрегаты ава­рийных электростанций обычно запускаются автоматически. Пус­ковым импульсом является недопустимое понижение или исчезно­вение напряжения на шинах главного распределительного щита (ГРЩ). Время запуска и принятие нагрузки не должно превышать 10 с.

Для небольших судов в качестве аварийной электростанции может быть использована аккумуляторная батарея.

Специальные электростанции предназначаются для питания каких-либо специальных потребителей.

2. По роду тока судовые электростанции разделяются на электростанции постоянного и переменного тока. Преобладающее большинство судовых электростанций выполня­ется на переменном токе с использованием трехфазных синхронных генераторов. Это объясняется большей надежностью машин пере­менного тока, особенно электродвигателей, простотой схем управ­ления и обслуживания.

3. По типу первичных двигателей генераторных агрегатов судо­вые электростанции в основном разделяются на электростанции с дизель-генераторами и турбогенераторами. В последнее время находят применение также газотурбогенераторы. Если отбор мощности осуществляется от главных двигателей, то говорят о валогенераторе.

4. По способу управления различают неавтоматизированные, полуавтоматизированные и автоматизированные электростанции.

Наиболее распространены дизель-генераторные (ДГ) судовые электростанции.

В качестве первичных двигателей используются средне- и высокооборотные дизели.

Паротурбогенераторы (ПТГ) как источники тока используются на судах с атомными энергетическими установками, паротурбинными, газотурбинными и дизельными пропульсивными комплексами. На судах с ЯЭУ и паровыми турбинами паровые тур­богенераторы питаются паром от главных паровых магистралей на ходовых ре­жимах, а от вспомогательных котлов на стояночных режимах. На судах с дизельным и газотурбинным пропульсивными комплексами паровые турбогенераторы используются в со­ставе утилизационных установок и, как правило, питаются паром от утилизационных или комбинированных котлов.

Основные преимущества ПТГ перед ДГ заключаются в боль­шем ресурсе работы (до 100 тыс. ч), меньших затратах на ре­монт и меньших расходах масла. ПТГ обладают повышенной на­дежностью по сравнению с ДГ.

К их недостаткам следует отнести: значительное время, необ­ходимое для подготовки и пуска ПТГ (25…50 мин); длительное время остановки (15…30 мин); повышенные требования к квалификации обслуживающего персонала и ремонтных бригад.

Газотурбогенераторы (ГТГ) имеют большую шумность и меньшую экономичность, чем ДГ и ПТГ, однако их отличаю лучшие весогабаритные показатели (рис.9.7).

Рис. 9.7 Газотурбогенератор ГТГ-100К

Газотурбогенератор ГТГ-100К специального назначения используется в энергетических установках десантных кораблей на воздушной подушке в качестве автономного источника энергии.

К недостаткам ГТГ следует отнести плохую работу на тяжелых сортах топлива и сильное влияние тяжелого топлива на ресурс газовой турбины.

Валогенераторы (ВГ). Использование на судах валогенераторов целесообразно по нескольким причинам: возможности стабилизации на­грузки двигателей при переменной нагрузке электрической сети, а также специфических режимов работы главных двигателей с недогрузкой для не­которых типов судов (рыболовные траулеры, буксиры, суда ледо­вого плавания). Наиболее широко валогенераторы применяются в ДУ рыболовных траулеров.

Выбор типа ВГ зависит от конструк­ции движителя, передаваемой мощности, частоты вращения вала отбора мощности главного двигателя и др. На судах с ВФШ применяют преобразователи
ча­стоты, вращающиеся (предельная мощ­ность 400…500 кВт) или ста­тические (на­чиная с мощности 500…600 кВт).

Традицион-но отбор мощ­ности на ВГ производят от редуктора или непосредственно от гребного вала через повышающую передачу. Установка ВГ относительно главного двигателя зависит от наличия свободного места в машинном отделении. При размещении ВГ у носового торца главного двигателя применяют планетарный редуктор, что позволяет уменьшить влияние на ВГ крутильных колебаний валопровода. Передаточное отношение должно обеспечить для ВГ частоту вращения 1200…1800 об/мин, что позволяет использовать генератор меньшей массы и стоимости.

Варианты компоновки ВГ показаны на рис. 9.8.