RU2560198C1 - Electrical generating plant of ship - Google Patents
Electrical generating plant of ship Download PDFInfo
- Publication number
- RU2560198C1 RU2560198C1 RU2014127676/11A RU2014127676A RU2560198C1 RU 2560198 C1 RU2560198 C1 RU 2560198C1 RU 2014127676/11 A RU2014127676/11 A RU 2014127676/11A RU 2014127676 A RU2014127676 A RU 2014127676A RU 2560198 C1 RU2560198 C1 RU 2560198C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electric
- propeller
- electrical
- shaft
- rowing
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к судостроению, в частности к электроэнергетическим установкам судов гражданского и военно-морского флота, для которых необходимо обеспечить широкий диапазон регулирования частоты вращения гребного винта на малых скоростях движения судна.The invention relates to shipbuilding, in particular to electric power plants of ships of the civil and navy, for which it is necessary to provide a wide range of speed control of the propeller at low speeds of the vessel.
Известна конструкция энергетической установки кораблей (МПК B63H 23/12, патент RU 2186708 C1, Заявка: 2000133016/28, 28.12.2000, Бройдо М.Д., Колтун Л.З., Ленденский A.M., Шляхтенко А.В. Корабельная энергетическая установка), содержащая тепловой первичный двигатель, электрический генератор, две разобщительные муфты, редуктор, гребной электродвигатель и электрический преобразователь. Технический результат такой конструкции обеспечивает повышение экономичности энергетической установки. Недостатком известного устройства является недостаточно высокий коэффициент использования электрического генератора и гребного электродвигателя, которые не участвуют в процессе преобразования энергии на полном ходу судна. К недостаткам известной энергетической установки также можно отнести отсутствие процесса выработки электроэнергии для потребителей собственных нужд, то есть необходимо создание еще одной энергетической системы для питания вспомогательного оборудования судна.Known design of the power plant of ships (IPC
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство электроэнергетической установки (МПК B63H 23/12, B63H 23/24, патент RU 2498926 C1, Заявка: 2012113758/11, 06.04.2012, Гельвер Ф.А., Хомяк В.А., Самосейко В.Ф., Лазаревский Н.А., Гагаринов И.В., Электроэнергетическая установка судна большой мощности), содержащая главный первичный тепловой двигатель, редуктор, разобщительную муфту, гребную электрическую машину, гребной винт, электрический преобразователь, главный распределительный щит, коммутационные элементы, вспомогательный дизель-генератор, статический источник постоянного тока и потребители собственных нужд. Достоинствами известного устройства являются: возможность работы электрической машины в качестве валогенератора; обеспечение большого диапазона регулирования; улучшение массогабаритных характеристик, улучшение виброшумовых характеристик; повышение экономичности энергоустановки и коэффициента загрузки первичных тепловых двигателей. Недостатком известного устройства является необходимость отключения главного теплового двигателя и включения вспомогательного дизель-генератора для обеспечения режимов малого хода в долевых режимах работы электроэнергетической установки, а также значительное ограничение мощности нагрузки потребителей собственных нужд в этом режиме. К недостаткам известной структуры также можно отнести невозможность работы главного теплового двигателя и электрической машины в качестве генераторного агрегата без движения судна (например, при кратковременной остановке).The closest in technical essence to the claimed device is a device of an electric power installation selected as a prototype (IPC
Предлагаемая электроэнергетическая установка позволяет осуществлять глубокое регулирование частоты вращения вала гребного винта без включения вспомогательного дизель-генератора и ограничения мощности нагрузки потребителей собственных нужд. К достоинствам предлагаемой структуры можно отнести высокую надежность и живучесть электроэнергетической системы, а также большое число комбинаций соединений элементов и схем структуры для оптимальной работы системы по различным показателям качества.The proposed electric power installation allows for deep regulation of the rotational speed of the propeller shaft without turning on the auxiliary diesel generator and limiting the load power of consumers of their own needs. The advantages of the proposed structure include high reliability and survivability of the electric power system, as well as a large number of combinations of compounds of elements and circuit structures for optimal operation of the system for various quality indicators.
Описанные преимущества достигаются тем, что в структуру введены новые элементы системы и для различных режимов работы энергетической установки используются различные варианты соединения этих элементов, тем самым появляются новые функциональные возможности работы электроэнергетической системы.The described advantages are achieved by the fact that new elements of the system are introduced into the structure and various options for connecting these elements are used for various modes of operation of the power plant, thereby new functional capabilities of the electric power system appear.
