Суднова електроенергетична система танкера (Д=26270 т) з розробкою ВГУ на базі асинхронного генератора

Як синхронний компенсатор вибираємо генератор СБГ 625 - 1000 з приводним двигуном ПМ 101 Ом5 потужністю 60 кВт [14].

Визначення часу перехідного процесу при зміні навантаження

Рівняння прямої, що проходить через задані дві точки

(4.6)

де - координатори відповідних крапок.

Відповідно до цього маємо

(4.7)

Мал. 4.1

Оскільки ми працюємо на лінійній частині характеристики можна скористатися рівнянням прямої що проходить через задані дві точки і записати рівняння моменту по відомих двох режимах

М = М_н - (4.8)

де М_н - номінальний момент;

- синхронна швидкість обертання;

- поточне значення швидкості обертання.

Рівняння моменту як функції від швидкості обертання записується таким чином

М = М_н

Мал. 4.2

Зокрема для природної характеристики

при ; М = М_н = М_н = М_н

при ; М = М_н = М_н

Рівняння руху при зміні швидкості обертання має вигляд

М = I . (4.9)

З цього рівняння знаходимо час перехідного процесу при зміні швидкості обертання

; (4.10)

t =I ;

t =, (4.11)

де I = - момент інерції СК; кг· м²; I = 231/4 = 57,8кг· м²; М_н = Р_н/_б - номінальний момент СК;

М_н = 500 10³ /314 = 1592,4 Н_м;

Інерційна постійна СК Т_I = ;

Час перехідного процесу t = .

4.4 Компенсація реактивної потужності за допомогою батареї конденсаторів

Самозбудження генератора за допомогою батареї конденсаторів

Спосіб збудження АГ полягає в самозбудженні від потоку залишкового магнітизма ротора, якому відповідає ЕРС Е_ост.

В цьому випадку до затисків машини приєднана батарея конденсаторів С₁ (рис.4.1) Збільшення напруги при самозбудженні триває до точки перетину кривої намагнічення Е_ф1 = ц(Iм) і вольт-амперної характеристики конденсатора U_фс = ѓ(I_c) (рис.3.7), де Iм - струм, що намагнічує, I_с - струм через конденсатор.

При постійній частоті обертання ротора напруга холостого ходу залежить тільки від величини збудливої місткості. Генератор збуджується, якщо місткість конденсатора більше критичною, тобто С > С_кр.

У точці перетину кривих Е_ф1 = ц(Iм) і V_ф.с. = ѓ(I_c) (м А на рис.3.7) наступає рівновага між напругою генератора і конденсаторів.

I_c ·= щ₁·L₁ = I_c/ щ₁С, (4.12)

де L₁ = (x_s1 + xм)/щ₁ - індуктивність фази обмотки статора генератора;

x_s1 - індуктивний опір разселиня фази обмотки статора генератора;

x_м - індуктивність опору контуру намагнічення;

З - місткість, приведена до фазної напруги.

З (4.12) можна визначити залежність між індуктивністю L₁ і необхідною для збудження генератора ємністю С при даній частоті

ѓ₁ = щ₁/2п

L₁С = 1/ щ₁² (4.13)

ѓ₁= (4.14)

ѓ₁= ѓ₂ при холостому ході, де ѓ₂ - електрична частота обертання ротора.

В цьому випадку

ѓ₂ ? Ѕ_п (4.15)

Отже, при холостому ході асинхронного генератора, що самозбуджується, параметри коливального контуру автоматично настроюються на частоту, рівну електричній частоті обертання ротора.

Місткість батареї конденсаторів для АГ, що самозбуджується, визначаємо з формули (4.13)

С_о =

де L₁ = (0,0191 + 0,528) 12· 3,14 · 50 = 0,00174 Г_н;

С_о =

Вибираємо БК, що складається з 4-х косинусоїдальних конденсаторів КС2-0,38-50-343, місткістю 1450 мкФ ± 10%, U = 380B; Q = 50кВАр кожен.

Сумарна місткість батареї конденсаторів у складі С_бо = 5800 мкФ;

Х_Со = Ом;

Визначуваний ЕРС Е_1фо при даній місткості батареї

Е_1фо = Iм· Х_Со = 422,02 · 0,549 = 231,7В.

Розрахунок можливості використання батареї конденсаторів як засобів СПЕ

Виходячи з умови, що U_АГ = соnst, робимо розрахунок необхідної місткості БК на підставі векторної діаграми (рис.4.7). полученої при роботі АГ спільно з СК (U_1ф = 231В = const; Р_нагр = 800кВт; cos ц = 0,9 f = 50Гц).

З векторної діаграми виходить: ц_г = 39° ц=36,8°

Сумарна реактивна потужність конденсаторів

Q_в = Р_нагр(tg ц_г + tg ц_нагр) = 800 · 10³ (tg 39 + tg 36,8) = 1084160,9ВА)

Оскільки потужність збудження

Р_В = 2п f С_б,к · U_k², (4.16)

С_б,к = Q_В/(2пf U_1c²)

С_б,к =

Визначаємо частоту, яка забезпечується даною батареєю конденсаторів при збудженні АГ, що працює з навантаженням 800кВт.

f =, (4.17)

де L_экв знаходиться з схеми заміщення рис.4.8

при Хм = 0,528 Ом;

С_б,к = С_бо + С_бк

нагр - місткість блоку конденсаторів.

