База данных о типоразмерных рядах первичных источников электрической энергии.

В качестве первичных источников электрической энергии на судах используются электрогенераторы, приводимые в действие от автономных вспомогательных двигателей или навешиваемые на главные двигатели, либо вращаемые утилизационной паровой или газовой турбиной.

В табл.3.12 приведена информационная база данных по электрогенераторным агрегатам с приводом от автономных вспомогательных двигателей – дизель-генераторам переменного тока производства предприятий СНГ.

Таблица 3.12 Характеристики дизель-генераторов переменного тока

В таблице представлены следующие характеристики дизель-генераторов, обеспечивающих выработку трехфазного переменного тока в соответствии с европейским стандартом параметров (380 В, 50 Гц): J – индекс типоразмера; марка ДГ – марка типоразмера, включающая буквенный и числовой коды. Последний представляет собой электрическую мощность и через символ дроби частоту вращения генератора; N – номинальная (максимальная длительная) мощность, отдаваемая во внешнюю сеть, кВт; bт – удельный расход топлива на режиме МДМ, г/кВт.ч; bм – удельный расход масла на режиме МДМ, г/кВт.ч; Gр – масса агрегата, приготовленного к действию, т; L – длина агрегата, мм; B – ширина по фундаментной раме, мм; H – ремонтный габарит, мм.

Необходимость включения этих характеристик в состав параметров базы данных связана с тем, что именно эти параметры определяют возможность и эффективность применения типоразмера дизель-генератора на судне. Номинальная мощность – основной функциональный параметр дизель-генераторов. По этому параметру производится выбор дизель-генераторов исходя из расчетной мощности наиболее энергоемкого режима эксплуатации судна по потреблению электроэнергии Nр. Из базы выбирается дизель-гене­ратор, у которого N >= Nр/Z, где Z – число основных генераторов, включенных на расчетном режиме. Не обязательно расчетным будет ходовой режим, на котором основными потребителями электрической энергии являются механизмы пропульсивной установки. Для большинства сухогрузных судов с собственными грузовыми средствами электрическая нагрузка на режиме стоянки с грузовыми операциями превышает нагрузку на ходовом режиме.

При комплектовании судовой электростанции (СЭС), как правило, применяются однотипные, чаще всего три, дизель-генератора – два основных и один резервный. При выборе состава СЭС учитываются также и другие соображения, в том числе загрузка генераторов на нерасчетных режимах, ресурс приводных двигателей, количество гене­раторов, работающих одновременно, а также величина коэффициента мощности генератора – отношение активной мощности к ее полному значению.

Отсутствие этих характеристик в табл.3.12 связано с тем, что, с одной стороны, их нетрудно установить по марке дизель-генератора, обратившись к техническим условиям (ТУ) на его поставку, а с другой стороны, нужны эти характеристики лишь на заключи­тельной стадии проектирования СЭС, когда анализируются соотношения реактивных мощностей потребителей электрической энергии – электрической сети и системы генерации электроэнергии. Для использования на этом этапе, обычно выполняемом специалистами-электриками, состав ИБД СЭУ может быть дополнен значениями коэф­фициентов мощности электрогенераторов.

Предварительная же комплектация СЭС, осуществляемая без детального анализа реактивных нагрузок электрической сети, производится по номинальной активной мощности. Для этого этапа данных табл.3.13 вполне достаточно. Здесь приведен весь комплекс параметров, позволяющий обосновать выбор типоразмера с учетом эксплуатационных расходов (bт, bм), а также возможности размещения дизель-генера­торов в МКО и изменения провозоспособности в связи с размещением дополнительной массы. Капитальные затраты по СЭС и связанные с ними составляющие эксплуатационных расходов могут быть определены с помощью моделей, рассмотренных в главе 2.

Следует подчеркнуть, что в табл.3.12 приведены характеристики дизель-гене­раторов, производимых предприятиями СНГ. Это освоенные и определенно доступные механизмы. К их недостаткам следует отнести низкую энергетическую эффективность и неспособность работать на тяжелом топливе. Зарубежными поставщиками освоены дизель-генераторы новых поколений, не обладающие указанными недостатками и имеющие лучшие массогабаритные характеристики. В параграфе 3.1 приведены характеристики типоразмерного ряда СОД фирмы MAN–B&W, способные работать в составе дизель-генераторов на сверхтяжелом топливе. К указанным в табл.3.6 показателям энергетической эффек­тивности следует ввести поправку на значения КПД электрогенератора. В табл.3.13 приведены характеристики типоразмерного ряда дизель-генераторов фирмы MAN–B&W, выполненных на базе высокооборотных двигателей типа D.

