С. А. Л о н ш а к о в, И.Д.Молочкова

 

ТРЕНАЖЕРНАЯ ПОДГОТОВКА

«ERS 4000 СЭЭС»

Методические указания к проведению тренажерных работ на тренажере ERS 4000 по дисциплине «Тренажерная подготовка по САЭЭС и ЭОС» для курсантов специальностей 180404.65 и 180407.65 «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики».

 

Владивосток

2009

                   BB ЕДЕНИЕ

 

Для обслуживания и эксплуатации судовой электроэнергетической системы (СЭЭС), представляющей собой сложный технический комплекс, требуются специалисты высокой квалификации, имеющие не только теоретические знания, но и навык управления такими системами, доведенный до автоматизма. Следует отметить, что в сложных условиях работы судна нахождение электротехнического персонала у ГРЩ и готовность принятия управления на себя является обязательным условием работы с данной системой. Получение такого навыка и доведение его до автоматизма невозможно без подготовки на специальных тренажерах.

Модуль тренажера ERS 4000 “Судовая электроэнергетическая система” предназначен для обучения вахтенного персонала машинного отделения судна навыкам грамотной эксплуатации СЭЭС включая:

· подготовку, ввод в работу и вывод из работы механизмов и систем;

· контроль их работы по изменяемым параметрам;

· действия по обнаружению и устранению неисправностей.

Кроме тренировки практических навыков, тренажер позволяет изучать основные принципы устройства, функционирования и взаимосвязи элементов и систем СЭЭС.

Состав тренажера соответствует стандартной комплектации СЭЭС. Параметры и характеристики работы моделируемых механизмов и систем соответствуют реальным аналогам.

Целью данных методических указаний является теоретическое знакомство с функциональными возможностями тренажера ERS 4000 и представление алгоритма выполнения тренажерных работ на СЭЭС модуле тренажера. Изложенный материал подобран в соответствии с учебной программой по дисциплине «Тренажерная подготовка» для специальностей 180404 «Эксплуатация судового электрооборудования и средств авто­матики».

Методические указания могут быть использованы как при реализации учебного плана вышеперечисленных специальностей, так и при повышении квалификации электротехнического персонала судов. Они так же могут быть эффективно использованы при аттестации электротехнического персонала на наличие необходимых навыков управления электроэнергетической системой судна.

     

Тренажерные работы, описанные в данных указаниях, охватывают все операции, выполняемые в ручном режиме управления электростанцией, и могут выполняться на тренажере «ERS 4000», а так же на электронном компьютерном имитаторе судовой электростанции, разработанном кафедрой «Электрооборудование и автоматика судов» Дальрыбвтуза.

ЧАСТЬ 1

Судовая электроэнергетическая система

Данная Часть содержит описание модуля тренажера ERS 4000 “Судовая электроэнергетическая система”, предназначенного для обучения вахтенного персонала машинного отделения судна навыкам грамотной эксплуатации судовой электроэнергетической системы.

 

 

МОДЕЛИРУЕМАЯ СИСТЕМА

Судовая электроэнергетическая система (СЭЭС)

Назначение

Судовая электроэнергетическая система (СЭЭС), предназначена для обеспечения потребностей судна в электроэнергии в нормальных и аварийных режимах.

Состав системы

 

СЭЭС состоит из судовой электростанции (СЭС), судовой электросети и потребителей электроэнергии. Судовая электросеть в свою очередь состоит из распределительных щитов (РЩ) и электрокабелей (фидеров).

 

СЭС включает: главный распределительный щит (ГРЩ), два дизельгенератора (ДГ), один валогенератор (ВГ), аварийный РЩ (АРЩ), аварийный дизельгенератор (АДГ), щит питания с берега (ЩПБ) и силовые трансформаторы.

 

Электростанция судна с малооборотным ГД имеет два ДГ мощностью по 1000 кВА (n=1000об/мин) каждый, ВГ мощностью 1375 кВА (n=1000об/мин), АДГ мощностью 121 кВА (n=1000об/мин), береговое питание 400А, трансформаторы Т₁, Т₂ и Т₃ по 160 кВА и трансформаторы Т₄ и Т₅ по 63 кВА.

