×
20.02.2016
216.014.e925

Результат интеллектуальной деятельности: ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА СУДНА

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002575366
Дата охранного документа
20.02.2016
Аннотация: Изобретение относится к судостроению, в частности к электроэнергетическим установкам судов. Электроэнергетическая установка судна содержит главный первичный тепловой двигатель, преобразователи частоты, гребной электродвигатель, вспомогательный дизель-генератор, согласующий трансформатор, главный распределительный щит, вторичный распределительный щит, автоматические выключатели и потребители собственных нужд. На статоре гребного электродвигателя размещены изолированные друг от друга трехфазные обмотки. Трехфазные обмотки синхронного генератора через автоматические выключатели подключены к входам преобразователей частоты, выходы которых через автоматические выключатели подключены к статорным обмоткам гребного электродвигателя. Вспомогательный дизель-генератор через автоматический выключатель подключен к главному распределительному щиту, который через автоматические выключатели соединен с входом преобразователя частоты. Достигается повышение энергетической эффективности и увеличение коэффициента загрузки первичных тепловых двигателей. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Предложение относится к судостроению, в частности к электроэнергетическим установкам судов как гражданского, так и военно-морского флота для которых необходимо обеспечить питание гребного электродвигателя с широким диапазоном регулирования частоты вращения гребного винта и питание потребителей собственных нужд.

Известна конструкция единой судовой электроэнергетической установки (Григорьев А.В., Ляпидов К.С., Макаров Л.С. Единая электроэнергетическая установка гидрографического судна на базе системы электродвижения переменного тока // Судостроение, 2006, №4, с. 33-34), содержащая первичные тепловые двигатели, с которыми механически соединены синхронные генераторы переменного тока, трехфазные обмотки статора которых подключены к трехфазной линии главного распределительного щита. К шинам трехфазной линии главного распределительного щита подключены потребители собственных нужд и первичные обмотки трансформаторов, к вторичным обмоткам которых подключены входы преобразователей частоты, к выходам которых подключены гребные электродвигатели переменного тока. Недостатком известной установки является то, что гребные электроприводы, которые являются на судах с электродвижением основными потребителями электроэнергии, питаются не напрямую от главного распределительного щита, а через трансформаторы, что снижает К.П.Д. судовой электроэнергетической установки и повышает ее стоимость, массу и габариты. К недостаткам также относится искажение напряжения на шинах главного распределительного щита, вызванное работой преобразователей частоты, так как мощность гребных электроприводов может значительно превышать мощность потребителей собственных нужд.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранная в качестве прототипа судовая электроэнергетическая установка (МПК В 63Н 21/17, В63Н 23/24, Η02J 3/16, патент RU 2458819 (С1), Заявка: 2011107510/11, 25.02.2011, Васин И.М., Сеньков А.П., Токарев Л.Н., Судовая электроэнергетическая установка (варианты)). Известная установка содержит главные первичные тепловые двигатели, главные синхронные генераторы, главный распределительный щит, преобразователи частоты, гребные электродвигатели, аварийный дизель-генератор, аварийный распределительный щит, согласующие трансформаторы и потребители собственных нужд. На статоре каждого главного синхронного генератора размещены несколько изолированных друг от друга трехфазных обмоток, подключенных к раздельным шинам главного распределительного щита к которому также подключены выпрямители каскадных преобразователей частоты и согласующие трансформаторы потребителей собственных нужд. К выходу каскадных многоуровневых преобразователей частоты подключены гребные электродвигатели, а к шинам вторичного распределительного щита подключены аварийный и стояночный дизель-генератор. Технический результат такой конструкции обеспечивает повышение К.П.Д. и надежности судовой установки исключения трансформаторов между линиями главного распределительного щита и преобразователями частоты.

Недостатками известного прототипа является сложная структура системы распределения электроэнергии, сложная схемотехническая реализация преобразователей частоты, а также искажения напряжения на шинах главного распределительного щита вызванные работой преобразователей частоты. К недостаткам известной установки также можно отнести невозможность использования высокочастотного генераторного агрегата, так как шины главного распределительного щита должны быть рассчитаны на напряжение промышленной частоты 50 Гц для последующего питания потребителей собственных нужд.

Предлагаемая электроэнергетическая установка судна может быть построена с использованием высокооборотных безредукторных главных генераторных установок с выходным напряжением повышенной частоты. Электроэнергетическая установка судна помимо выполнения требований эксплуатационного характера позволяет:

обеспечивать потребители собственных нужд электроэнергией от главного первичного теплового двигателя в режимах движения судна;

обеспечивать регулирование частоты вращения гребного винта от вспомогательного теплового двигателя при сохранении питания потребителей собственных нужд обеспечивая швартовный режим и аварийный режим в случае отказа главного теплового двигателя;

обеспечивать большой диапазон регулирования частоты вращения гребного винта на малых частотах вращения без использования главного теплового двигателя;

улучшить массогабаритные характеристики, а также повысить надежность и живучесть энергетической установки;

улучшить виброшумовые характеристики электроэнергетической установки для режима работы при питании от статического источника тока и, как следствие, осуществить снижение шума излучаемого в воду при движении судна;

повысить экономичность энергоустановки и коэффициент загрузки первичных тепловых двигателей тем самым повысив их ресурс эксплуатации.

