Условия работы, особенности конструкции судовых электрических машин
(для самостоятельной проработки)
Современные суда характеризуются высокой степенью электрификации, а самыми многочисленными элементами судового электрооборудования являются судовые электрические машины (СЭМ). Они являются и источниками электроэнергии на судне, и основными ее потребителями, приводящими в движение большое количество различных судовых механизмов, к которым относятся насосы, вентиляторы, грузоподьемные и якорно — швартовные устройства, средства активного управления движением судна и т.д.
Мощность многих судовых механизмов составляет сотни киловатт и имеет тенденцию к дальнейшему увеличению. В частности, значительную мощность (до тысячи киловатт и выше) имеют средства активного управления движением судна – крыльчатые движители, подруливающие устройства, гребные электродвигатели и т. д. Поэтому должны быть изучены проблемы работы таких мощных потребителей при питании их от судовых автономных источников электроэнергии соизмеримой мощности. Особенно это касается короткозамкнутых асинхронных электродвигателей.
Электрические машины на судне работают в значительно более тяжелых условиях, чем в береговых промышленных установках. Объясняется это тем, что судно является мореходным сооружением и электрические машины подвержены воздействию повышенной вибрации и сотрясениям, периодическим наклонам при кренах и дифферентах, вызываемых качкой судна. Кроме того, электрические машины на судне работают в условиях высокой влажности воздуха, наличия паров нефтепродуктов и масел, высокой окружающей температуры и ее резкими перепадами. Характерным для судов является также возможность попадания брызг и заливания морской водой электрических машин.
По указанным причинам СЭМ должны обладать повышенной ударостойкостью, высокой эксплуатационной надежностью, быть малошумными, иметь малые габариты и массу, а их изоляция должна обладать повышенной влаго — , водо — и маслостойкостью.
Требованиями Морского регистра Украины установлено, что СЭМ должны надежно работать при:
— длительном крене судна до 15° и дифференте до 10°;
— бортовой качке до 22,5°;
— относительной влажности воздуха 75% ± 3% и температуре 45°С ± 2°С или при 80% ± 3% и 40°С ± 2°С, или при 95% ± 3% и 25°С ± 2°С;
— температуре окружающего воздуха от -40 до +45°С, в тропиках до +50°С;
— в условиях вибрации с частотой от 5 до 60 Гц и амплитудой 1,0мм;
— периодических ударных нагрузках с ускорением 3g при частоте от 4 до 80 ударов в минуту.
Серийные машины общепромышленного назначения обычно не удовлетворяют этим требованиям, поэтому электромашиностроительные заводы разрабатывают и изготовляют специальные серии судовых электрических машин.
С целью защиты обслуживающего персонала от соприкосновения с токоведущими или движущимися частями, находящимися внутри корпуса машины, а также защиты от попадания внутрь посторонних твердых тел и воды корпуса СЭМ в зависимости от условий имеют различные степени защиты. Условное обозначение степени защиты содержит данные в следующей последовательности:
— буквенная часть IP – начальные буквы слов Internation Protection;
— условное цифровое обозначение степени защиты персонала от соприкосновения с токоведущими или движущимися частями и от попадания внутрь посторонних твердых тел;
— условное цифровое обозначение степени защиты от попадания внутрь корпуса воды.
Например, степень защиты IP56 – по первой цифре 5 соответствует полной защите персонала от соприкосновения с вращающимися и токоведущими частями внутри машины, по второй цифре 6 – защита СЭМ, расположенной на палубе судна, при захлестывании морской волной.
По способам охлаждения СЭМ различают: с естественным охлаждением (без вентиляции), с самовентиляцией и с независимым охлаждением. На судах электрические машины с естественным охлаждением применяются редко. Наибольшее распространение получили СЭМ с самовентиляцией внутреннего пространства вентилятором на валу и с самовентиляцией наружной поверхности вентилятором на валу (обдуваемые).
Условное обозначение способа охлаждения содержит данные в следующей последовательности:
— буквенная часть IC – начальные буквы слов International Cooling;
— условное обозначение прописной буквой вида хладоагента (если хладоагент воздух, то это обозначение может быть опущено);
— условное цифровое обозначение устройства цепи для циркуляции хладоагента;
— условное цифровое обозначение способа перемещения хладоагента.
Например, способ охлаждения ICO141 – двигатель, обдуваемый наружным вентилятором, расположенным на валу машины.
Под конструктивным исполнением машины по способу монтажа понимают исполнение составных частей машины относительно элементов крепления (подшипников и концов вала). Способ монтажа определяет, как располагается машина в пространстве на месте установки, способ крепления и сочленение с механизмом.
Условное обозначение конструктивного исполнения по способу монтажа содержит данные в следующей последовательности:
— буквенная часть IM – начальные буквы слов International Mounting;
— условное цифровое обозначение группы конструктивных исполнений;
— условное цифровое обозначение способа монтажа;
— условное цифровое обозначение конца вала.