Электроэнергетическая установка судна, структурная схема которой представлена на фиг. 1, состоит из главного первичного теплового двигателя 1, редуктора 2, разобщительной муфты 3, гребной электрической машины 4, гребного винта 5, электрического преобразователя 6, главного распределительного щита 7, коммутационных элементов 8, 9, 10, 11, вспомогательного дизель-генератора 12, статического источника постоянного тока 13 и потребителей собственных нужд 14. Выходной вал первичного теплового двигателя 1 через редуктор 2 и первую разобщительную муфту 3 соединен с валом гребной электрической машины 4. Вспомогательный дизель-генератор 12 через первый коммутационный элемент 10 подключен к шинам главного распределительного щита 7, с которым связаны потребители собственных нужд 14. Силовой канал электроэнергетической установки выполнен с использованием электрических машин постоянного тока и снабжен дополнительными разобщительными муфтами 15 и 16, второй гребной электрической машиной 17, преобразователями постоянного напряжения 18 и 19 для питания обмоток возбуждения 20, 21. Электрический преобразователь 6 состоит из активного выпрямителя напряжения 22 и обратимого преобразователя постоянного напряжения 23. Вал первой гребной электрической машины 4 через вторую разобщительную муфту 15, вторую гребную электрическую машину 17 и третью разобщительную муфту 16 связан с валом гребного винта 5. Якорные цепи гребных электрических машин постоянного тока 4 и 17 электрически соединены между собой по системе генератор-двигатель. В одном из полюсов якорной цепи установлены два последовательно соединенных коммутационных элемента 8 и 9. Точка разрыва этих коммутационных элементов 8, 9 и другой полюс якорной цепи подключены к выходной части обратимого преобразователя постоянного напряжения 23, входная часть которого подключена к шинам постоянного тока электрического преобразователя 6. К шинам постоянного тока электрического преобразователя 6 подключены входные части преобразователей постоянного напряжения 18, 19 для питания обмоток возбуждения 20, 21, и выходы статического источника постоянного тока 13 и активного выпрямителя напряжения 22, вход которого через коммутационный элемент 11 подключен к шинам главного распределительного щита 7.The ship’s power plant, the structural diagram of which is shown in FIG. 1, consists of the main
Статический источник постоянного тока 13, структурная схема которого представлена на фиг. 2, содержит аккумуляторную батарею 24, энергоустановку на топливных элементах 25, два диода 26, 27, и два коммутационных элемента 28, 29, и распределительный щит постоянного тока 30. Выход статического источника постоянного тока 13 подключен к шинам распределительного щита постоянного тока 30, к которому также подключены через пятый коммутационный элемент 28 и первый диод 26 аккумуляторная батарея 24 и через шестой коммутационный элемент 29 и второй диод 27 энергоустановка на топливных элементах 25.A
В схеме электроэнергетической установки судна, представленной на фиг. 3, механический редуктор 2 может быть установлен между третьей разобщительной муфтой 16 и валом гребного винта 5.In the circuit of the ship’s electric power plant shown in FIG. 3, a
Предлагаемая электроэнергетическая установка работает следующим образом. Данная структура обеспечивает пять режимов работы электроэнергетической установки, отличающихся способом передачи энергии от источников 1, 12, 13 к потребителям энергии, а именно к движителю - винту 5 и потребителям собственных нужд 14:The proposed power plant operates as follows. This structure provides five modes of operation of an electric power installation, differing in the way energy is transferred from
- режим полного хода (фиг. 4);- full speed mode (Fig. 4);
- экономичный режим работы (фиг. 5);- economical mode of operation (Fig. 5);
- малошумный режим работы (фиг. 6);- low-noise operation mode (Fig. 6);
- аварийный режим работы (фиг. 7);- emergency operation (Fig. 7);
- режим отбора мощности на питание потребителей собственных нужд или внешних потребителей электроэнергии (фиг. 8).- the mode of power take-off for the supply of consumers of their own needs or external consumers of electricity (Fig. 8).
На фиг. 4-8 представлены набранные структуры и потоки энергии предлагаемой электроэнергетической установки для различных технологических режимов работы. Зависимости мощностей на входах и выходах элементов энергосистемы приведены без учета потерь в самих элементах.In FIG. 4-8 presents the accumulated structures and energy flows of the proposed electric power installation for various technological operating modes. The dependences of the capacities at the inputs and outputs of the elements of the power system are given without taking into account losses in the elements themselves.
