Расчет и выбор защитных коммутационных аппаратов и электроизмерительных приборов
Раздел 1. Расчет мощности и выбор числа и типов генераторных агрегатов (ГА)
Табличный метод расчета мощности ГА
Расчет таблицы нагрузок рассмотрим на примере компрессора.
1. Номер по порядку в таблице нагрузок: |
8. |
|
2. Наименование потребителя: |
компрессор. |
|
3. Количество однородных потребителей: |
n=1 |
|
4. Мощность на валу механизма: |
P=12 кВт |
|
5. Тип электродвигателя: |
ТАМ-62-4. |
|
6. Номинальная мощность электродвигателя: |
Рн=12кВт. |
|
7. Номинальный КПД электродвигателя: |
=88,5 |
|
8. Номинальный коэффициент мощности электродвигателя: |
COS =0,89 |
Коэффициент использования электродвигателя:
===1
Активная потребляемая мощность однородных потребителей:
Рп = = = 13,56 кВт
Реактивная потребляемая мощность однородных потребителей:
Qп = Рп · tg = 13,56*0,5113=6,93кВАр
Перечень расчетных данных судовой электростанции в режиме СТОЯНКИ судна
№ п/п |
Наименование потребителя |
Количество штук |
КПД |
COS ц1 |
Потр.мощн. |
|||||
кВт |
кВАр |
|||||||||
1 |
Рулевая машина |
2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
2 |
Шлюпочная лебедка |
2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
3 |
Пожарный насос |
1 |
0,7 |
0,7 |
0,83 |
0,75 |
1 |
16,87 |
14,87 |
|
4 |
Балластный насос |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
5 |
Масляный насос |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
6 |
Топливо подкачивающий насос |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
7 |
Сепаратор топлива |
1 |
0,8 |
0,8 |
0,91 |
0,87 |
1 |
2,64 |
1,49 |
|
8 |
Компрессор |
1 |
0,8 |
0,8 |
0,83 |
0,8 |
1 |
11,57 |
8,70 |
|
9 |
Санитарный насос забортной воды |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
3,26 |
1,67 |
|
10 |
Насос осушительный |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
2,17 |
1,11 |
|
11 |
Вентилятор МКО |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
12 |
Шпиль |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
13 |
Брашпиль |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
14 |
Камбузная плита |
1 |
0,5 |
0,5 |
0,8 |
0,7 |
1 |
18,75 |
19,16 |
|
15 |
Зарядное устройство |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
2,17 |
1,11 |
|
16 |
Радиооборудование |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
1,63 |
0,83 |
|
17 |
Преобразователь |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
1,09 |
0,56 |
|
18 |
Санитарный насос питьевой |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
3,26 |
1,67 |
|
19 |
Масло перекачивающий насос |
1 |
0,8 |
0,8 |
0,91 |
0,87 |
1 |
5,27 |
2,98 |
|
20 |
Грузовой насос |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,83 |
0,82 |
1 |
150,60 |
105,00 |
|
21 |
Насос гидрофор |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
3,26 |
1,67 |
|
22 |
Циркуляционный насос |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
23 |
Фекальный насос |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
5,43 |
2,78 |
|
24 |
Освещение |
0,5 |
0,5 |
0,90 |
0,77 |
1 |
0,83 |
0,69 |
||
25 |
Прожектор |
2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Коэффициент загрузки в режиме:
= 0,8
Фактический коэффициент загрузки:
= · =0,8*1= 0,8
КПД в зависимости от загрузки:
=0,83
Коэффициент мощности в зависимости от загрузки:
COS =0,8
Коэффициент одновременности работы однородных потребителей:
= = = 1
Активная потребляемая мощность однородных потребителей в режиме:
Рp = = = 11,57 кВт
Реактивная потребляемая мощность однородных потребителей в режиме:
Qp = Рp · tg = 11,57 *0,7517=8,70 кВАр
Суммарная мощность продолжительно работающих потребителей в режиме с учетом общего коэффициента одновременности = 0,9 и коэффициента потерь в сети = 1,05:
АКТИВНАЯ
= · ? =0,9*1,05*(3,26+2,17+2,17+1,63+1,09+3,26+150,6+3,26+5,43) = =163,36кВт
РЕАКТИВНАЯ
= · ? =0,9*1,05*(1,67+1,11+1,11+0,83+0,56+1,67+105,0+1,67+2,78) = =109,998кВАр
Суммарная мощность кратковременно (периодически) работающих потребителей в режиме с учетом общего коэффициента одновременности = 0,45 и коэффициента потерь в сети = 1,05:
АКТИВНАЯ
= · ? =0,45*1,05*(16,87+2,64+11,57+18,75+5,27+0,83) = 26,43 кВт
РЕАКТИВНАЯ