Опір батареї конденсаторів

Х_б,к = Ом.

Еквівалентний індуктивний опір визначаємо по виразу

jХ_экв =

Мал. 4.3

jХ_экв = ;

Тоді L_экв = Х_экв/2пf₁ = 0,4468/6,28·50 = 0,00142Гц;

ѓ = ;

Реактивна потужність конденсаторів

Q_{в нагр} = Q_B - Q_BO = 1084160,9 - 4 · 50000 = 884,16кВАр

Розраховане значення частоти відрізняється від номінального. Це питання вимагає подальшого опрацьовування. У даному проекті для підтримки номінальної напруги і номінальної частоти постійними, використовується синхронний компенсатор, для розвантаження якого встановлена батарея конденсаторів.

5. Техніко-економічне обґрунтування проектного рішення

5.1 Вибір порівнюваних варіантів СЕС

Проектована валогенераторна система призначена для танкера дедвейтом 26000 тонн. Судно призначене для перевезення нафтопродуктів і сирої нафти. Майже весь ходовий час має постійну або з незначними коливаннями швидкість. При цьому використання валогенератора дає можливість скоротити час роботи дизель-генераторів і зменшити експлуатаційні витрати. судновий електроенергетичний валогенераторний

На повному і середньому ході судна, тобто на найбільш характерних режимах експлуатації судна резерв потужності на валу складає 10-15% (і навіть більш) номінальній потужності головного двигуна. Необхідна потужність електростанції на ходу не перевищує 10% від потужності головного двигуна. Наявний запас потужності головного двигуна використовується для генератора електричної енергії з приводом від гребного валу. При цьому досягається високий коефіцієнт корисної дії, оскільки головний двигун працює із сприятливішою витратою палива. Крім того паливо, використовуване для головного двигуна дешевше в порівнянні з паливом, що використовується для дизель-генераторів, що дає безперечну економію витрат на паливо.

З метою економічного обгрунтування проектованої системи як аналог вибрана СЕС у складі трьох дизель-генераторів ДГР 2А - 800/750 потужністю 800 кВт кожен, що працюють на моторному паливі.

Проектований варіант СЕС у складі трьох дизель-генераторів ДГР 2А - 800/750 потужністю 800 кВт кожен, що працюють на моторному паливі, і валогенератора потужністю 800 кВт.

Основні техніко-експлуатаційні показники порівнюваних варіантів СЕС представлені в таблиці 5.1.

5.2 Вибір критерію порівняльної ефективності

Оскільки середньорічний об'єм виробленої електроенергії для будь-якого варіанту комплектації практично однаковий, то як критерій економічної ефективності вибрана сума приведених витрат, визначувана по формулі:

З = R + E_н · K, (5.1)

де З - приведені витрати, грн/рік;

R - середньорічні експлуатаційні затрати;

К - капітальні вкладення;

Е_н = 0,15 - нормативний коефіцієнт порівняльної економічної ефективності капітальних вкладень.

Таблиця 5.1.

Показники	Хід (літом)	Хід з миттям танків	Хід з підігрівом вантажу	Стоянка без вантажних операцій	Стоянка з вантажними операція-мі	Зйомка з якоря (маневри)
Споживана потужність, кВт	656	1070	668	412	1850	670
Коефіцієнти експлуатацій-ного періоду	0,315	0,205	0,48	0,23	0,1	0,02
Кількість працюючих агрегатів базовий варіант	1xДГ800	2хДГ800	1хДГ800	1хДГ800	3хДГ800	1хДГ800
Проектіруємий варіант	1хВГ800 або 1хДГ800	1хВГ800 і 1хДГ800 або 2хДГ800	1хВГ800 або 1хДГ800	1хДГ800	3хДГ800	1хДГ800

5.3 Розрахунок техніко-економічних показників

Початкові передумови розрахунку

1) експлуатаційний період 325 діб;

2) коефіцієнти експлуатаційного періоду:

- ходовий час - 65%;

- стоянка - 23%;

- маневри - 2%;

- стоянка з вантажними операціями, виконуваними судновими засобами - 10%.

Ходовий час складає 5070 годин і ділиться на наступні періоди:

- ходовий час (літом) - 31,5%;

- ходовий час з підігрівом вантажу - 48%;

- ходовий час з миттям танків - 20,5%;

3) для простоти і зручності розрахунку значення проектних навантажень прийняті однаковими для кожного варіанту компенсації СЕС як середні і не вимірювані в перебігу експлуатаційного періоду;

4) тривалість роботи валогенератора - 100% ходового часу;

5) як базовий прийнятий варіант 1;

6) економічна ефективність пропонованої комплектації СЕС визначена щодо базового варіанту;

7) розрахунок виконаний по методиці, викладеній в [1].

Початкові дані для розрахунку показників економічної ефективності використання системи, що практикується, представлені в таблиці 5.2.

Таблиця 5.2.