 

Конструктивно тренажер СЭЭС выполнен в виде набора панелей контроля и управления приводами и электростанцией в ЦПУ, набора панелей контроля и управления ГРЩ и набора панелей контроля и управления АРЩ.

Управление СЭС

 

Управление СЭС обеспечивается в ручном и автоматическом режимах в штатных и аварийных ситуациях.

 

В ручном режиме вахтенный механик может штатно и экстренно запускать и останавливать ДГ, вводить генераторы в параллельную работу, переходить на береговое питание через обесточивание станции или с берегового питания на ДГ. Параллельная работа ДГ и ВГ допустима лишь кратковременно (до 15 мин) и в ручном режиме управления СЭС.

 

На СЭС обеспечен ручной и автоматический ввод генераторов в параллельную работу (синхронизация генераторов). Автоматическая синхронизация генераторов возможна как при ручном, так и при автоматическом режимах управления СЭС. При автоматической синхронизации генераторов обеспечивается “подгонка” (выравнивание) частот генераторов, так чтобы частота синхронизируемого генератора была больше частоты сети на некоторое значение, зависящее от нагрузки СЭС и не превышающее 0.3Гц (разностная частота). В момент включения генератора на шины ГРЩ обеспечиваются следующие условия: разность фаз ГРЩ и синхронизируемого генератора меньше 20°; а отклонение частоты синхронизируемого генератора (с учетом разностной частоты) от частоты ГРЩ не должно превышать 0.1Гц.

 

Переход с ВГ на ДГ и обратно осуществляется в ручном режиме управления СЭС.

В автоматическом режиме управления СЭС работает с одним или двумя ДГ. При работе с ДГ предусмотрены следующие режимы работы:

· режим равных мощностей ДГ;

· режим оптимальной загрузки ДГ;

· режим циклической загрузки ДГ;

· режим поддержания постоянной частоты.

 

В режиме равных мощностей генераторы загружаются одинаково.

 

В режиме оптимальной нагрузки нагрузка между работающими генераторами распределяется следующим образом:

· если суммарная нагрузка станции больше 2×80% мощности любого из двух генераторов (суммарная нагрузка станции равна 2×80%), то нагрузка между генераторами распределяется поровну;

· если же суммарная нагрузка станции в пределах от 2×25% до 2×80%, то приоритетный генератор берет на себя 80% мощности. Остаток мощности отдается второму генератору. Если таким образом вычисленная часть, отдаваемая второму генератору, составляет меньше 25%, то ему отдается нагрузка равная 25% его мощности, а приоритетному – оставшаяся мощность (более 25%). В случае суммарной загрузки меньше 2×25%, менее приоритетный ДГ выводится из параллельной работы с задержками по времени (в начале отключение генераторного автомата (ГА), затем остановка дизеля).

 

В режиме циклической загрузки распределения нагрузка между работающими генераторами распределяется как в режиме оптимальной загрузки, но приоритет генераторов меняется с установленным периодом.

 

В режиме поддержания постоянной частоты обеспечивается равная нагрузка между ДГ при более точной стабилизации частоты тока в пределах (49-50)Гц. В этом режиме регулятор частоты вращения (РЧВ) приоритетного ДГ обеспечивает стабилизацию частоты, а РЧВ оставшегося ДГ обеспечивает распределение нагрузки.

 

Во всех режимах автоматического управления, если суммарная нагрузка на станцию меньше 2×25% (один ДГ загружен меньше, чем на 25%), менее приоритетный ДГ выводится из работы с задержками времени.

 

Ввод в параллельную работу второго ДГ производится в случае, когда работающий ДГ загружен на 80% и более.

 

В случае полного обесточивания шин СЭС автоматический режим сначала обеспечивает запуск и подключение к сети приоритетного ДГ.

 

Электростанция обеспечивает следующие режимы движения судна:

· режим работы подруливающего устройства (ПУ) обеспечивают два параллельно работающих ДГ или один ВГ;

· режим плавания в открытом море обеспечивает один ДГ или один ВГ.

 

Внимание!

Длительная параллельная работа ДГ с ВГ не предусмотрена (разрешена не более 15 минут).

Параллельная работа с береговым питанием не предусмотрена. Переход на береговое питание и с берегового питания происходит через обесточивание станции. При включенном генераторном автомате (ГА) включение берегового питания невозможно. При обрыве фаз или неправильном порядке фаз включение берегового питания также невозможно.