= · ? =0,45*1,05*(14,87+1,49+8,70+19,16+2,98+0,69) = 22,63 кВАр
Суммарная мощность в режиме:
АКТИВНАЯ
= + = 163,36+26,43 = 189,79 кВт
РЕАКТИВНАЯ
= + = 109,998+ 22,63 = 132,628 кВАр
Полная мощность в режиме:
= = 231,54 кВАр
Средневзвешенный коэффициент мощности:
COS = = = 0,82
Перечень расчетных данных судовой электростанции в ШВАРТОВНОМ режиме работы судна
№ п/п |
Наименование потребителя |
Количество штук |
КПД |
COS ц1 |
Потр.мощн. |
|||||
кВт |
кВАр |
|||||||||
1 |
Рулевая машина |
2 |
0,4 |
0,4 |
0,75 |
0,62 |
1 |
11,73 |
14,86 |
|
2 |
Шлюпочная лебедка |
2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
3 |
Пожарный насос |
1 |
0,5 |
0,5 |
0,8 |
0,7 |
1 |
12,5 |
12,75 |
|
4 |
Балластный насос |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,83 |
0,82 |
1 |
36,14 |
25,20 |
|
5 |
Масляный насос |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
3,26 |
1,67 |
|
6 |
Топливо подкачивающий насос |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
3,26 |
1,67 |
|
7 |
Сепаратор топлива |
1 |
0,8 |
0,8 |
0,91 |
0,87 |
1 |
2,64 |
1,49 |
|
8 |
Компрессор |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,83 |
0,82 |
1 |
14,46 |
10,08 |
|
9 |
Санитарный насос забортной воды |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
3,26 |
1,67 |
|
10 |
Насос осушительный |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
2,17 |
1,11 |
|
11 |
Вентилятор МКО |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
5,43 |
2,78 |
|
12 |
Шпиль |
1 |
0,8 |
0,8 |
0,83 |
0,8 |
1 |
17,35 |
13,04 |
|
13 |
Брашпиль |
1 |
0,8 |
0,8 |
0,83 |
0,8 |
1 |
13,49 |
10,14 |
|
14 |
Камбузная плита |
1 |
0,5 |
0,5 |
0,8 |
0,7 |
1 |
18,75 |
19,16 |
|
15 |
Зарядное устройство |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
16 |
Радиооборудование |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
1,63 |
0,83 |
|
17 |
Преобразователь |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
1,09 |
0,56 |
|
18 |
Санитарный насос питьевой |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
3,26 |
1,67 |
|
19 |
Масло перекачивающий насос |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
20 |
Грузовой насос |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
21 |
Насос гидрофор |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
3,26 |
1,67 |
|
22 |
Циркуляционный насос |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
23 |
Фекальный насос |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
24 |
Освещение |
0,4 |
0,4 |
0,89 |
0,76 |
1 |
0,67 |
0,57 |
||
25 |
Прожектор |
2 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
4,35 |
2,22 |
Коэффициент загрузки в режиме:
= 1,0
Фактический коэффициент загрузки:
= · =1,0*1= 0,8
КПД в зависимости от загрузки:
=0,83
Коэффициент мощности в зависимости от загрузки:
COS =0,82
Коэффициент одновременности работы однородных потребителей:
= = = 1
Активная потребляемая мощность однородных потребителей в режиме:
Рp = = = 14,46 кВт
Реактивная потребляемая мощность однородных потребителей в режиме:
Qp = Рp · tg = 14,46 *0,6972=10,08 кВАр
Суммарная мощность продолжительно работающих потребителей в режиме с учетом общего коэффициента одновременности = 0,7 и коэффициента потерь в сети = 1,05:
АКТИВНАЯ
= · ? = =0,7*1,05*(36,14+3,26+3,26+14,46+3,26+2,17+5,43+1,63+1,09+3,26+3,26+4,35) = 59,95 кВт
РЕАКТИВНАЯ
= · ?=0,7*1,05*(25,20+1,67+1,67+10,08+1,67+1,11+2,78+0,83+0,56+1,67+2,22) = 36,35кВАр
Суммарная мощность кратковременно (периодически) работающих потребителей в режиме с учетом общего коэффициента одновременности =0,45 и коэффициента потерь в сети = 1,05:
АКТИВНАЯ
= · ? = 0,45*1,05*(11,73+12,5+2,64+17,35+13,49+18,75+0,67) = 36,44кВт
РЕАКТИВНАЯ
= · ? = 0,45*1,05*(14,86+12,75+1,49+13,04+10,14+19,16+1,67+0,57) = =34,81кВАр
Суммарная мощность в режиме:
АКТИВНАЯ
= + =96,39 кВт
РЕАКТИВНАЯ
= + =71,16 кВАр
Полная мощность в режиме:
= = 119,81кВАр
Средневзвешенный коэффициент мощности:
COS = = =0,8
Перечень расчетных данных судовой электростанции в ХОДОВОМ режиме работы судна
№ п/п |
Наименование потребителя |
Количество штук |
КПД |
COS ц1 |
Потр.мощн. |
|||||
кВт |
кВАр |
|||||||||
1 |
Рулевая машина |
2 |
0,4 |
0,4 |
0,75 |
0,62 |