Найменування показників	Позначення	Одиниця вимірювання	Значення	Примітка
1	2	3	4	5
1. Ходовий час - хід літом - хід з миттям танків - хід з підігрівом вантажу	Тх Тх1 Тх2 Тх3	ч ч ч ч	5070 1597 1039 2434
2. Стоянка	Тс	ч	1794
3. Маневри	Тм	ч	156
4. Стоянка з вантажними операціями	Тс.г	ч	780
5. Оптова ціна ДГР 2А 800/750	Содг	грн	225000	[3]
6. Ціни на паливо з урахуванням бункерування ДТ 40В	Цм	грн/т грн/т	1450 800
7. Ціна масла з урахуванням бункерування М10Г2ЦС	Цм	грн/т	3628	[4]
8. Годинна витрата палива ДТ при різних навантаженнях на ДГ 270кВт 412кВт 656кВт 668кВт 670кВт 1070кВт 1850кВт	Gт/270 Gт/412 Gт/656 Gт/668 Gт/670 Gт/10720 Gт/1850	кг/ч кг/ч кг/ч кг/ч кг/ч кг/ч кг/ч	74 106 149 152 152,3 248 429
9. Питома витрата масла М10Г2ЦС ДГР 2А 800/750	gм		2,85
10. Питома витрата палива головним двигуном 6 ДКРН 67/170-7	gе		190
11. Вартість бункировки		грн	12,83·105
12. Коефіцієнт корисної дії валогенераторної системи	?вгс	О.Е.	0,9

Розрахунок середньорічного напрацювання генераторних агрегатів

Середньорічне напрацювання кожного з декількох генераторних агрегатів однакового типу і потужності при будь-якому варіанті компенсації СЕС визначається по формулі:

Т =, (5.2)

де tэ - тривалість експлуатаційного періоду судна;

tэ = 325 діб;

- коефіцієнти експлуатаційного періоду;

- число генераторних агрегатів, які повинні забезпечувати кожен розрахунковий режим роботи СЕС.

Середньорічне напрацювання для базового варіанту визначається з обліком

;

; ; ; ; ;

Тоді Тдг₁=

Середньорічне напрацювання для проектованого варіанту визначається з обліком

; ;

Тдг₂ =

Твг =

Розрахунок капітальних вкладень

Капітальні вкладення є сумою балансових витрат на транспортування, зберігання, монтаж, наладку і випробування ДГ на судні приймаються рівні 120% оптової ціни ДГ.

Капітальні вкладення для базового варіанту визначаються по формулі:

К₁ = К_дг1 = С_бдг · М_дг = 1,2 С_одг · М_дг, (5.3)

Де С_бдг = 1,2 С_одг - балансова вартість ДГ;

С_одг - оптова ціна ДГ;

М_дг - число ДГ однакового типу і потужності.

К₁ = К_дг1 = 1,2 · 225000 · 3 = 810000 грн.

Капітальні вкладення для проектованого варіанту визначаються як сума капітальних вкладень на дизель-генератори і валогенераторну систему.

К_дг2 = 1,2 · 225000 · 3 = 810000 грн.

Капітальні вкладення на валогенераторну систему визначаються по формулі

К_вгс =, (5.4)

де М_ВГС - число валогенераторних систем;

К_ож - очікуване значення оптової ціни ВГС;

- будівельна вартість.

(5.5)

де С_м - вартість основних і допоміжних матеріалів, грн.;

С_м = 1250 грн.;

С_к - вартість комплектуючого устаткування, грн.;

С_к приведена в таблиці 5.3;

- середньочасова тарифна ставка робіт, грн;

- нормована трудомісткість робіт, н*ч;

- коефіцієнт накладних витрат, що враховує цехові і загальнозаводські витрати;

- коефіцієнт інших прямих і спеціальних витрат, що враховує планові накопичення і інші прямі витрати;

- середньочасова тарифна ставка з урахуванням відрядно-преміальних доплат; = 6 грн/ч

К=0,425 - коефіцієнт відрахувань на заробітну плату.

Таблиця 5.3. Вартість комплектуючого устаткування

Елементи ВГС	Оптова ціна, грн	Маса, кг	Номер прейскуранта
1. Асинхронний генератор	35000	4800	15-02
2. Мультиплікатор	8700	1000	19-08
3. Зубчата муфта	2300	33	19-08
4. Випрямляч	8200	700	15-16
5. Інвертор, відомий мережею	11800	1400	15-16
6. Катодна індуктивність	1800	40	15-11
7. Синхронний компенсатор	18000	2540	15-02
8. Система регулювання напруги	4500	100	15-02
9. Випрямляч	6500	350	15-16
10. Двигун постійного струму	12000	1150	15-02
11. Батарея конденсаторів	11300	640	15-08
12. Місткість збудження	8700	240	15-08
Разом	128800	12993
Вартість комплектуючого устаткування ВГС	128800

Сумарні капітальні вкладення для проектованого варіанту

Середньорічні витрати (відрахування) на амортизацію ДГ, визначувані у відсотках від їх балансової вартості, включають витрати на повне відновлення (капітальний ремонт) ДГ і визначаються по формулі:

(5.6)

Витрати на амортизацію для базового варіанту

Витрати на амортизацію для проектованого варіанту

Середньорічні витрати на технічне обслуговування (ТО) і роботи, що відносяться до категорії поточного ремонту виконувані по планово-запобіжній системі ТЕ і ремонту суднових технічних засобів, визначаються по формулі

(5.7)

Витрати на ТЕ для базового варіанту

Витрати на ТЕ для проектованого варіанту

Розрахунок витрат на паливо і масло

Річна витрата палива в ходовому режимі визначаються по формулі:

(5.8)

де - витрата палива в і-том ходовому режимі;

.