Например, способ монтажа IM2081 – двигатель на лапах с подшипниковыми щитами, с фланцем на подшипниковом щите, с одним цилиндрическим концом вала.
Мезин Е.К. Судовые электрические машины
Мезин Е.К. Судовые электрические машины
Предисловие
Учебник «Судовые электрические машины» соответствует программе по одноименному курсу в объеме 80 лекционных часов и предназначен для электромеханических факультетов высших учебных заведений Министерства морского флота.¶
Основное внимание в курсе уделено теории электрических машиш, применяемых на судах, вопросам их конструктивного исполнения и эксплуатации. Изложение дается в традиционной последовательности: машины постоянного тока, трансформаторы, синхронные и асинхронные машины. Последовательность изложения отдельных разделов курса в зависимости от учебного плана может быть изменена. Например, после раздела «Судовые трансформаторы» и гл. 12-14 могут рассматриваться «Судовые асинхронные машины», а затем уже «Судовые синхронные машины».¶
Кроме основных видов в учебнике рассматриваются некоторые машины специального назначения, судовые электромашинные преобразователи и коллекторные машины переменного тока; последние чаще находят применение в береговых и портовых установках. В книгу не включены электрические машины, используемые в автоматике и телемеханике; они изучаются по учебной программе «Элементы судовой автоматики».¶
Изложение курса предусматривает знание учащимися смежных дисциплин: теоретических основ электротехники, электрических измерений, электроматериалов. Предполагается также более подробное изучение некоторых вопросов курса судовых электрических машин при прохождении учащимися плавательских практик при курсовом проектировании электрических машин.¶
Судовые электрические машины
Классификация судового оборудования в зависимости от климатических условий района плавания
Соответствующими стандартами установлена следующая классификация судового оборудования в зависимости от климата района плавания:
1. оборудование судов ограниченного района плавания с умеренно холодным кли-
матом ( европейская часть ), обозначаемая буквой М;
2. оборудование судов неограниченного района плавания, обозначаемое буквами ОМ.
Классификация судового оборудования в зависимости от климата района плавания
приведена в таблице В1.
Классификация судового оборудования в зависимости от климата района плавания
| Климатическое исполнение | Обозначения в странах СНГ | Международные обозначения |
| Для районов с умеренным и холодным климатом *( + 40ºС… — 45ºС ) | М | М |
| Для районов с тропическим морским климатом** ( выше + 40ºС ) | Т | Т |
| Для неограниченного района плавания | ОМ | МU |
| Для всех климатических районов на суше и на море | В | W |
| * К этим районам относятся моря и океаны севернее 30º северной широты | ||
| ** К этим районам относятся моря и океаны, расположенные между 30º северной широты и 30º южной широты |
Таким образом, суда неограниченного района плавания ( океанские ), периодически переходящие из северных широт в южные и наоборот, имеют электрооборудование класса ОМ.
Классификация электрооборудования в зависимости от места расположения на судне
Судовое электрооборудование расположено на самых разных пространствах судна и в разных помещениях.
Место расположения электрооборудования определяется видом механизма.
Например, электроприводы палубных механизмов – якорно-швартовных и грузовых устройств, траповых и шлюпочных лебедок, расположены на открытых палубах и подвержены прямому воздействию воды.
Электроприводы механизмов, расположенных в машинном отделении, например, пожарных насосов, насосов, обеспечивающих работу главного двигателя, лишены прямого воздействия воды, но остаются под воздействием остальных неблагоприятных факторов – повышенной влажности, вибрации, ударов и др.
Электрооборудование, расположенное в ЦПУ – разного рода системы управления и контроля, а также главный электрораспределительный щит, работают в наиболее комфортных условиях, т.к. помещение ЦПУ отапливается (или охлаждается, в зависимости от района плавания) и вентилируется.
Условные обозначения категорий размещенияэлектрооборудования на судне приведены в таблице
Категории размещенияэлектрооборудования на судне
| Обозначение категории места | Характеристика места размещения электрооборудования |
| На открытом воздухе | |
| На открытом воздухе или в помещениях, где колебания температу ры и влажности воздуха незначительно отличаются от колебаний на открытом воздухе | |
| В помещениях с естественной вентиляцией без искусственного климата | |
| В отапливаемых или охлаждаемых и вентилируемых помещениях | |
| В помещениях с повышенной влажностью, где возможно длитель- ное наличие воды или частая конденсация влаги на стенах или потолке |
Классификация электрооборудования в зависимости от степени защищенности обслуживающего персонала от соприкосновения с его токоведущими или вращающимися частями и степени защищённости корпуса электрооборудования от попадания внутрь воды
Условные обозначениястепени защищенности обслуживающего персонала от соприкосновения с токоведущими или вращающимися частями электрооборудования, находящегося внутри её корпуса и степени защищённости корпуса электрооборудования от попадания внутрь воды объединены и состоят из латинских букв IP (от первых букв английских слов «International Protection», что означает «Международная система защиты корпуса электрооборудования») и двух последующих цифр.
