Содержание материала

Электрооборудование судов - обложка

Осокин Б. В., Хайдуков О. П. Электрооборудование судов. Учебник для вузов. — 2-е изд., перераб: и доп. — Москва. Транспорт, 1982.
В книге рассматривается элементная база средств автоматизации судового электрооборудования: полупроводниковые приборы, преобразователи тока, измерительные преобразователи, усилители, исполнительные элементы судовой электроавтоматики. Особое внимание обращается на физические процессы в электрических устройствах, машинах, аппаратах и полупроводниковых приборах, а также на вопросы автоматизации судовых электроэнергетических установок с учетом ближайших перспектив и направлений развития судовой электротехники. Излагаются вопросы теории и эксплуатации судовых электрических станций, электроприводов, гребных электрических установок и других систем судового электрооборудования, а также основы теории электропривода, методы расчета и выбора отдельных элементов электрооборудования.
Книга является учебником для учащихся специальности «Эксплуатация судовых силовых установок» и учебным пособием для учащихся других специальностей высших учебных заведений ММФ. Учебник может быть полезен инженерно- техническим работникам морского, речного, рыбопромыслового и технического флота, занимающимся эксплуатацией судов, а также курсантам и учащимся средних мореходных училищ и судостроительных техникумов.

ВВЕДЕНИЕ

Современные морские суда характеризуются высокой степенью электрификации. На каждые 1000 т водоизмещения приходится в среднем 160 кВт установленной мощности электрооборудования, а на каждые 1000 кВт энергетической установки — 160 кВт генераторной мощности и 480 кВт установленной мощности электрооборудования. На многих типах судов эти показатели значительно выше, а суммарная установленная мощность электрооборудования превосходит мощность главной энергетической установки. Общая установленная мощность электрооборудования на судах отечественного морского флота составляет более 4 млн. кВт. Судовые электрические станции вырабатывают в год около 2 млрд. кВт-ч электроэнергии.
Электрическая энергия используется для управления судном и обеспечения безопасности Мореплавания (в рулевом устройстве, брашпилях, шпилях, электро- и радионавигационных приборах, сигнальных отличительных огнях), обеспечения движения судна (во вспомогательных механизмах машинно-котельного отделения), в грузоподъемных и грузовых устройствах (лебедках, кранах, лифтах, тельферах, топенантных устройствах открытия трюмов, грузовых насосах), в системах, обеспечивающих борьбу за живучесть судна (пожарных и балладно-осушительных насосах, спринклерных и углекислотных системах).
С помощью электроэнергии осуществляются радиосвязь между судами и берегом, внутрисудовая связь и сигнализация. Велико значение электроэнергии для обеспечения нормальных условий жизни судового экипажа (вентиляция, освещение и отопление, нагревательные приборы, санитарные насосы, климатические станции, рефрижераторные установки). На судах повышенной маневренности (ледоколах, судах ледового плавания, буксирах, паромах) установлены гребные электрические двигатели.
Дальнейшее совершенствование морского транспорта основано на развитии комплексной автоматизации, и прежде всего электрификации судов. Работы в области комплексной автоматизации отечественных судов были начаты еще в начале 60-х годов. Опыт эксплуатации первых автоматизированных судов (типов «Краснокамск», «Новгород», «Котовский», «Сестрорецк») и испытания комплекса опытных средств автоматизации отечественного производства, установленных на теплоходе «Светлогорск» (судно типа «Славянск»), легли в основу автоматизации судов в девятой и десятой пятилетках.
В 1970—1980 гг. отечественный морской флот пополнился высокоэкономичными судами, построенными в нашей стране, с комплексной автоматизацией управления судовыми механизмами и системами. Это прежде всего флагманы ледокольного флота атомоходы «Арктика» и «Сибирь» с мощностью паротурбинной установки (ПТУ) 55,2 тыс. кВт, танкеры дедвейтом более 150 тыс. т («Крым»), универсальные суда типов «Николай Жуков» и «Герои панфиловцы», суда типа ро—ро, головное из которых «Капитан Смирнов» имеет газотурбинную установку (ГТУ) мощностью 36,8 тыс. кВт и скорость 25 уз, крупные суда для навалочных грузов типов «Зоя Космодемьянская» и «Капитан Панфилов», контейнеровозы типов «Сестрорецк» и «Александр Фадеев» и др.