Річна витрата палива визначається по формулі

(5.9)

де - витрата палива на стоянці;

;

- витрата палива під час маневрів;

;

- витрата палива на стоянці з вантажними операціями;

;

R - годинна витрата палива з урахуванням коефіцієнта завантаження ДГ.

Витрати на паливо визначаються по формулі:

(5.10)

де - витрати на паливо у відповідних режимах, визначаються по формулі:

.

Річна витрата масла визначається по формулі

(5.11)

де - витрата масла у відповідних режимах, визначається по формулі

.

Річні витрати на масло визначаємо по формулі

(5.12)

де - витрати на масло у відповідних режимах, визначаються по формулі

.

Дані розрахунків зведені в таблицю 5.4.

Розрахунок потужності споживаної валогенератором від ГД проводиться по формулі:

(5.13)

Таблиця 5.4. Розрахунок витрат на паливо і масло

Найменування	Позначення	Одиниця вимірювання	Варіант
			базовий	проект
1	2	3	4	5
1. Хід (літом), 656 кВт витрата палива витрати на паливо витрата масла витрати на масло		т грн т грн	238 345027 2,99 10847	389376
2. Хід з миттям танків, 1070 кВт витрата палива витрати на паливо витрата масла витрати на масло		т грн т грн	251,7 373655 3,17 11500	60,45 34,6 0,69 1,27
3. Хід з підігрівом вантажу, 668 кВт витрата палива витрати на паливо витрата масла витрати на масло		т грн т грн	369,97 536500 4,63 16797
4. Стоянка, 412 кВт витрата палива витрати на паливо витрата масла витрати на масло		т грн т грн	190,16 275000 2,1 7618	174,02 85,87 1,97 3,62
5. Маневри, 670 кВт витрата палива витрати на паливо витрата масла витрати на масло		т грн т грн	23,76 34452 0,305 11106	42,9 10,69 0,49 0,902
6. Стоянка з вантажним операціями, 1850 кВт витрата палива витрати на паливо витрата масла витрати на масло		т грн т грн.	103,47 150043 1,3 4716	154,83 89,8 1,76 3,25
7. Потужність, споживана валогенератором від ГД хід (літом), 656 кВт хід з миттям танків, 800 кВт хід з підігрівом вантажу, 668 кВт		кВт кВт кВт	-- -- --	728,9 888,9 742,2
8. Витрата палива мазут 40 У валогенератором, сумарний хід (літом), 656 кВт хід з миттям танків, 800 кВт хід з підігрівом вантажу, 668 кВт		т т т т	-- -- -- --	739,9 221,2 175,5 343,2
9. Витрати на паливо мазут 40 В, річні		грн.	255102	591900
10. Річна витрата палива ДГ		т	1183	625,41
11. Річна витрата масла		т	14,495	7,3
12. Річні витрати на паливо ДГ		грн.	1715350	281,43
13. Річні витрати на масло		грн.	52606	10,07
14. Сумарні річні витрати на паливо		грн.	1767956	510,91

Річна витрата мазуту 40 В при використанні валогенератора визначаються по формулі

(5.14)

де - річна витрата мазуту 40 В при використанні валогенератора в і-том ходовому режимі, визначається по формулі

(5.15)

Сумарні річні витрати на паливо для проектованого варіанту визначаються по формулі

,

де - витрати на мазут 40 В;

.

Розрахунок експлуатаційних витрат

Середньорічні експлуатаційні витрати визначаються по формулі

(5.16)

Експлуатаційні витрати для базового варіанту

Експлуатаційні витрати для проектованого варіанту

5.4 Розрахунок економічного ефекту

Приведені витрати для базового варіанту

.

Приведені витрати для проектованого варіанту

Річний економічний ефект

Висновок: Розрахунки показали, що очікуваний економічний ефект від використання у складі суднової електричної станції пропонованої валогенераторної системи складає близько 1096952 гривень в рік.

Таким чином, можна вважати за доцільне використання спроектованої суднової електричної станції на танкері дедвейтом 26000 тонн.

Основні техніко-економічні показники порівнюваних варіантів комплектації СЕС представлені в таблиці 5.5.

Таблиця 5.5. Основні техніко-економічні показники порівнюваних варіантів комплектації СЕС

Показники	Базовий варіант	Спроектований варіант
1. Комплектація СЕС	3 х ДГ 800	3 х ДГ 800 і ВГ 800
2. Середньорічне напрацювання ДГ, годин	4563	5070
3. Капітальні вкладення, грн.	810000	1028178
4. Витрати на ГСМ, грн.	1767956	644526
5. Експлуатаційні витрати, грн.	1877311	747663
6. Приведені витрати, грн.	1998811	901859
7. Річний економічний ефект, грн.	.	1096952

6. Особливості електромонтажних робіт на танкерах

Застосування електроустаткування на танкерах має ряд особливостей, основна з яких - можливість утворення вибухових концентрацій газів в навколишній атмосфері.[9] Тому правила, що регламентують проектування, побудуй і експлуатації танкерів, пред'являють особливі вимоги до розміщення і конструкції електроустаткування, його монтажу і догляду за ним.

Електроустаткування може стати джерелом запалення вибухонебезпечної суміші з двох основних причин: у - перших, із-за нагріву його елементів до температури самозаймання змішай і, в - других, із-за іскріння контактів і комутаційних апаратів. Це робить електроустаткування звичайного виконання непридатним для застосування в умовах вибухонебезпечних приміщень і просторів.

