Настройки СЭС с помощью береговой сети

Цель работы

     Целью работы является: овладения практикой настройки судовой электростанции с помощью средств береговой сети; изучение   последовательности настройки электрооборудования с целью экономии времени подготовки и сдачи СЭС на швартовных испытаниях; настройка всех защит и регуляторов судовой электростанции.

Задание

  2.1. Провести подготовку к первому включению промышленной сети на шины ГРЩ.

  2.2. Провести проверку работы генераторного агрегата с сетью на холостом ходу и подачи на него частичной нагрузки, затем с по­мощью серводвигателя произвести настройку первичного двигателя.

  2.3. Определить статизм внешних характеристик первичного двигателя и генератора.

  2.4. Произвести настройку защит и сигнализации.

  2.5. Произвести проверку теплового режима и настройку регулятора частоты вращения.

  2.6. Произвести настройку регулятора напряжения с помощью береговой сети.

  2.7. Произвести настройку устройств распределения активных и реактивных нагрузок.

                    3. Краткая теория

Отличительной особенностью настройки судового электро­оборудования, в том числе и СЭС, является то, что оно должно проверяться совместно с механизмами, с которыми сопряжено, и их системами управления.

При испытании генераторных агрегатов с береговой сетью практически исключена неконтролируемая ситуация перегрузки агрегата (переход в двигательный режим при увеличении его оборотов сверх допустимых).

В состав ГРЩ входят аналоговые и дискретные устрой­ства регулирования, системы защиты и сигнализации, обеспе­чивающие работу генератора в статических и динамических режимах при одиночной и параллельной работе. В СЭС исполь­зуются замкнутые, разомкнутые и комбинированные системы автоматического регулирования, непрерывные и дискрет­ные (импульсные, релейные, релейно-импульсные) системы с жестким и изменяющимся законами управления и структу­рой, многомерные и одномерные. Поэтому произвести проверку судового электрооборудования с помощью имитирующего тест-сигнала, как это часто делается в отдельных САР, не пред­ставляется возможным.

Судовая ЭЭУ настраивается и испы­тывается, как правило, при работе по прямому назначению с минимальной имитацией режимов работы СЭС или возмущаю­щих воздействий.

Все способы настройки условно можно классифицировать следующим образом.

  1. Общее включение. Этот метод настроечных работ является наиболее рискованным, так как при первом запуске (включении) имеется большая вероятность выхода из строя того или иного элемента или даже всей системы. Однако тот метод позво­ляет значительно сократить время настройки и может производится высококвалифицированными настройщиками.

2.   Поэлементная проверка. Заключается в том, что определяют выходные параметры каждого элемента объекта настройки и их соответствие рассчетным (или контрольным), после чего производят запуск. Такой способ настройки более безопасен, может производиться менее квалифицированным персоналом, но требует большего времени.

3.  Блочное включение. После запуска (включения и настройки) отдельных блоков и агрегатов проверяют весь объект.

4.  Автоматизированная настройка. Заключается в том, что на модели или реальном устройстве определяют „весовые" коэффициенты настроечных параметров, их оптимальные соотношения и значения, устанавливаемые на регулирующих органах.
Такой способ настройки занимает значительное время, так как на реальном объекте необходимо определить максимальные (крайние) отклонения выходных характеристик от настроечных параметров (что не всегда, допустимо) и потом, используя модель, оптимизировать на ЭВМ положение регулирующих органов.

Настройку первичных двигателей - распределение мощно­сти и выравнивание температур выхлопных газов по цилиндрам, определение статических и динамических характеристик систе­мы регулирования частоты вращения, проверку сигнализации и контроля - производят с использованием береговой сети аналогично испытаниям на нагрузочные устройства.

Величина статизма (наклона) внешней характеристики генератора по реактивной нагрузке с помощью береговой сети регулируется так же, как и при испытании на нагрузочные устройства - путем под­гонки сопротивлений плеч моста блока параллельной работы.

Включив генераторный агрегат на береговую сеть и нагрузив их одинаковыми реактивными нагрузками, переключают пакетники блоков параллельной работы с положения „параллельная ра­бота" на положение „работа с берегом". В случае, если произой­дет увеличение реактивного тока на обоих генераторах, и токи при этом будут одного значения, величины статизмов также бу­дут одинаковы. Допускается расхождение реактивных токов по сравнению с номинальным значением не более, чем на 10%.

Основная задача настройки динамических характеристик с помощью береговой сети состоит в обеспечении набора мощ­ности первичным двигателем за наименьшее время при устой­чивой работе.

Настройки систем защиты и сигнализации практически оди­наковы при использовании как нагрузочного устройства, так и береговой сети.