Страны СЭВ поставляют нашей стране современные высокоавтоматизированные специализированные суда: ГДР — контейнеровозы типов «Варнемюнде» и «Художник Сарьян»; ПНР — суда типа ро—ро («Скульптор Коненков») рефрижераторные («Николай Коперник»), комбинированные («Маршал Буденный») и др.
На автоматизированных судах установлены системы: дистанционного автоматизированного управления (ДАУ) главным двигателем с мостика и из центрального поста управления (ЦПУ) в машинном отделении; автоматизированного управления судовой электростанцией; автоматического управления работой вспомогательных механизмов и устройств, обслуживающих энергетическую установку; централизованного контроля, сигнализации и регистрации рабочих параметров энергетической установки; автоматизированные общесудовые (пожарные, балластные и др.). Имеются суда с автоматизированным навигационным комплексом, где применены цифровые и аналоговые вычислительные машины.
В зависимости от степени и объема автоматизации судам присваиваются знаки А1 или Α2 Регистра СССР.
При комплексной автоматизации судов сокращается численность судового экипажа, облегчается его работа и повышается производительность труда, улучшаются эксплуатационные характеристики судна, увеличивается период между ремонтами и профилактическими осмотрами, уменьшается вероятность возникновения аварийных ситуаций вследствие улучшения контроля оборудования и навигационной обстановки.
В соответствии с решениями XXVI съезда КПСС предусмотрена широкая программа дальнейшего развития транспорта, в том числе морского. Применение автоматики и новой техники в составе электрооборудования судов будет способствовать выполнению этих задач.
Перспективы развития судового электрооборудования тесно связаны с появлением новых типов судов, энергетических установок и механизмов, ростом мощности судовых энергетических установок (СЭУ) и автоматизацией судов. В связи с этим специалисты, работающие в области электротехники и электрооборудования судов, должны внедрять следующие прогрессивные решения:
применение электроэнергетических систем с повышенной частотой переменного тока (200—400 Гц);
применение гребных электрических установок переменно-постоянного тока, состоящих из синхронных генераторов, кремниевых неуправляемых или управляемых выпрямителей и гребных электродвигателей постоянного тока;
внедрение бесщеточных генераторов — бесконтактных электрических машин с возбудителем переменного тока, энергия которого через полупроводниковые выпрямители, укрепленные на валу и вращающиеся вместе с ним, подается в обмотку возбуждения генератора;
применение установок отбора мощности — утилизационных генераторов и валогенераторов;
создание устройств судовой электрической станции, автоматически организующих процессы генерирования и потребления электроэнергии;
замена традиционных генераторных агрегатов генераторами прямого преобразования тепловой и химической энергии в электрическую (термоэлектрическими, термоэмиссионными, магнитогидродинамическими и электрохимическими);
использование магнитогидрореактивных двигателей для подводных транспортных судов;
создание мощных судовых источников электроэнергии, основанных на явлении сверхпроводимости;
замена кабельных трасс шинопроводами (что уменьшает массу магистральных трасс на 20—30%);
применение тиристорных электроприводов постоянного и переменного тока, обладающих хорошими техническими и эксплуатационными показателями;
замена электромагнитной контактной аппаратуры бесконтактными тиристорными коммутационными устройствами;
замена контактно-релейных устройств защиты судовых источников и потребителей электроэнергии от недопустимых режимов устройствами, основанными на транзисторной электронике и логических элементах;
применение новых термочувствительных полупроводниковых элементов—позисторов для встроенной аппаратуры температурной защиты обмоток электрических машин;
использование средств технического диагностирования и создание систем из небольшого числа типовых унифицированных быстросъемных блоков;
применение гибридных и интегральных схем, интегральных полупроводниковых и больших интегральных схем, оптоэлектронных устройств:
практическое применение сравнительно недавно открытых эффектов — магнито- и акустоэлектроники, магнитооптики, квантовой микроэлектроники и функциональной электроники.