До теперішнього часу розроблено немало різних видів вибухозахищеного виконання електроустаткування, пристосованих до роботи у вибухонебезпечних середовищах. Вибухозахищене електроустаткування буває наступних виконань:

1) вибухонепроникного (В)

2) з масляним наповненням (М)

3) з продувкою під надмірним тиском (П)

4) іскробезпечного (И);

5) спеціального (С).

Вибухонепроникного виконання електроустаткування засноване на принципі цільового захисту; при цьому оболонки машин і апаратів розраховуються на повний тиск вибуху горючих газів.

Виконання з масляним наповненням засноване на іншому принципі: частини електроустаткування, що можуть викликати искрообразование, занурені в ізолююче масляне середовище.

У основу виконання з продувкою по надмірним тиском покладений наступний конструктивний прийом: машина або апарат полягає в щільно закриту оболонку, що продувається відфільтрованим чистим повітрям; усередині оболонки під час роботи електроустаткування підтримується надмірний тиск, що запобігає засмоктуванню в неї повітря з газами з вибухонебезпечного приміщення.

Іскробезпечного виконання полягає в такому наборі електроустаткування і параметрів ланцюгів, при якому іскри, що виникають не тільки під час нормальної роботи, але навіть у разі будь-яких можливих пошкоджень, практично не в змозі запалити дане вибухонебезпечне середовище.

Електроустаткування спеціального виконання, вживане на танкерах, засноване на використанні ряду інших принципів, наприклад на застосуванні надмірного тиску повітря, або інертного газу без пристрою продування.

6.1 Класифікація приміщень танкера по ступеню пожежної небезпеки

Всі приміщення і простори на танкерах підрозділяються по ступеню пожежної небезпеки на три категорії:

І - вантажні наливні трюми і цистерни для рідкого вантажу;

ІІ - насосні відділення танкерів, приміщення над насосним відділенням, приміщення для зберігання шлангів; закриті приміщення, що безпосередньо примикають до вантажних трюмів.

Відкриті простори, розташовані на відстані менше 3,1 м в будь-якому напрямі від місць виходу газів з вантажних відсіків, шахт вантажних відсіків, відкритих висновків газовідвідних і вентиляційних труп, газових відсіків. Відкриті простори, розташовані на відстані менше 2,4 м (по висоті) від палуби вантажних відсіків, а також приміщення, що мають безпосереднє повідомлення з перерахованими просторами і зонами.

ІІІ - всі інші, не вказані вище приміщення і простори танкера.

6.2 Особливі вимоги до електроустаткування танкерів і його монтажу

У приміщеннях ІІІ категорії на танкері встановлюється електроустаткування звичайного загально-суднового виконання, причому монтаж електроустаткування судів інших призначень.

У всіх приміщеннях І категорії установка якого-небудь електроустаткування, прокладка транзитних кабелів і проводів, а також застосування переносних світильників і будь-яких інших приймачів, одержуючих живлення від мережі, категорично заборонена.

У приміщеннях ІІ категорії можна встановлювати електроустаткування тільки вибухозахищеного виконання. Дотримання цього правила утруднена тим, що таке електроустаткування володіє великими габаритами, що утрудняє його розміщення на судні.

Виходом з положення є установка на танкерах електроустаткування звичайного виконання ізольованого від приміщення і просторів ІІ категорії. Звідси, - розміщення електродвигунів вантажних насосів в спеціальних выгородках машинних відділень, в спеціальних выгородках на палубі або на майданчиках, що знаходяться на рівні перехідного містка.

У приміщеннях І і ІІ категорій можна встановлювати електричні датчики системи пожежної сигналізації, вимірювання рівня рідини і тому подібне, але лише такі, які не мають ні контактів, що розриваються, ні електричного індуктивного або місткості зв'язку із сторонніми джерелами живлення.

Всі кабелі в приміщеннях І і ІІ категорій належить прокладати в сталевих безшовних оцинкованих трубах, стінки яких мають в товщину не меншого 3 мм. Застосування сполучних коробок заборонене. Кабелі, що йдуть в середня і носова частини судна, повинні бути ізольовані від простору ІІ категорії і полягають в герметичні сталеві труби, що прокладаються над вантажною палубою.

На танкерах заборонено застосовувати системи розподілу електричної енергії із заземленням нейтралі або одного з полюсів; з'єднуватися з корпусом можуть тільки вторинні обмотки вимірювальних трансформаторів і ланцюга контролю опору ізоляції.

Стаціонарні електронагрівальні прилади допускаються тільки в тих приміщеннях танкера, де за умовами роботи устаткування заборонена або не рекомендується установка парового або водяного опалювання (камбуз, приміщення гірокомпасів і тому подібне).

6.3 Монтаж кабелів на танкерах

У приміщеннях ІІІ категорії кабелі вмонтовують звичайними способами. Інакше йде справа з прокладкою кабелів в приміщеннях ІІ категорії і на верхній палубі танкерів.

У приміщеннях ІІ категорії кабелі по всій довжині слід захищати сталевими газонепроникними трубами. Встановлюють труби так, щоб при можливих вібраціях вони не приходили в зіткнення ні з іншим устаткуванням, ні з набором корпусу судна. Радіуси вигину труб повинні бути не менш допустимих радіусів вигинів прикладених в них кабелів і не менш потрійного зовнішнього діаметру труби. Кабелі в трубах повинні розташовуватися вільно, без натягу.

