|
|
|
Alegerea generatoarelor si motoarelor primare de antrenare
1 ALEGEREA GENERATOARELOR SINCRONE
Sarcina totala calculata prin metoda tabelara din bilantul energetic, constituie o marime de baza pentru alegerea numarului optim si a puterii generatoarelor instalate in centrala electrica.
Se recomanda ca numarul de tipodimensiuni sa fie minim pentru simplificarea intretinerii, reparatiilor si distributiei sarcinilor intre generatoarele ce functioneaza in paralel.
Alegerea tipului generatoarelor se face functie de posibilitatea de antrenare a acestora
de catre masina primara.
Normele RNR prevad existenta la bord a cel putin un generator de rezerva, care sa poata prelua sarcina in cazul defectarii sau reparatiei unuia dintre generatoarele aflate in functiune. La bord, deasemenea, va trebui sa existe si un generator de avarie cu rolul de a intra in functiune atunci cand centrala electrica este avariata, furnizand energie electrica consumatorilor de importanta vitala pentru mentinerea securitatii navei.
In timpul functionarii, generatoarele se considera ca vor fi incarcate cu o sarcina ce
nu depaseste (70 - 80) % din puterea nominala.
Pentru asigurarea unei puteri de consum optime, in practica se utilizeaza doua metode:
- functionarea in paralel a unui numar corespunzator de generatoare;
- deconectarea consumatorilor neesentiali, in trepte, cand sarcina depaseste anumite valori.
Alegerea puterii centralei electrice navale se face tinand seama de crearea unor conditii optime de exploatare. Acestea sunt:
- generatoarele electrice sa functioneze la putere nominala cu o variatie de maxim 10% ;
- numarul si puterea generatoarelor trebuie astfel alese incat in toate regimurile de functionare sa fie incarcate cu (70-80) % din puterea nominala. Generatoarele sunt incarcate sub puterea nominala pentru a putea prelua socurile de curent in cazul cand puterea centralei este apropiata de cea a consumatorilor;
- nu se admit incarcari de 30% sau mai mici;
- turatia generatoarelor se va mentine constanta astfel incat frecventa retelei sa nu aiba variatii mai mari de ± 0,2 [Hz] fata, de cea nominala.
Pentru mentinerea tensiunii intre valorile admisibile se folosesc regulatoare automate de tensiune (in acest caz de tip TUR). Asigurarea incarcarii generatoarelor ,intre limitele 30 % minim pana la (70-80)% maxim, se face cupland generatoarele in paralel sau prin decuplarea acestora.
Mentinerea constanta a turatiei, implicit a frecventei, cade in sarcina regulatorului automat de turatie.
Calculul de alegere a generatoarelor se rezuma la determinarea puterii acestora pe baza bilantului energetic.
Din bilantul energetic se considera cel mai incarcat regim de functionare, respectiv regimul de stationare cu operatiuni de incarcare.
Tinand cont de caderea de tensiune din retea
U=5%
de coeficientul de simultaneitate global ai regimului considerat K=0,4 si de factorul de putere
cosφ=0,8
se determina puterea totala a regimului
Avand in vedere cerinta de incarcare a generatoarelor de maxim (70-80)% din sarcina nominala, se determina puterea generatoarelor in functie de acest regim:
Se adopta doua generatoare de 500 [Kw].
De obicei, la bordul navelor se prevede posibilitatea montarii de consumatori suplimentari, in functie de necesitati. in acest scop, RNR prevede o rezerva a puterii centralei de puterea generatoarelor astfel alese va fi majorata cu o valoare cuprinsa intre 15 si 30%. in proiect s-a prevazut, o majorare a puterii centralei cu 25% rezultand puterea centralei respectiv a generatoarelor instalate la bord
Puterea adoptata in acest caz este de 1500 [Kw], putere furnizata de doua generatoare
de 750 [Kw] ce functioneaza in paralel. Puterea aparenta, la un factor general de putere 0,8 , este
Puterea aparenta a unui generator va fi
relatie in care Si este puterea generatoarelor in functiune, iar S este puterea unui generator, considerand ca in cel mai incarcat regim functioneaza doua generatoare in paralel.
In conformitate cu afirmatiile anterioare se aleg, ca surse de energie electrica la bordul navei, trei generatoare dintre care doua vor functiona, in functie de necesitati, in paralel pentru a acoperi puterea ceruta de consumatori si unul de rezerva.