1 |
11,73 |
14,86 |
|
2 |
Шлюпочная лебедка |
2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
3 |
Пожарный насос |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
4 |
Балластный насос |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,83 |
0,82 |
1 |
36,14 |
25,20 |
|
5 |
Масляный насос |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
3,26 |
1,67 |
|
6 |
Топливо подкачивающий насос |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
3,26 |
1,67 |
|
7 |
Сепаратор топлива |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
3,26 |
1,67 |
|
8 |
Компрессор |
1 |
0,8 |
0,8 |
0,83 |
0,8 |
1 |
11,57 |
8,70 |
|
9 |
Санитарный насос забортной воды |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
3,26 |
1,67 |
|
10 |
Насос осушительный |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
11 |
Вентилятор МКО |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
5,43 |
2,78 |
|
12 |
Шпиль |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
13 |
Брашпиль |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
14 |
Камбузная плита |
1 |
0,5 |
0,5 |
0,8 |
0,7 |
1 |
18,75 |
19,16 |
|
15 |
Зарядноеустройство |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
2,17 |
1,11 |
|
16 |
Радиооборудование |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
1,63 |
0,83 |
|
17 |
Преобразователь |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
1,09 |
0,56 |
|
18 |
Санитарный насос питьевой |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
3,26 |
1,67 |
|
19 |
Масло перекачивающий насос |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
20 |
Грузовой насос |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
21 |
Насос гидрофор |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
3,26 |
1,67 |
|
22 |
Циркуляционный насос |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
4,35 |
2,22 |
|
23 |
Фекальный насос |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
24 |
Освещение |
0,4 |
0,4 |
0,89 |
0,76 |
1 |
0,67 |
0,57 |
||
25 |
Прожектор |
2 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
4,35 |
2,22 |
Коэффициент загрузки в режиме:
= 0,8
Фактический коэффициент загрузки:
= · =0,8*1= 0,8
КПД в зависимости от загрузки:
=0,83
Коэффициент мощности в зависимости от загрузки:
генераторный коммутационный электростанция мощность
COS =0,8
Коэффициент одновременности работы однородных потребителей:
= = = 1
Активная потребляемая мощность однородных потребителей в режиме:
Рp = = = 11,57 кВт
Реактивная потребляемая мощность однородных потребителей в режиме:
Qp = Рp · tg = 11,57 *0,7517=8,70 кВАр
Суммарная мощность продолжительно работающих потребителей в режиме с учетом общего коэффициента одновременности = 0,7 и коэффициента потерь в сети = 1,05:
АКТИВНАЯ
= · ? = =0,7*1,05*(36,14+3,26+3,26+3,26+3,26+5,43+2,17+1,63+1,09+3,26+4,35+4,35) =52,52 кВт
РЕАКТИВНАЯ
= · ?= =0,7*1,05*(25,20+1,67+1,67+1,67+1,67+2,78+1,11+0,83+0,56+1,67+1,67+2,22+2,22) = =33,03кВАр
Суммарная мощность кратковременно (периодически) работающих потребителей в режиме с учетом общего коэффициента одновременности = 0,45 и коэффициента потерь в сети = 1,05:
АКТИВНАЯ
= · ? = 0,45*1,05*(1,73+11,57+18,75+0,67) =20,18 кВт
РЕАКТИВНАЯ
= · ? = 0,45*1,05*(14,86+8,70+19,16+0,57) =20,45 кВАр
Суммарная мощность в режиме:
АКТИВНАЯ
= + =52,52 + 20,18 = 72,7 кВт
РЕАКТИВНАЯ
= + =33,03 + 20,45 = 53,48 кВАр
Полная мощность в режиме:
= = 90,25 кВАр
Средневзвешенный коэффициент мощности:
COS = = = 0,81
Перечень расчетных данных судовой электростанции в АВАРИЙНОМ режиме работы судна
№ п/п |
Наименование потребителя |
Количество штук |
КПД |
COS ц1 |
Потр.мощн. |
|||||
кВт |
кВАр |
|||||||||
1 |
Рулевая машина |
2 |
0,5 |
0,5 |
0,8 |
0,7 |
1 |
13,75 |
14,05 |
|
2 |
Шлюпочная лебедка |
2 |
0,8 |
0,8 |
0,91 |
0,87 |
1 |
7,03 |
3,97 |
|
3 |
Пожарный насос |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,83 |
0,82 |
1 |
24,10 |
16,80 |
|
4 |
Балластный насос |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
5 |
Масляный насос |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
6 |
Топливо подкачивающий насос |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
7 |
Сепаратор топлива |
1 |