Первая цифра обозначает степень защищенности обслуживающего персонала от соприкосновения с токоведущими или вращающимися частямиэлектрооборудования.
Цифровые значения степеней такой защиты приведены в таблице
Степени защиты судового электрооборудования от соприкосновения с токоведущими или вращающимися частями
| Первая цифра условного обозначения | Степень защиты |
| специальная защита отсутствует | |
| от проникновения внутрь корпуса большого участка поверхности человеческого тела, например, руки, и от проникновения твёрдых тел размером свыше 50 мм | |
| от проникновения внутрь корпуса пальцев или предметов длиной не более 80 мм и твердых тел размером свыше 12 мм | |
| от проникновения внутрь корпуса инструментов , проволоки и др. предметов диаметром или толщиной более 2,5 мм и от проникно- вения твердых тел размером более 1,0 мм | |
| от проникновения внутрь корпуса проволоки и твёрдых тел разме- ром более 1,0 мм | |
| проникновение внутрь корпуса пыли не предотвращено полностью , однако количество попавшей пыли не должно нарушить работу изделия | |
| проникновение пыли предотвращено полностью |
Вторая цифра обозначает степень защищенности электрооборудованияот попадания внутрь воды. Цифровые значения степеней такой защиты приведены в таблице
Степень защищенности электрооборудованияот попадания внутрь воды
| Вторая циф- ра условно- го обозначе- ния | Степень защиты | Название исполнения кор пуса электрооборудова- ния |
| защита отсутствует | открытое | |
| от капель воды, падающих вертикально | каплезащищённое | |
| от капель воды при наклоне оболочки до 15º | каплезащищённое | |
| от дождя, падающего под углом 60º к вертикали | брызгозащищённое | |
| от брызг, попадающих на корпус под лю бым углом | брызгозащищённое | |
| от водяных струй, попадающих на кор- пус под любым углом | брызгозащищённое | |
| от волн воды | водозащищённое | |
| при погружении в воду: вода не должна попасть внутрь корпуса в количестве, достаточном для повреждения изделия, при определённых стандартами значениях давления воды и времени нахождения под водой | погружное ( герме- тичное ) | |
| то же, что и в п.7, но при длительном погру- жении в воду: | погружное ( герме- тичное ) |
Правила классификации и постройки морских и речных судов (Регистр) устанавливают зависимость степени защищённости электрооборудования от типа судовых помещений. Эта зависимость приведена в таблице
Зависимость степени защищённости электрооборудования от типа судовых помещений
| №№ | Тип судового помещения | Характеристика помещения | Степень защиты |
| Помещение главного распределительного щита | Сухое отапливаемое | IP00 | |
| Жилые, общественные и служебные помеще ния и относящиеся к ним коридоры, вестибюли, трапы, кроме перечисленных ниже | Сухие | IP20 | |
| Каюты, салоны, детские комнаты и т.п. на пасса жирских судах | Сухие | IP30 | |
| Умывальные, туалетные, гальюны, раздеваль- ные, камбузы, сушильные, провизионные кладо- вые и т.п. | С повышенной влажностью | IP44 | |
| Бани, душевые, ванные, прачечные, посудомоеч ные, заготовительные, по обработке продуктов промысла и лова | Особо сырые | IP55 | |
| Кладовые: шкиперские, прозодежды, запчастей, мастерских, фонарные, малярные, а также там- буры и коридоры, примыкающие к этим помеще ниям | Влажные | IP23 | |
| Закрытые рулевые, штурманские, радио- и трансляционные рубки и т.п. | Сухие | IP22 | |
| Аварийных дизель-генераторов и пожарных насосов | С повышенной влажностью | IP23 | |
| Специальные электрические | Сухие, при возмож- ности отапливаемые | IP10 | |
| Помещения машинные, котельные и электриче- ского оборудования | С повышенной влажностью | IP23 | |
| Холодильных машин, рулевых машин, агрегат- ные для палубных механизмов, насосные на сухогрузных судах | С повышенной влажностью | IP23 | |
| Места, где может скапливаться негорючая пыль ( трюма, склады и т.п. ) | Особо сырые | IP55 | |
| Открытые палубы | Заливаемые водой | IP56 | |
| Помещения и пространства, где оборудование работает под водой | Затопляемые | IP68 | |
| Помещения с горючей пылью, угрожающей взрывом | Опасные | IP68 |
В зависимости от особых условий эксплуатации, дополняющих перечисленные выше, могут использоваться и иные буквенные обозначения исполнение корпусов судового электрооборудования. Эти обозначения приведены в таблице