Generatoarele alese sunt de tip GEN 940-1500. Sunt generatoare sincrone cu autoexcitatie, la turatia de 1500 [rot/min] si sunt antrenate cu motoare cu ardere interna diesel tip MB 820 Bb furnizate de uzina "Faur Bucuresti' (vezi 'Masini electrice rotative fabricate in Romania' de dr. ing. Constantin Raduti si dr. ing. Eugen Nicolescu).
Marimile specifice generatoarelor sunt date de catre fabricant. Cheltuielile de exploatare (Cex) pentru producerea energiei electrice timp de o ora, la sarcina totala a generatoarelor, se compune din cheltuielile independente de sarcina generatoarelor (Ci) si cheltuieli pentru combustibil si lubrifianti.
Cheltuielile se pot scrie sub forma:
unde k este un coeficient ce se determina din diagrama de sarcina a diesel-generatorului.
Cheltuielile de exploatare devin:
obtinandu-se astfel costul unui Kwh
Dupa cum reiese din bilantul energetic si din calculele facute anterior, generatoarele
trebuie sa acopere pe langa varful de sarcina al regimului de functionare si pierderile de putere din reteaua de distributie a navei. Puterea astfel obtinuta este puterea ce trebuie acoperita de generatoare.
Pierderea de putere in reteaua de distributie a navei este marime variabila in functie de regimul de functionare a navei. Producerea de, putere trebuie sa se faca, indiferent de regimul de functionare in care se afla nava, cat mai economic.
La toate motoarele de actionare a generatoarelor, consumul economic de combustibil pe Kwh se gaseste in domeniul 3/4 din sarcina, randamentul generatoarelor fiind maxim in acest interval. De aceasta afirmatie se va tine cont la realizarea fiecarei stari de exploatare a navei , astfel incat agregatele sa fie cat mai bine utilizate.
La aceste conditii de ordin economic se mai adauga si cerintele cu privire la siguranta de exploatare a navei ce sunt stabilite de diferite prescriptii, de regula cele referitoare la serviciul asigurat prin defectarea unui generator, conditie indeplinita in cadrul acestui proiect prin prevederea unui generator de rezerva de acelasi tip cu cele aflate in functiune
Solicitarea centralei electrice de agregatele in functiune indicata de factorul de incarcare in toate regimurile de lucru. Acest factor se determina cu relatia:
unde St constituie puterea totala aparenta a consumatorilor aflati in functiune in regimul
considerat iarSnG reprezinta puterea aparenta a generatoarelor in lucru, in acelasi regim.
2 ALEGEREA MOTOARELOR PRIMARE DE ANTRENARE
Ca motoare primare pentru actionarea generatoarelor sincrone de la bordul navelor se
folosesc turbine cu abur, turbine cu gaz si cu ardere interna deoarece prezinta urmatoarele
avantaje:
- se pornesc usor;
- au randamentul ridicat;
- au gabaritul relativ redus.
Au insa dezavantajul ca nu pot fi incarcate peste sarcina nominala decat cu un procent redus de circa 10%.
Motoarele primare trebuie sa functioneze fara a produce vibratii daunatoare.
Deasemenea, pentru ca tensiunea si frecventa curentului produs de generatoare sa fie
mentinute constante la variatii bruste de sarcina, motoarele primare trebuie sa aiba o putere suficienta pentru antrenarea generatorului atat la sarcina nominala cat si la suprasarcina admisibila pentru generator.
Motorul va fi prevazut cu regulator automat de tensiune.
Variatiile de turatie admise sunt de cel mult 6,5% din turatia nominala la puteri ale
motorului mai mici de 80 CP si de cel mult 4,5% pentru puteri mai mari. La conectarea
instantanee a sarcinii totale se admite o variatie de maxim 20%.
Timpul necesar pentru atingerea unei alte turatii stabilizate trebuie sa fie de cel mult 5
[sec].
In cazul functionarii generatoarelor in paralel, sarcina trebuie sa se repartizeze intre
acestea proportional cu puterea fiecarui generator, cu o precizie mai buna de 10% fata de
puterea nominala a generatorului considerat, in cazul variatiei sarcinii totale in limitele (20-100)%.
Motoarele de antrenare ale generatoarelor se aleg cunosc randamentul si puterea Pn [Kw] fiecarui generator al centralei.
Stiind
rezulta
Puterea de cuplare care este absorbita
Se va alege un motor diesel tip MB 820 Bb cu urmatoarele caracteristici tehnice:
- putere nominala Pn [Cp] - 1200 ;
- turatie nominala n[rot/min]- 1500;
- variatia turatiei la modificarea cu 100% a sarcinii- 4 ;
- variatia tensiunii la modificarea cu 100% a sarcinii- 2%.