Певним правилам повинен підкорятися і монтаж кабелів на верхній палубі танкерів. Всі кабелі, що йдуть з кормової в середня і носова частини судна, прокладаються поза приміщеннями в спеціальних жолобах, встановлених на перехідних містках.

Зараз застосовують метод вільної прокладки. Це дозволяє добитися найменшої відносної деформації кабелів при подовжніх деформаціях перехідного містка; коли кабель не закріплений, він деформується рівномірно по всій довжині, Ганні на окремих ділянках. Крім того, при вільній прокладці зменшується тертя між кабелями і опорними поверхнями, що також сприяє більш рівномірному розподілу деформацій.

Мал. 6.1

Жолоби мають завширшки до 1500 мм. Зазвичай не виконують з листової сталі і розташовують безпосередньо під настилом перехідних містків. Подібно до містка, вони складаються з декількох секцій. У жолобах, рівномірно по всій довжині траси, встановлюють дерев'яні протектори, просочені антиглиностным складом кабелі укладають прямолінійними рядами в шаховому порядку. У дерев'яних протекторах є вирізи для укладання кожного ряду, при цьому розміри вирізів забезпечують тільки орієнтування кабелів, а не їх закріплення. Ескіз траси показаний на рис 6.1.

Мал. 6.2

У місцях розрізів містка роблять компенсаційні вигини траси (мал. 6.2.)

7. Охорона праці

7.1 Аналіз небезпек і вредностей в машинному відділенні

Машинне відділення на морському судні відноситься до категорії приміщень підвищеної небезпеки, тому збереження здоров'я моряків набуває важливого значення, оскільки зниження працездатності членів екіпажа може привести до аварійних виробничих ситуацій з тяжкими наслідками.

Умови праці в машинному відділенні такі, що ті, що працюють піддаються одночасній дії різних небезпечних і шкідливих виробничих чинників - фізичних, хімічних, біологічних і психофізіологічних; це збільшує небезпеку виробничого травматизму і професійної захворюваності. [6].

До основних фізичних небезпечних і шкідливих чинників належать:

1) рухомі частини суднового устаткування;

2) підвищена температура поверхонь устаткування;

3) хитавиця судна на хвилі;

4) підвищений рівень шуму і вібрації;

5) висока напруга в електроустановках;

6) недостатня освітленість;

7) підвищена загазованість від зварки і газорізки при проведенні ремонту;

8) підвищений рівень статичної електрики;

До основних хімічних небезпечних і шкідливих чинників відносяться токсичні дратівливі і канцерогенні речовини, проникаючі в організм людини через органи дихання, шлунково-кишковий тракт, шкірні покриви і слизисту оболонку. Це характерно для очисних, забарвлень робіт при проведенні планових ремонтів.

Менш типові для судів екологічні небезпечні і шкідливі виробничі чинники - мікроорганізми і продукти їх життєдіяльності.

Психофізіологічні небезпечні і шкідливі виробничі чинники - фізичні і нервово-психологічні перевантаження також надають свою шкідливу дію.

Насичення сучасних судів енергетичним устаткуванням і системами нового вигляду, що часто володіють віброакустичной активністю, нерідко приводить до різкого підвищення шуму і вібрації. Шум є найбільш розповсюдженим і важко усуненим шкідливим виробничим чинником. Ступінь шкідливості шуму і вібрації визначається їх інтенсивністю і дії на людину. Шум в машинному відділенні значно знижує чутність і погіршує сприйняття мови, що може бути причиною аварій або нещасних випадків.

Джерелом загазованості і підвищеної температури є головний двигун і дизель-генератори. На роботу в машинному відділенні впливають також метеоумови. Це висока відносна вологість повітря, що досягає 98%, а також висока температура навколишнього середовища, досягаючи 40° С і вище.

Вентиляція машинного відділення повинна задовольняти наступні вимоги: температура повітря найжаркішого місяця не повинна перевищувати 31єС. А відносна вологість повинна складати 55%, швидкість руху повітря при цьому не повинна перевищувати 0,7м/с згідно ГОСТ12.1005-76.

Допустима концентрація речовин в повітрі робочої зони є концентрація, яка при щоденній роботі протягом 8 годин в межах всього робочого дня, не викликає у робочого захворювань або відхилень в стані здоров'я.

У машинному відділенні встановлюються електричні генератори, розташовані споживач електроенергії, що породжує небезпеку поразки електричним струмом.

7.2 Заходи щодо усунення небезпечних і шкідливих виробничих чинників

Забезпечення нормальних і безпечних умов праці в машинному відділенні досягається пристроєм хорошої вентиляції, достатнього освітлення робочих місць, чітко позначених основних і запасних виходів, спеціальних платформ, майданчиків, трапів з поручнями, вільних проходів між агрегатами, надійних захисних огорож рухомих деталей механізмів.

Зменшення шкідливого впливу шуму і вібрації здійснюють по наступних напрямах: зменшення шуму і вібрації в джерелах виникнення, зміна спрямованості шуму (екранування) або його ізоляція, поглинання шуму, раціональне планування приміщень і віброакустична їх обробка.