Режим полного хода может быть реализован с питанием потребителей собственных нужд (ПСН) 14, либо от вспомогательного дизель-генератора 12, либо от главного теплового двигателя 1.The full speed mode can be implemented with the supply of auxiliary needs consumers (PSN) 14, either from the
Режим полного хода с питанием ПСН 14 от вспомогательного дизель-генератора 12 характеризуется передачей энергии от главного теплового двигателя 1 на гребной винт 5 при необходимости движения судна и передачей энергии от вспомогательного дизель-генератора 12 для питания ПСН 14, независимо от работы главного теплового двигателя 1. В этом режиме гребные электрические машины 4 и 17 вращаются как болванки. Режим полного хода с питанием ПСН 14 от главного теплового двигателя 1 характеризуется снабжением ПСН 14 от вспомогательных гребных электрических машин 4, 17, вращающихся от главного теплового двигателя 1, выступающего в роли источника энергии. При этом энергия от главного теплового двигателя 1 через редуктор 2, разобщительные муфты 3, 15, 16, гребные электрические машины 4, 17 передается на движитель, в роли которого выступает винт 5, а вспомогательные гребные электрические машины 4 и 17 (либо одна из них), получая механическую энергию, работают в роли валогенераторов, снабжая, через электрический преобразователь 6 электроэнергией НСН 14, подключенные к главному распределительному щиту 7. В данном режиме дизель-генератор 12 и статический источник постоянного тока 13, не работают коммутационный элемент 10 разомкнут, а 11, 8, 9 (либо 8, либо 9) замкнуты. При этом обратимый преобразователь постоянного напряжения 23 обеспечивает требуемый уровень напряжения на шинах постоянного тока электрического преобразователя 6 для питания активного выпрямителя напряжения 22, который работает в режиме инвертора напряжения, обеспечивая требуемые показатели качества выходного напряжения на шинах главного распределительного щита 7.Full speed with
Экономичный режим работы электроэнергетической установки заключается в снабжении движителя - гребного винта 5 и ПСН 14 энергией от главного теплового двигателя 1, при этом дизель-генератор не работает 12. Экономичный режим работы отличается небольшими частотами вращения гребного винта 5 и, как следствие, малым потреблением энергии со стороны винта 5. В данном режиме работы разобщительная муфта 15 должна быть рассоединена, а энергия от главного теплового двигателя 1 передается на гребной винт 5 посредствам электрической передачи через гребные электрические машины 4, 17, работающие по системе генератор-двигатель. Мощность гребной электрической машины 17 должна составлять порядка 10% от номинальной мощности на гребном винте 5. При этом диапазон частот вращения гребного винта будет находиться в пределах от 0 до 0,46 от номинальной. Мощность гребной электрической машины 4 должна составлять порядка 10% от номинальной мощности на гребном винте 5 плюс требуемая мощность для обеспечения питания ПСН 14. В этом режиме обеспечивается глубокий диапазона регулирования частоты вращения гребной электрической машины 17 и соответственно винта 5. При этом электрическая энергия от главного теплового двигателя 1 через гребную электрическую машину 4, электрический преобразователь 6, коммутационный элемент 11 поступает на шины главного распределительного щита 7. Выработанная электроэнергия расходуется на потребители собственных нужд 14.The economical mode of operation of the electric power plant consists in supplying the propeller -
Малошумный режим работы электроэнергетической установки заключается в снабжении потребителей энергией от статического источника постоянного тока 13. Малошумный режим работы отличается небольшими частотами вращения гребного винта 5 и исключением элементов, создающих посторонние шумы, - главного теплового двигателя 1 и дизель-генераторной установки 12. В данном режиме также обеспечивается глубокий диапазон регулирования частоты вращения гребного винта 5. При этом электрическая энергия от статического источника постоянного тока 13 через активный выпрямитель напряжения 22 и коммутационный элемент 11 поступает на шины главного распределительного щита 7 для питания потребителей собственных нужд 14, а через обратимый преобразователь постоянного напряжения 23 для питания гребной электрической машины 4, или 17, или и 4, и 17. Обратимый преобразователь постоянного напряжения 23 осуществляет регулирование выходных параметров для управления частотой вращения гребных электрических машин 4 и 17 и, как следствие, гребного винта 5. В данном режиме работы главный тепловой двигатель 1 и дизель-генератор 12 не работают. Статический источник постоянного тока 13 может использовать энергию двух независимых источников аккумуляторной батареи 24 или энергоустановки на топливных элементах 25, при этом они могут работать как независимо с применением коммутационных элементов 28, 29 или параллельно с использованием разделительных диодов 26, 27, при этом электрическая энергия будет отбираться от источника с большим уровнем напряжения.The low-noise mode of operation of the electric power plant consists in supplying consumers with energy from a static direct
Аварийный режим работы электроэнергетической установки заключается в снабжении потребителей энергией от вспомогательной дизель-генераторной установки 12. Аварийный режим может быть использован в случае выхода из строя главного теплового двигателя 1 и статического источника постоянного тока 13. Данный режим работы отличается небольшими частотами вращения гребного винта 5 и незначительным потреблением электроэнергии для питания ПСН 14. При этом электрическая энергия от вспомогательной дизель-генераторной установки 12 через коммутационный элемент 10 поступает на шины главного распределительного щита 7 для питания потребителей собственных нужд 14. Через коммутационный элемент 11 электроэнергия поступает для питания электрического преобразователя 6, осуществляющего регулирование выходного напряжения для управления частотой вращения гребных электрических машин 4 и 17 и, как следствие, гребного винта 5.The emergency mode of operation of the electric power plant consists in supplying consumers with energy from the auxiliary