Настройка и проверка систем автоматического распределе­ния активных нагрузок устройства распределения мощно­сти (УРМ) и устройства распределения частоты и нагрузки (УРЧН) с береговой сетью производится, в отличие от испытания на нагрузочные устройства, путем изменения мощности серводвигателем регулятора частоты вращения базового агрегата при параллельной работе группы агрегатов с береговой сетью и включенных системах УРМ и УРЧН. Все агрегаты должны с заданной точностью отслежи­вать значение активной мощности.

 

Порядок выполнения работы

4.1. Перед первым включением генераторного агрегата на шины ГРЩ, к которым подключена промышленная сеть, необходимо выполнить следующее:

- подать питание от береговой подстанции на шины ГРЩ;

- запустить генераторный агрегат и возбудить генератор;

- проверить напряжение „до и после автомата", т. е. от сети и генератора;

- проверить равенство линейных напряжений в промышлен­ной сети;

- проверить фазировку и «биение» напряжений во всех трех фазах с помощью вольтметров или контрольных ламп.

После выполнения этих условий с соблюдением правил синхрони­зации производится включение генераторного автомата.

После проверки работы генераторного агрегата с сетью на холостом ходу и подачи на него частичной нагрузки с по­мощью серводвигателя производят настройку первичного двигателя.

Одновременно при включениях и отключениях нагрузок на агрегат по приборам (частотомеру и вольтметру) определяют величины статизма внешних характеристик первичного двига­теля и генератора и, в случае необходимости, проводят их регу­лировку.

4.2. После того, как произве­ден пробный пуск агрегата, настройку сигнализации и защиты, проверку распределения мощности по цилиндрам, проконтро­лировали топливную аппаратуру и определили готовность пер­вичного двигателя к работе при номинальных нагрузках, вы­полняют настройку защиты и сигнализации генератора.

Как правило, генераторный агрегат на ГРЩ имеет пять видов защиты, четыре из которых проверяют на всех серийных судах:

1. Проверка защиты от перехода генератора в двига­тельный режим. В двигательном режиме генератор может по­треблять до 20% номинальной мощности, значение которой определяется потерями на трение генераторного агрегата.

2. Проверка настройки реле обратной мощности РОМ. Генераторный агрегат син­хронизируют с промышленной сетью или с другим агрегатом. Путем уменьшения подачи топлива в первичный двигатель гене­ратор переводят в двигательный режим. При достижении пока­заний ваттметра 10-15% номинальной мощности Р_н (значение обратной мощности и время срабатывания РОМ обычно ого­ворены в программе испытаний) замеряют время срабатывания защиты и отключения генераторного автомата. Если на ГРЩ ваттметры не имеют обратной шкалы на 15-20 % Р_н, то провер­ку настройки РОМ целесообразно производить при параллель­ной работе генераторных агрегатов между собой без промыш­ленной сети. В этом случае значение обратной мощности опре­деляется по показаниям ваттметра второго агрегата. Время и значение срабатывания РОМ заносятся в специальные таблицы.

4.3. Проверка реле перегрузки. Реле перегрузки защищает, как правило, первичный двигатель, в связи с тем, что его перегрузочная способность меньше, чем у генератора. Пере­грузочная способность ДВС типа дизель - 110%/^>_н, а гене­ратора - 150% номинального тока.

Как правило, реле перегрузки срабатывает и отключает в одну или в две ступени „неответственных" потребителей, тем самым, снижая нагрузку на агрегат.

Нагрузка на генераторный агрегат при настройке и испыта­нии системы защиты от перегрузки с помощью промышленной сети производится непосредственно, путем увеличения подачи топлива в первичный двигатель до достижения заданного зна­чения показаний ваттметра при параллельной работе агрегата с сетью. Далее производят замер величины нагрузки и времени до отключения ступеней нагрузки.

4.4. Проверка нулевой защиты. Выполняется при работе генераторного агрегата на холостом ходу путем уменьшения напряжения сопротивлением уставки напряжения (СУН). В слу­чае, если СУН недостаточно для снижения напряжения ге­нератора до 0,8U_Н    снижают частоту вращения первичного двигателя. При этом замеряют значение напряжения и время срабатывания нулевого реле или промежуточного реле. Для про­верки срабатывания генераторного автомата необходимо указан­ную проверку провести при включенном агрегате на ГРЩ и от­ключенном технологическом автомате.

4.5. Защита от коротких замыканий в генераторе и на участке генераторного автомата производится для мощностей до 1000 кВт гашением поля (снятием с генератора возбуждения). Гашение поля дополнительно используют для исключения возможности возбуждения генератора при случайном пуске первичного двигателя.