До найбільш ефективних заходів зменшення шуму і вібрації в джерелі виникнення можна віднести наступні:

- підвищення віброакустичних властивостей машин і механізмів при їх конструюванні і виготовленні (заміна швидких зворотно-поступальних рухів деталей рівномірним обертальним, зменшення маси соударяющихся елементів, підвищення чистоти обробки поверхонь, що труться, запобігання можливим резонансам);

- впровадження нового вигляду матеріалів з високими димпфирующими властивостями;

- застосування примусового мастила поверхонь, що труться, в зчленуваннях;

- поліпшення віброакустичних характеристик насосів, вентиляторів і суднової системи вентиляції і кондиціонування повітря;

- застосування віброізоляції і активного захисту.

Віброізоляція здійснюється шляхом введення в коливальну систему додаткового пружного зв'язку, що перешкоджає розповсюдженню вібрації від джерела коливання (амортизатори, амортизаторні гнучкі вставки, рукави).

Необхідно відзначити, що проведення багатьох заходів щодо зниження рівнів вібрації одночасно сприяє і ліквідації шуму.

Для забезпечення необхідних параметрів повітря в приміщеннях судна застосовується система вентиляції, опалювання і кондиціонування повітря. У машинному відділенні використовується припливний-витяжна вентиляція. Система кондиціонування повітря забезпечує комплексну обробку повітря: очищення, охолоджування, зволоження до заданих параметрів.

Основними заходами, що знижують небезпеку поразки електричним струмом є:

1) технічний контроль стану ізоляції токоведущих частин електроустаткування і забезпечення їх недоступності для випадкового зіткнення;

2) використання малої напруги струму (12 і 360В) для живлення переносних електроінструментів, світильників і застосування непровідних матеріалів для виготовлення їх корпусів;

3) захисне заземлення;

4) застосування засобів індивідуального захисту;

5) організація безпечної експлуатації електричних пристроїв.

Організація безпечної експлуатації електротехнічних пристроїв відноситься до основних заходів, що знижують небезпеку поразки електричним струмом.

Основними умовами забезпечення безпеки при експлуатації суднового електроустаткування є: справність і надійність роботи засобів автоматики, сигналізації, контролю, вимірювання і захисту; відмінне знання обслуговуючим персоналом пристрою електроустаткування і правил його експлуатації, регулярний інструктаж і перевірка знань по електробезпеці.

Для забезпечення безпомилкового орієнтування, визначення роду струму і фази (полюси) кабелю і дроту електричних трас маркіруються, а шини забарвлюються у відповідні кольори.

Технічна експлуатація суднових електричних генераторів передбачає технічне обслуговування, тобто комплекс операцій по підтримці працездатності або справності при використанні за призначенням.

Періодичність технічного обслуговування суднових генераторів без розбирання - не рідше за один раз на два місяці, з частковим розбиранням - не рідше за один раз на шість місяців, з повним розбиранням не рідше одного разу на чотири роки.

Технічний стан генератора в першу чергу визначається опором ізоляції його обмоток. Опір ізоляції з певною періодичністю вимірюється мегомметром при повністю знятій напрузі. Норма опору ізоляції генератора в холодному стані - 3 мОм. і в гарячому - 1мОм. У разі зниження опору ізоляції може відбутися пробій ізоляції і корпус генератора може опинитися під напругою. В цьому випадку безпечна експлуатація забезпечується наявністю захисного заземлення або захисного відключення.

На закінчення слід зазначити ще один ефективний захід щодо усунення небезпечних і шкідливих виробничих чинників при обслуговуванні суднового устаткування в машинному відділенні - скорочення перебування членів екіпажа в машинному відділенні під час роботи суднової енергетичної установки. Це стане можливим при значному при значному підвищенні надійності суднового устаткування і належної організації експлуатації і технічного устаткування.

7.3 Розрахунок захисного відключення

Захисне відключення - це система захисту, що забезпечує автоматичне відключення електроустановки при виникненні в ній небезпеки поразки електричним струмом людини. Суть захисного відключення - негайне відключення електричного ланцюга замикання при появі небезпеки.

Час спрацьовування захисного відключення не більше 0,2 секунди.

Розрахунок проведений для установки захисного відключення, що реагує на оперативний постійний струм.

Мал. 7.1

На схемі позначені:

ОК - відключаюча котушка

ДТ - дросель трьохфазний

Д - Дросель однофазний

РТ - реле струмове.

Так, що проходить через котушку реле РТ, залежить від величини оперативної напруги і повного опору ланцюгу

(7.1)

де RД - опір внутрішньому ланцюгу пристрою (реле і дросель);

Rэ = - еквівалентний опір ізоляції;

R - опір трьох фаз;

r: - перехідний опір

R = (7.2)

При попаданні людини під напругу перехідний опір рівний 1кОм.

тоді

де R_уст = 4,5 кОм.

Умови безпеки дотику людини до токоведущей частини, що знаходиться під напругою, полягає в тому, що через людину проходить струм Iр не перевищуючи тривало допустимого значення Iрдоп = 10мА, тобто Iрдоп > Iр.

8. Охорона навколишнього середовища

8.1 Розробка заходів щодо охорони навколишнього середовища від викидів газів при роботі силових установок на судні

Особливої важливості набуває останніми роками проблема навколишнього середовища. У цьому напрямі передбачається ширше упроваджувати прогресивні технологічні процеси. Розвивати комбіноване виробництво, що забезпечує повне і комплексне використання природних ресурсів, сировини і матеріалів, шкідливі дії, що виключають або істотно знижуючи, на навколишнє середовище. Підсилити охорону атмосферного повітря.

