Курсовая работа: Проектирование судовых электрических сетей СК-2000

Проектирование судовых электрических сетей СК-2000

Введение

Исходные данные

Проектирование судовых электрических сетей т/х толкач- буксир пр. № Р-18А мощностью 1320 л.с.

Потребители:

Табл. 1

Проект судна: СК-2000.

Основные показатели

Тип судна: Сухогрузный теплоход-площадка толкач, с кормовым расположением МО, палубной надстройки, рулевой рубки, с грузовым бункером на главной палубе.

Назначение судна: Перевозка навалочных грузов, контейнеров и техники, не боящихся подмочки, и толкание барж до 3000 т.

Класс Речного Регистра: «Р1», «2А».

Размеры судна габаритные: Длина - 72,95. Ширина - 14,9. Высота борта - 2,2

1. Общие сведения о судовых электрических сетях

1.1 Классификация судовых электрических сетей

Электрические сети предназначены для распределения и передачи электроэнергии и состоят из электрораспределительных щитов и линий электропередачи. Электрические сети подразделяют на силовые, аварийные и приемников.

Силовая электрическая сеть предназначена для распределения электроэнергии на участках от ГРЩ до приемников или преобразователей электроэнергии. Различают следующие типы силовых электрических сетей: фидерную, магистральную и магистрально-фидерную.

Фидерная сеть более надежна по сравнению с магистральной, так как при повреждении любого фидера лишается питания отдельный приемник или группа приемников, в то время как при повреждении магистральной линии прекращается питание всех приемников или части их (в зависимости от места повреждения линии).

Вместе с тем фидерная сеть имеет увеличенную массу по сравнению с магистральной. Ее применяют для питания отдельных ответственных приемников или групп приемников (например, рулевого и якорного устройств, механизмов СЭУ).

Магистральную сеть используют в основном для питания неответственных приемников (например, сети освещения). При этом к одной линии электропередачи (магистрали) подключают светильники и розетки в нескольких смежных помещениях.

Магистрально-фидерная сеть соединяет достоинства и недостатки фидерной и магистральной сетей.

Выбор того или иного типа силовой сети зависит от ряда факторов, среди которых наиболее существенными являются назначение судна, мощность его электроэнергетической системы, а также количество и распределение приемников электроэнергии.

Аварийная электрическая сеть предназначена для распределения электроэнергии на участке от АРЩ до приемников, перечень которых определен Правилами Регистра.

Электрическая сеть приемников предназначена для распределения электроэнергии от определенного распределительного щита или преобразователя электроэнергии до одноименных приемников. К таким сетям относят сети основного освещения, аварийного освещения, переносного освещения, сеть установок слабого тока, сеть радиотрансляции и др.

Сеть основного освещения применяется для снабжения электроэнергией осветительных приборов и получает питание, как правило, от электрораспределительных щитов различного назначения: наружного освещения, освещения МО, служебных и пассажирских помещений и др.

1.2 Требования правил Речного Регистра к судовым электрическим сетям

Обеспечение бесперебойной подачи электроэнергии на всех режимах работы судна с сохранением постоянного напряжения и частоты тока на шинах судовой электростанции.

Должны при установившемся режиме обеспечивать +-5% от номинальных параметров, при переходных режимах +-10%.

Время достижения номинальной частоты должно быть не более 5 сек.

Судовые генераторы должны выдерживать 50% перегрузку переменного тока 120 сек., постоянного тока 15 сек.

Генераторы должны иметь при параллельной работе реле обратного тока и реле обратной мощности, для защиты генератора от перехода в двигательный режим.

Эти требования содержатся в Правилах Регистра и в основном сводятся к следующему:

1. электрическое оборудование на судах должно надежно работать в условиях относительной влажности воздуха 75±3% при температуре +45±2°С или 80±3%

2. конструктивные части электрического оборудования должны изготовляться из материалов, устойчивых к воздействию морской атмосферы.