Таблица 3.13 Дизель-генераторы фирмы MAN–B&W

В таблице представлены следующие характеристики дизель-генераторов: J – индекс типоразмера; марка типоразмера, включающая буквенный и числовой коды, отражающие типоразмер и модификацию применяемого приводного двигателя; N – номинальная (максимальная длительная) мощность, отдаваемая во внешнюю сеть, кВт; bт – удельный расход топлива на режиме МДМ, г/кВт.ч; Gр – масса агрегата, приготовленного к действию, т; L – длина агрегата, мм; B – ширина по фундаментной раме, мм; H – ремонтный габарит, мм.

Для обеспечения электроэнергией на ходовых режимах перспективно применение валогенераторов, позволяющих упростить эксплуатацию за счет работы на топливе одного приводного двигателя для вращения одновременно винта и электрогенератора и потребляющего при этом меньше топлива для выработки заданного количества элек­трической энергии. В сочетании с малооборотными ДВС типа MC фирма MAN–B&W рекомендует применение типоразмерных рядов валогенераторов трех типов:

• PTO/RCF – с мультипликатором и гидромеханической системой стабилизации частоты (с общим КПД системы генерации электроэнергии 88-92% в зависимости от мощности генератора и частоты первичного МОД). Предусмотрен следующий мощностной ряд валогенераторов этого типа: 500, 609, 752, 909, 1024, 1174, 1368, 1475,1718, 2033, 2391 кВт. Для типоразмеров МОД начиная с L50 и выше применяются все типоразмеры валогенераторов из этого ряда. Для типоразмеров с меньшими размерами цилиндров применимы лишь типоразмеры валогенераторов с мощностью меньше 1100 кВт. Предусмотрены четыре компоновки валогенераторов относительно главного двигателя. Наиболее рациональная – параллельно двигателю с отбором мощности от носовой его стороны и с поворотом на 180о в корму имеет ограниченный диапазон применения начиная с типоразмера L42MC. Разработаны также туннельные редукторы, позволяющие производить отбор мощности от валопровода;
• PTO/DMG – с тиристорным преобразователем и электромашинным устройством стабилизации частоты. Предусмотрен следующий мощностной ряд валогенераторов этого типа: 450, 525, 675, 825, 1100, 1350, 1775, 2300, 2750 кВт. Применимость типо­размеров валогенераторов в сочетании с различными типоразмерами цилиндров огр­ничена;
• PTO/GCR – с мультипликатором и ВРШ в качестве системы стабилизации (общий КПД до 92%). Мощность валогенераторов этого типа зависит от стандарта на параметры тока и составляет для европейской частоты: 400, 750, 1300 кВт.

В установках со среднеоборотными ДВС перспективным является использование пара утилизационного котла в турбогенераторе. В табл.3.14 представлен типоразмерный ряд турбогенераторов [35].

Таблица 3.14 Турбогенераторы утилизационные

J	Марка	N			Gс	Gр	D
1	МСК-92-4	100	44,1	90,0	-	-	11,4
2	МСК-103-4	200	50,5	90,5	-	-	10
3	МСК-113-4	300	52,5	91,5	-	-	9,6
4	МСК-114-4	400	54,0	92,5	10,32	11,82	8,9
5	МСК-750-1500	500	56,4	92,5	11,60	13,10	8,5

В таблице обозначены: J – индекс типоразмера турбогенератора; марка турбоге­нератора; N – номинальная максимальная длительная мощность, кВт; ?т – КПД турбины генератора на режиме МДМ при номинальных параметрах пара (Pо = 0,65 МПа, Tо = 250 оC, Pх = 0,006МПа); ?э – КПД электрогенератора на номинальном режиме; Gс – сухая масса турбогенератора, т; Gр – рабочая масса турбогенератора, приготовленного к действию, т; D – удельный расход пара на турбогенератор при номинальных параметрах пара и номинальной загрузке генератора, кг/кВт.ч.

Предусмотрены три ступени начального давления пара для работы турбогенерато-ров – 0,45, 0,65 и 0,95 МПа.