Режим отбора мощности для питания ПСН 14 характеризуется передачей энергии от главного теплового двигателя 1 через вспомогательные электрические гребные машины 4 и 17 (4 или 17), работающие в генераторном режиме, электрический преобразователь 6 - на шины главного распределительного щита 7 для питания потребителей собственных нужд 14 или питания внешних потребителей.The power take-off mode for supplying the
Преимуществом данной электроэнергетической системы является высокая надежность и живучесть, а также большое число возможных вариантов структурных схем для оптимальной работы системы по различным показателям качества. К достоинствам предлагаемой системы также следует отнести улучшение эксплуатационных характеристик электроэнергетической системы, повышение энергетической эффективности и увеличения коэффициента загрузки первичных тепловых двигателей электроэнергетической установки, повышение ресурса элементов системы, улучшение виброшумовых характеристик.The advantage of this electric power system is high reliability and survivability, as well as a large number of possible structural schemes for optimal operation of the system for various quality indicators. The advantages of the proposed system also include improving the operational characteristics of the electric power system, increasing energy efficiency and increasing the load factor of the primary heat engines of the electric power plant, increasing the life of the system elements, improving the noise and noise characteristics.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014127676/11A RU2560198C1 (en) | 2014-07-07 | 2014-07-07 | Electrical generating plant of ship |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014127676/11A RU2560198C1 (en) | 2014-07-07 | 2014-07-07 | Electrical generating plant of ship |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2560198C1 true RU2560198C1 (en) | 2015-08-20 |
Family
ID=53880565
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014127676/11A RU2560198C1 (en) | 2014-07-07 | 2014-07-07 | Electrical generating plant of ship |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2560198C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2640378C2 (en) * | 2016-03-09 | 2017-12-28 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | Electrical power transmission of tractive transport on alternating current |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU132774U1 (en) * | 2013-04-02 | 2013-09-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | SHIP ELECTRIC POWER PLANT |
RU2498926C1 (en) * | 2012-04-06 | 2013-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ "СЭС") | High tonnage ship electric plant |
-
2014
- 2014-07-07 RU RU2014127676/11A patent/RU2560198C1/en active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2498926C1 (en) * | 2012-04-06 | 2013-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ "СЭС") | High tonnage ship electric plant |
RU132774U1 (en) * | 2013-04-02 | 2013-09-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | SHIP ELECTRIC POWER PLANT |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2640378C2 (en) * | 2016-03-09 | 2017-12-28 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | Electrical power transmission of tractive transport on alternating current |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2553530C2 (en) | Propulsion system | |
ES2792077T3 (en) | Electrical power management system of a ship | |
JP2010070185A (en) | System and method for providing uninterruptible power supply to ship-service bus of large-sized marine vessel | |
CN113056853B (en) | Energy supply system for wading facilities | |
CN102530219B (en) | Electric propulsion system | |
JP2013035297A (en) | Marine propulsion system | |
CN111409807A (en) | Diesel-electric hybrid electric propulsion system for ship alternating current-direct current networking | |
CN105416549A (en) | Diesel-electricity hybrid power system based on permanent magnet motor | |
JP2012229007A (en) | Ship propulsion system | |
RU2560198C1 (en) | Electrical generating plant of ship | |
KR20190091881A (en) | Hybrid propulsion system for small ships using PTO of main engines | |
CN105253280A (en) | Electric-driven ship | |
RU2498926C1 (en) | High tonnage ship electric plant | |
CN216508978U (en) | Unmanned ship direct current network deployment electric propulsion system | |
RU2658759C1 (en) | Propulsion electric power plant | |
CN206255178U (en) | Multi-functional ship direct current networking electric propulsion system | |
RU2756141C1 (en) | Propulsion electric unit | |
CN205273825U (en) | It is propulsive because permanent -magnet machine's firewood electricity hybrid power system alone | |
JP6298967B2 (en) | Frequency converter for electric propulsion ship and electric propulsion ship | |
RU2693745C1 (en) | Electric power plant of vessel with electric propulsion system | |
CN218431697U (en) | High-power direct current hybrid system and ship | |
CN206060230U (en) | Electrical Propulsion Ship integrated power system | |
CN205837158U (en) | A kind of AC power propulsion system for tug, anchor-handling and supply vessel | |
RU2765022C1 (en) | Electric propulsion installation with double dc buses | |
CN206255176U (en) | Ship direct current networking electric propulsion system with wind energy and solar power generation |