3. электрическое оборудование должно надежно работать при вибрациях .

4. электрическое оборудование должно надежно работать также при ударах с ускорением ± 5,0 g и частоте в пределах от 40 до 80 ударов в минуту;

5. электрическое оборудование должно безотказно работать при длительном крене судна до 15° и дифференте до 5°,а также при бортовой качке до 22,5°.

и др. требования.

2. Расчет и выбор кабелей для подключения приемников к шинам ГРЩ

Расчет судовых электрических сетей заключается в выборе марки кабеля или провода в зависимости от места его прокладки и в определении необходимой площади поперечного сечения.

Провода и кабели рассчитывают на нагрев и потерю напряжения. Кроме того, провода и кабели должны иметь достаточную механическую прочность, предотвращающую обрыв жил при вибрации и тряске.

Расчет на нагрев. Выбор площади поперечного сечения жилы сводится к выполнению следующих требований:

1. В цепях ответственных устройств жилы кабелей и проводов должны быть многопроволочными и иметь площадь поперечного сечения не менее 1 мм2 каждая.

2. В цепях сигнализации и связи жилы кабелей и проводов должны быть не менее 0,75 мм2.

3. Для переносного оборудования кабели и провода должны быть гибкими и иметь жилы с площадью поперечного сечения не менее 0,75 мм2 каждая.

При протекании по проводу электрического тока в проводе выделяется теплота. В следствие нагревания провода возникает разность температур между ним и окружающей средой. Допустимая предельная температура нагревания проводов определяется долговечностью изоляции и зависит от изоляционных материалов. При повышении температуры нагревания изоляция высыхает, крошится, и кабель или провод быстро выходит из строя. Температура проводов и кабелей согласно нормам должна составлять 60-95°С в зависимости от класса изоляции.

Тепловые расчеты проводов и кабели достаточно трудоемки и имеют невысокую точность, поэтому при проектировании судовых сетей подобные расчеты не проводят, а пользуются специальными таблицами, в которых для температур 60,75,80 и 95°С указаны нормы продолжительных режимов нагрузок кабелей в амперах при температуре окружающей среды 40°С.

Указанной температуре соответствуют нормы длительных, кратковременных и повторно-кратковременных нагрузок в амперах силовых кабелей и проводов.

Расчетные токи кабелей, соединяющих отдельные приемники электроэнергии с распределительными щитами:

При постоянном токе:

Iрасч = (103 * Pном * kз) / Uном * Юном

При трехфазной системе переменного тока:

Iрасч = (103 * Pном * kз) /v3 Uном * cos цном * Юном

При однофазном переменном токе:

Iрасч = (103 * Pном * kз) / Uном * cos цном * Юном

где Pном номинальная мощность на валу двигателя, кВт;

kз - коэффициент загрузки двигателя;

Uном - номинальное напряжение сети, В

cos цном - номинальный коэффициент мощности двигателя;

Юном - к п д двигателя.

Расчетный ток кабеля распределительного щита, питающего группу потребителей:

Для постоянного тока:

Iрасч = kо ? I i

Для переменного тока:

Iрасч = kо v ? Iа 2 + ? Iр 2

Где kо - коэффициент одновременности работы приемников;

I i - ток отдельного приемника;

Iа - активный ток приемника;

Iр - реактивный ток приемника.

Расчетный ток приемников принимают наибольшим с учетом возможной их максимальной загрузки в режимах, предусмотренных таблицей нагрузок.

По значению расчетного тока с учетом продолжительности работы и числа жил кабеля выбирают его площадь сечения.

Выбранный по допустимому току кабель проверяют на потерю напряжения.