4.6. Проверку теплового режима целесообразно проводить одно­временно на всех агрегатах, так как при этом окружающая тем­пература в машинном отделении и режим работ вентиляции близки к реальным. Агрегаты работают, как правило, до достижения установившихся температур первичного двигателя, генератора и систем обслуживания. При этом замеряют все их параметры.

4.7. Настройка регуляторов частоты вращения производится по двум параметрам: статизму (наклон) внешней характери­стики и по минимальному времени приема нагрузки первичным двигателем в переходных режимах при сбросах и набросах на­грузки.

Для обеспечения параллельной работы статизм внешних характеристик целесообразно устанавливать 2,2-2,8 %. При большей величине статизма параллельная работа настраивается легче за счет точности регулирования частоты вращения. При указанных величинах статизма характеристик агрегата несложно обеспечить 10 % распределение активных нагрузок.

Гибкая обратная связь, регулируемая иглой изодрома, настраивается в динамических режимах таким образом, чтобы время восстановления частоты вращения было минимальным, а режим после сброса-наброса нагрузки устанавливается не более чем за 3-4 колебания по частоте вращения. Регулировку по обоим критериям (статизм и время набора нагрузки первичным двигателем с использова­нием береговой сети) целесообразно проводить сразу на двух или трех машинах.

Настройка производится следующим образом:

 - синхронизируют оба генераторных агрегата с береговой сетью;

 - регулировкой подачи топлива в первичный двигатель и уставкой напряжения агрегаты нагружают номинальной на­грузкой;

- отключают технологический автомат от береговой сети;

- генераторные агрегаты оставляют работать параллельно друг с другом;

- по ваттметрам наблюдают за обменными колебаниями мощности между генераторами. Если такие колебания отсут­ствуют, то это говорит о том, что регуляторы обоих агрегатов при сбросе нагрузки работают одинаково;

- с помощью УФН производят включение технологического автомата и по ваттметрам наблюдают набор мощности обоими агрегатами. Агрегаты должны набрать мощность, какая была до сброса нагрузки за время, которое не должно превышать время восстановления частоты вращения, указанного в регла­ментирующих документах на первичный двигатель.

Время набора мощности регулируется с помощью иглы изодрома на регуляторе первичного двигателя.

4.8. Настройка регулятора напряжения с помощью береговой сети. На холостом ходу системы возбуждения обычно имеют запас по возбуждению, равный 10-15 % от номинального на­пряжения. Запас по возбуждению при нагрузке генератора должен обеспечить номинальное напряжение при 150 % нагрузки и соsφ = 0,4. Данный режим проверяется введением сопротивле­ния уставки напряжения генератора при его параллельной рабо­те с береговой сетью и номинальной активной нагрузкой 0,6.

Если значения сопротивления уставки напряжения недостаточно для обеспечения режима, указанный режим проверяют отклю­чением входной цепи корректора. Если такой режим получить невозможно, необходимо увеличить запас по возбуждению на холостом ходу. Запас по возбуждению на холостом ходу может быть изменен увеличением или уменьшением воздушного зазора магнитного шунта для САРН АФК генераторов типа МСК. Увеличение воздушного зазора повышает запас тока возбужде­ния. При этом следует помнить, что значительное увеличение воздушного зазора приведет к повышенному нагреву системы возбуждения. Кроме того, сопротивления уставки напряжения в корректоре напряжения для обеспечения регулирования напряжения на холостом ходу до - 5 % U _н может оказаться недостаточно.

4.9. Проверка настройки статизма внешних характеристик генератора. Регу­лировку выполняют изменением сопротивления в блоке парал­лельной работы (БПР). Cледует добиваться наименьшей величины статизма внешних характеристик генератора, но при этом точ­ность распределения реактивных нагрузок должна быть не более 10%.

Проверка статизма внешней характеристики производится следующим образом:

- нагружают генератор, работающий параллельно с берего­вой сетью, реактивной (индуктивной) номинальной нагрузкой 0,6 I_н и замеряют напряжение на ГРЩ;

- второй генераторный агрегат, также работающий парал­лельно с береговой сетью, переводят в емкостной режим, изме­няя тем самым напряжение на ГРЩ и добиваясь уменьшения индуктивного тока на первом генераторе;

- производят замер напряжения на ГРЩ, по разнице напряжений определяют величи­ну статизма внешней характеристики генератора.