0,8 |
0,8 |
0,91 |
0,87 |
1 |
2,64 |
1,49 |
|
8 |
Компрессор |
1 |
0,8 |
0,8 |
0,83 |
0,8 |
1 |
11,57 |
8,70 |
|
9 |
Санитарный насос забортной воды |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
10 |
Насос осушительный |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
2,17 |
1,11 |
|
11 |
Вентилятор МКО |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
5,43 |
2,78 |
|
12 |
Шпиль |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
13 |
Брашпиль |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
14 |
Камбузная плита |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
15 |
Зарядное устройство |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
16 |
Радиооборудование |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
1,63 |
0,83 |
|
17 |
Преобразователь |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
1,09 |
0,56 |
|
18 |
Санитарный насос питьевой |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
19 |
Масло перекачивающий насос |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
20 |
Грузовой насос |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
21 |
Насос гидрофор |
1 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
3,26 |
1,67 |
|
22 |
Циркуляционный насос |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
23 |
Фекальный насос |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
24 |
Освещение |
0,6 |
0,6 |
0,9 |
0,8 |
1 |
1,00 |
0,75 |
||
25 |
Прожектор |
2 |
1,0 |
1,0 |
0,92 |
0,89 |
1 |
4,35 |
2,22 |
Коэффициент загрузки в режиме:
= 0,8
Фактический коэффициент загрузки:
= · =0,8*1= 0,8
КПД в зависимости от загрузки:
=0,83
Коэффициент мощности в зависимости от загрузки:
COS =0,8
Коэффициент одновременности работы однородных потребителей:
= = = 1
Активная потребляемая мощность однородных потребителей в режиме:
Рp = = = 11,57 кВт
Реактивная потребляемая мощность однородных потребителей в режиме:
Qp = Рp · tg = 11,57 *0,7517=8,70 кВАр
Суммарная мощность продолжительно работающих потребителей в режиме с учетом общего коэффициента одновременности = 1,0 и коэффициента потерь в сети = 1,05:
АКТИВНАЯ
= · ? = 1,0*1,05*(24,10+2,17+5,43+1,63+1,09+3,26+4,35) = 44,13 кВт
РЕАКТИВНАЯ
= · ? = 1,0*1,05*(16,08+1,11+2,78+0,83+0,56+1,67+2,22 = 27,27 кВАр
Суммарная мощность кратковременно (периодически) работающих потребителей в режиме с учетом общего коэффициента одновременности = 0,45 и коэффициента потерь в сети = 1,05:
АКТИВНАЯ
= · ? =0,45*1,05*(13,75+7,03+2,64+11,57+1,0) = 17,01 кВт
РЕАКТИВНАЯ
= · ? = 0,45*1,05*(14,05+3,97+1,49+8,7+0,75) = 13,68 кВАр
Суммарная мощность в режиме:
АКТИВНАЯ
= + =44,13+17,01 = 61,14 кВт
РЕАКТИВНАЯ
= + = 27,27 + 13,68 = 40,95 кВАр
Полная мощность в режиме:
= = 73,59 кВАр
Средневзвешенный коэффициент мощности:
COS = = = 0,83
Определение количества и мощности генератора
Итоговые значения нагрузки электростанции в различных режимах работы служат основанием для выбора количества и мощности генераторов, устанавливаемых на судовой электростанции.
Также необходимо учитывать следующие требования:
- Загрузка генераторов, работающих в различных режимах, должна быть наибольшей. Однако при этом лучшим следует считать такой вариант, в котором все генераторы (основные и резервные) по типу и мощности одинаковы. Загрузка генераторов составляет 70-80% номинальной мощности.
- Необходимо, чтобы в длительном режиме работе - ходовом - загрузка генератора составляла 80%.
- В относительно кратковременном режиме (аварийный) загрузка может быть 70% и несколько меньше.
- Длительность стоянки судов может быть близка к длительности хода, поэтому генераторы, работающие в режиме стоянки, также должны иметь наибольшую нагрузку.
- Обеспечить наиболее высокую загрузку генераторов можно всегда, если стремиться к разукрупнению мощностей и увеличению количества генераторов, используя параллельную работу.
- Кроме выше перечисленных требований необходимо учитывать и требования Речного Регистра, основным из которых является запас мощности 20-30% от номинальной.
Учитывая все эти требования, на основании таблицы нагрузок, для своей электростанции я выбираю 2 генератора серии МСК 113-4 мощностью по 300 кВт, один главный, один аварийный.