Для потребителей:

1. Компрессор, I расч. = 1000*10*0,7/v3*220*0,82=25,5 А

2. Топливный насос , I расч. =1000*2,8*0,7/v3*220*0,8*0,76 = 8,5 А

3. Балластный насос,I расч. = 1000*7*0,8/v3*220*0,86*0,88 = 19,5 А

4. Осушительный насос , I расч. = 1000*7*0,6/v3*220*0,86*0,88 = 14,6 А

5. Пожарный насос, I расч. = 1000*10*0,4/v3*220*0,82*0,88 = 14,5 А

6. Насос питьевой воды , I расч. = 1000*1,8*0,7/ v3*220*0,82*088 = 4,6 А

7. Насос забортной воды , I расч. = 1000*1,8*0,8/v3*220*0,78*0,8= 6 А

8. Котел, I расч. = 1000*3,3*0,3/v3*220*0,69*0,68 = 5,5 А

9. Вентиляция б.т. , I расч = 1000*1*0,8/220*0,79*0,81 = 5,7*3 = 17,1 А

10. Брашпиль , I расч. = 1000*8,5*0,7/v3*220*0,79*0,9 = 21,9 А

11. Шпиль , I расч. = 1000*3,6*0,8/v220*0,88*0,9 = 9,5 А

12. Масляный насос , I расч. = 1000*2,8*0,4/v3*220*0,86*0,88 = 3,9*2=7,8 А

13. Рулевая машина, I расч. = 1000*2,2*0,7/v3*220*0,86*0,88= 5,3*2 = 10,6 А

14. Вентилятор МО, I расч. = 1000*3,2*0,7/v3*220*0,79*0,75 = 9,9 А

15. Вентилятор камбуза, I расч. = 1000*0,5*0,3/220*1*1 = 0,68 А

16. Шлюпочная лебедка, I расч. = 1000*4,4*0,7/v3*220*0,85*0,8= 11,9*2 = 23,8 А

17. Бытовая Э.О., I расч. = 1000*18*0,8/v3*220*1*1= 37,7 А

18. Прожектор , I расч = 1000*1*1/220*1*1= 4,5*3=13,5 А

19. Освещение, I расч = 1000*3*0,4/v3*220*1*1=3,14 А

После проведения расчетов сечения кабеля выбираем его марку.

Выбор марки кабелей, которые предполагается использовать при монтаже электрических сетей, проводится в зависимости от условий, места и способа прокладки того или иного кабеля. При этом необходимо учитывать следующее:

1. На судах внутреннего плавания допускается применение кабелей с медными жилами.

2. При выборе марки кабеля или провода для какого-либо помещения необходимо, чтобы наибольшая допустимая температура для изоляции жилы была не менее чем на 10°С выше температуры окружающей среды в данном помещении.

3. В местах, подверженных воздействию масла или нефтепродуктов, следует применять кабели, имеющие оболочку, стойкую к влиянию окружающей среды. Другие кабели можно прокладывать только в металлических трубах.

4. В местах, где возможны механические повреждения, должны применять кабели, имеющие соответствующую защитную оболочку (например, КНРП, КНРПк, КМПВП и т.д.).Другие кабели нужно защищать специальными кожухами или прокладывать в трубах.

На судах применяются следующие марки кабелей:

1. Для силовых сетей, сетей освещения и цепей управления, сигнализации и межприборных соединений при неподвижной прокладке:

- кабели группы КНР: КНР, КНРЭ, КНРУ, КНРП ( К - кабель, Н - негорючий, Р - в резиновой оболочке, Э - экранированный, в оплетке из медных луженых проволок, У - в усиленной оболочке, П - в оплетке из стальных оцинкованных проволок), также кабели СРМ ( С - в свинцовой оболочке, Р - в резиновой изоляции, М - морской);

2. В сетях телефонной связи, в цепях контроля при неподвижной прокладке кабели группы КНРТ: КНРТ, КНРпТ, КНРЭТ, КНРТЭ, КНРпТЭ, КНРТУ, КНРпТУ, КНРЭТУ, КНРТП, КНРпТП, КНРЭТП ( Т- телефонный, п - с попарно скрученными жилами, Э- с экранированными жилами);