Подруливающее устройство (ПУ) может быть запущено только при условии одновременной работы двух ДГ или при работе валогенератора.

Заданные мощности потребителей являются фиксированными и не изменяются при изменении режима движения судна (ход, маневрирование, стоянка).

Система защиты

 

Система защиты судовой электростанции включает несколько уровней защиты: отключение по перегрузке конкретных потребителей, отключение по перегрузке групп потребителей, защиту генераторных автоматов (ГА), защиту генераторов и систему защиты приводов генераторов.

Рисунок-1 Системы автоматики и защиты электростанции

 

 

При работе дизельгенератора:

Защита электросети	Уставки защит генераторного автомата (ГА)	Защита генератора	Защита дизеля
Отключение потребителей	Отключение ГА		Остановка дизеля, отключение ГА
I>Iном 1ая очередь∗ 15 с;   2ая очередь∗∗ 15 с.	U<300 В 5с I>1.21Iном  60с   I>3 Iном 0,4с     I>10 Iном    0c Iобр.>0.1Iном10с	U<320 В   3с U>440 В   3с   I>1,21 Iном 40с     I>3 Iном  0.2с Iобр>0,08Iном 6с f < 45 Гц  4с	Температура охл. воды (на выходе) > 95ºС     Давление масла <1,1 бар.     Частота вращения >110%

 

При работе валогенератора:

Защита электросети	Уставки защит (ГА)	Защита валогенератора (ВГ)	Защита привода ВГ
Отключение потребителей	Отключение ГА		Откл. муфты ВГ, откл. ГА
I> Iном	U<300 В 5с	U<320 B    3с	Температура масла в редукторе > 60ºС
1ая очередь* 15 с; 2ая очередь** 15 с.	I>1,21 Iном 60с   I>3 Iном 0.4с   I>10 Iном   0c Iобр>0,1Iном 10с	U>440 B    3с   I>1,21 Iном  40с   I>3 Iном    0.2c Iобр>0,08Iном 6c f<45 Гц     4с	Давление масла < 1,5 бар

 

При подключении берегового питания (БП):

Защита электросети	Уставки защит автоматич. выключателя (АВ)	Защита щита БП
-	Отключение АВ	Отключение АВ
-	U<300 В                          5 с   I>1.21 Iном                      60с I>3 Iном                        0.38с I>10 Iном                      0.19с Защита по обрыву фазы	Неправильно включена фаза

^∗ – отключаемая мощность первой очереди потребителей судна с 2-х тактным главным дизелем – 422,7кВт. Отключаемая мощность второй очереди потребителей судна с 2-х тактным главным дизелем – 388,7кВт.

^∗∗ – уставки защит ГА приведены относительно номинальных токов I_ном генераторных автоматов.

Уставки систем защиты генераторов приведены относительно номинальных токов I_ном генераторов.

 

При работе аварийного дизельгенератора (АДГ):

Защита электросети	Уставки защит (ГА)	Защита генератора	Защита дизеля
-	Отключение ГА		Остановка дизеля, отключение ГА
-	U<300 В   6   I>1,2 Iном 120с I>10 Iном 0.19с	-	Давление масла < 0,8 бар.   Частота вращения >110%

 

Все отключаемые потребители электростанции разбиты на три очереди по степени важности с учетом их мощностей. Очереди потребителей отключаются следующим образом: через 5с отключается первая очередь; если генератор остается в перегруженном состоянии, через 15с отключается вторая очередь. Мощность отключаемых очередей составляет: для судна с малооборотным дизелем: 422.7 кВт и 388.7 кВт – первая и вторая очереди соответственно. Очередность отключения потребителей приведена для судна с малооборотным дизелем в табл. 1.

 

 

На судне имеются также не отключаемые потребители с автозапуском обеспечивающие работу главной энергетической установки. В соответствии с требованиями классификационных обществ на судне имеется группа не отключаемых потребителей подключаемых к АРЩ в случае обесточивания станции.

 

Автоматические выключатели потребителей имеют выдержки по времени меньшие по сравнению с ГА, что обеспечивает отключение неисправных потребителей нагружающих станцию без отключения ГА. Таким образом, организована селективная защита электростанции.