Равенство величин статизмов генераторов можно проверить при параллельной работе двух и более генераторных агрегатов, работающих с береговой сетью, и нагруженных одинаковой реактивной нагрузкой. При переклю­чении тумблеров режимов работы агрегатов из положения „рабо­та с сетью" на положение,,автономная работа" значения реактив­ных токов должны меняться одинаково и оставаться равными.

4.10. Настройка устройств распределения активных и реактив­ных нагрузок. В случае распределения активных нагрузок по статическим характеристикам необходимо добиваться их совмещения таким образом, чтобы генераторы были загружены равномерно с точностью до 10%.

При наличии систем распреде­ления активных нагрузок (типа УРМ, УРЧН и т. д.) настройка производится следующим образом: подключают оба генератор­ных агрегата к береговой сети и при включенных устройствах набирают нагрузку на один из агрегатов подачи топлива в пер­вичный двигатель. При этом второй агрегат будет автомати­чески принимать нагрузку, равную нагрузке первого агрегата, с заданной точностью.

Правильность настройки проверить следующим образом. Нагрузить один из параллельно работающих с береговой сетью генераторов номинальной нагруз­кой, а второй оставить работать на холостом ходу и при этом включить автоматические устройства распределения активных нагрузок. Выравнивание нагрузок должно произойти с задан­ной точностью.

Распределение реактивных нагрузок по статические ха­рактеристикам производится аналогично путем совмещения внешних характеристик генераторов.

 5. Требования к оформлению отчету

Отчет должен содержать:

таблицы и графики снятых характеристик; описание и результаты настройки регуляторов.

Контрольные вопросы

     

1. Настройка устройств распределения активных нагрузок.

2. Настройка устройств распределения реактивных нагрузок.

3. Проверка статизма внешней характеристики генератора.

4. Настройка регулятора напряжения с помощью береговой сети.

5. Настройка регулятора частоты вращения.

6. Проверка теплового режима генераторных агрегатов.

7. Защита от коротких замыканий в генраторе.

8. Проверка нулевой защиты.

9. Проверка работы защиты от перегрузки генератора и дизеля.

10. Проверка работы защиты от перехода генератора в двигательный режим.

11. Алгоритм подключения судового генераторного агрегата к береговой сети.

 

Список литературы.

1. Инструкция ERS 4000 (Тренажер). Transas Ltd. Июнь, 2005

2. Российский морской регистр судоходства «Правила классификации и постройки морских судов», Санкт-Петербург, 2005

3. И.Д.Молочкова «Тренажерная подготовка», Владивосток, 2005

 

Содержание

 

Введение

1.1 Моделируемая система

1.1.1 Судовая электроэнергетическая система (СЭЭС)

1.1.2 Судовая электрическая сеть и потребители

1.1.3 Автоматические выключатели

1.1.4 Контроль изоляции

1.1.5 Дизельгенератор

1.1.6 Валогенератор

1.1.7 Аварийный дизельгенератор

1.1.8 Щит берегового питания

1.1.9 Главный распределительный щит (ГРЩ)

1.1.10 Аварийный распределительный щит (АРЩ)

1.1.11 Вспомогательный дизель

1.1.12 Привод валогенератора

1.1.13 Аварийный дизель

 

1.2 Панели управления тренажера

1.2.1 Панель управления СЭЭС

1.2.2 Панель управления вспомогательным дизелем

дизельгенератора

1.2.3 Панель управления приводом валогенератора

1.2.4 Панель управления дизелем аварийного генератора

1.2.5 Генераторная секция ГРЩ

1.2.6 Валогенераторная секция ГРЩ

1.2.7 Секция синхронизации

1.2.8 Щит контроля изоляции

1.2.9 Щит питания с берега

1.2.10 Щит потребителей на 380V

1.2.11 Щит потребителей на 220V

1.2.12 Аварийный распределительный щит (АРЩ).

Секция Аварийного генератора

1.2.13 АРЩ. Секция потребителей 380V

1.2.14 АРЩ. Секция потребителей 220V

1.2.15 АРЩ. Секция потребителей 24V

1.2.16 Зарядное устройство аккумуляторых батарей (АКБ)

1.2.1 Схема главного тока

 

1.3 Инструкция по работе с СЭЭС

1.3.1 Управление СЭЭС

1.3.2 Управление вспомогательным дизелем

1.3.3 Управление приводом валогенератора

1.3.4 Дизельгенератор

1.3.5 Управление валогенератором

1.3.6 Управление аварийным дизельгенератором

1.3.7 Управление питанием ГРЩ с берега

 

2 Тренажерные работы

2.1 Тренажерная работа №1

2.2 Тренажерная работа №2

2.3 Тренажерная работа №3

2.4 Тренажерная работа №4

 

3 Список литературы