Важливе значення має охорона навколишнього середовища під час експлуатації судів, коли в атмосферу виділяється велика кількість газів при роботі дизелів. Разом з виділенням газів існують і інші дії на природу, а саме - скидання палива і масел, трюмних баластних вод, відходи після очищення танків, теплове випромінювання, тверді і харчові відходи, які в тій чи іншій мірі приводять до порушення екологічної рівноваги.

Боротьбу з токсичністю відпрацьованих газів здійснюють різними способами.

Добрі результати в цьому відношенні дають дистилятивные палива з пониженим вмістом сірі (або зовсім без неї), а також присадки до палевномастильних матеріалів.

Для зниження токсичності відпрацьованих газів здійснюють або їх допалювання (пламенное або каталітичне), або рідинну нейтралізацію. У останньому способі, який застосовується частіше, гази пропускаються через шар води, де віддаляються розчинені токсичні речовини, а також уловлюються сажа і твердих розжарених частинок, і тим самим підвищується пожежна безпека на судні.

Основний спосіб зниження токсичності газів в експлуатаційних режимах - правильний вибір режиму роботи двигунів, що полягає в забезпеченні можливо більшого навантаження.

Слід зазначити, що останніми роками намітилася тенденція установки на судах дизель-генераторів великої потужності, приводні дизелі яких використовують не дистилятивные сорти палива, а паливо середньої в'язкості ДТ, мазут Ф - 5 (із змістом сірі до 2%) - дешевше паливо. На судні встановлюється три дизель-генератори, які не забезпечуються пристроями очищення відпрацьованих газів, при цьому дизелі мають коефіцієнт корисної дії нижче чим у головного двигуна - малооборотного дизеля, останній забезпечений пристроєм очищення відпрацьованих газів. Тому застосування розробленої валогенераторної системи, що використовує потужність головного двигуна, дозволяє понизити викид відпрацьованих газів за рахунок зупинки дизель-генератора в ходовому режимі і збільшення навантаження на головний двигун.

Висновок

Передбачувана розробка ВГС охоплює лише частину питань, що виникають при проектуванні ВГС.

Розроблена ВГС має прийнятні технічні характеристики і може успішно використовуватися на танкері дедвейтом 26000 тонн.

Слід рекомендувати застосування даної ВГС на судах з тривалим ходовим режимом і що експлуатуються на повних ходах, що використовують в якості ГД МОД 10 і 11 покоління.

Література

1. Технико - экплуатационые требования по оптимальной комплектации электростанций морских транспортных судов. РД.31.03.41-84, Ленинград 1985.

2. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / А.Э. Кравчик, М.М. Шлаф, В.И. Афонин, Е.А. Соболенская. - М.: Энергоиздат, 1982 - 504с.

3. Дополнительный прейскурант № 20-03-1980/8. Оптовые цены на двигатели внутреннего сгорания общего назначения тепловозные и судовые дизель - генераторы, газомотокомпенсаторы и электростанции передвижные. М.: Прейскурантиздат, 1983.

4. Дополнительный прейскурант № 04-02-1980-40. Оптовые цены промышленности на нефтепродукты. М.: Прейскурантиздат, 1985.

5. Зарубежные ВГУ с дифференциальной зубчатой передачей. - Судостроение за рубежом, 1985, № 7.

6. Иванов Б.Н. Охрана труда на морском транспорте. - М.: транспорт, 1981. - 214с., ил.

7. Мелешкин Г.А. Генераторные установки отбора мощности на судах. - Л.: Судостроение, 1967. - 321с.

8. Охрана труда в судостроении: Учебник/Кузьменко В.К. Борисевич О.А. и др. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.:Судостроение, 1985. - 224с., ил.

9. Приложение к заключению ЦНИИМФ по нулевому этапу технического проекта танкера дедвейтом около 26000 т. Письмо ОНС - 2283 от 17.04.86г

10. Проектирование механических передач: Учебник для вузов / С.А. Чернавский, Б.С. Козинцов и др. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1984. - 560с., ил.

11. Проектирование электрических машин: Учебное пособие для вузов / И.П. Копылов, Ф.А. Горянова, Б.К. Клоков и др.; Под ред. И.П. Копылова. - М.: Энергия, 1980. - 496с., ил.

12. Регистр СССР. Правила классификации и постройки морских судов. - М.: Транспорт, 1985.

13. Седаков Л.П., Баракон Т.Х. Топлевные проблемы в судовой энергетике. - Судостроение, 1982, №2.

14. Справочник судового электротехника. Т.3. Технология электромонтажных работ / Под ред. Г.И. Китаенко. - 2-е изд. Перераб. и доп. - Л.: Судостроение, 1980. - 264с., ил.

15. Справочник судового электротехника. Т.1. Судовые электроэнергетические системы и устройства / Под ред. Г.И. Китаенко. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Судостроение, 1980. - 528с., ил.

16. Танкер дедвейтом около 26000 тонн. Технический проект 15966. Спецификация (договорная) 15966-020-010, 1982г. - 274л.

17. Юдицкий Ф.П. Защита окружающей среды при эксплуатации судов. - Л.: Судостроение, 1978. - 160с.

Размещено на Allbest.ru