Описанные преимущества достигаются тем, что для управления гребным электродвигателем используются преобразователи частоты, которые можно использовать и для обеспечения питания мощных электроприводов и потребителей собственных нужд. Структура электроэнергетической установки судна построена таким образом, что для различных режимов работы энергетической установки используются различные варианты соединения элементов структуры таким образом, чтобы помимо выполнения требований технологического процесса между источником энергии и исполнительным агрегатом было минимальное число элементов, а используемый источник энергии загружался под номинальное значение и не работал вхолостую.

Электроэнергетическая установка судна, структурная схема которой представлена на фиг. 1, содержит главный первичный тепловой двигатель 1, механически соединенный с синхронным генератором 2, на статоре которого размещены изолированные друг от друга трехфазные обмотки, преобразователи частоты 3, 4, 5, 6, гребной электродвигатель 7, вспомогательный дизель-генератор 8, согласующий трансформатор 9, главный распределительный щит 10, вторичный распределительный щит 11, автоматические выключатели 12-23 и потребители собственных нужд 24. На статоре гребного электродвигателя 7 размещены изолированные друг от друга трехфазные обмотки, число которых равно числу трехфазных обмоток синхронного генератора 2, причем трехфазные обмотки синхронного генератора 2 через автоматические выключатели 12, 13, 14, 15 подключены к входам преобразователей частоты 3, 4, 5, 6, выходы которых через автоматические выключатели 16, 17, 18, 19 подключены к статорным обмоткам гребного электродвигателя 7. Вспомогательный дизель-генератор 8 через автоматический выключатель 20 подключен к главному распределительному щиту 10, который через автоматические выключатели 21, 22, 23 соединен с входом преобразователя частоты 6, с выходом этого же преобразователя частоты 6 и с первичной обмоткой согласующего трансформатора 9 соответственно, вторичная обмотка которого соединена с вторичным распределительным щитом 11, к которому подключены потребители собственных нужд 24.

Электроэнергетическая установка судна, структурная схема которой представлена на фиг. 2, содержит мощные электродвигатели пожарного насоса 25, осушительного насоса 26, лебедки 27 и прочих мощных потребителей, причем к выходу одного из преобразователей частоты 5 через индивидуальные автоматические выключатели 28, 29, 30 могут быть подключены электродвигатели пожарного насоса 25, осушительного насоса 26, лебедки 27 и прочих мощных потребителей.

Электроэнергетическая установка судна, структурная схема которой представлена на фиг. 3, содержит обратимый преобразователь частоты 31 и статический источник постоянного тока 32, причем к главному распределительному щиту 10 через автоматический выключатель 33 и обратимый преобразователь частоты 31 подключен статический источник постоянного тока 32.

Предлагаемая электроэнергетическая установка судна работает следующим образом. Предлагаемая структура обеспечивает четыре режима работы электроэнергетической установки, отличающихся способом передачи электрической энергии от главного первичного теплового двигателя 1, вспомогательного дизель-генератора 8, статического источника постоянного тока 32 к движителю - гребному электродвигателю 7 и потребителям собственных нужд 24:

режим хода судна;

режим полного хода судна с максимально возможной скоростью;

швартовный или аварийный режим работы;

малошумный режим работы.

Режим хода судна характеризуется снабжением всех потребителей судна гребного электродвигателя 7 и потребителей собственных нужд 24 от главного первичного теплового двигателя 1, выступающего в роли источника энергии. При этом механическая энергия от главного первичного теплового двигателя 1 преобразуется в синхронном генераторе 2 в электрическую энергию и через автоматические выключатели 12-15, преобразователи частоты 3-6, автоматические выключатели 16, 17, 18 поступает для питания гребного электродвигателя 7 и через автоматический выключатель 22, главный распределительный щит 10, автоматический выключатель 23 и согласующий трансформатор 9 для питания вторичного распределительного щита 11 и последующего питания потребителей собственных нужд 24. При необходимости подзарядки статического источника постоянного тока 32 электрическая энергия через автоматический выключатель 33, обратимый преобразователь частоты 31 поступает на его подзарядку. Преобразователи частоты 3, 4, 5 работают согласовано с регулированием параметров частоты, действующего значения и фазы выходного напряжения в зависимости от требуемой частоты вращения гребного электродвигателя 7, преобразователь частоты 6 работает, независимо обеспечивая стабилизацию частоты и действующего значения выходного напряжения питающего потребители, подключенные к шинам главного распределительного щита 10. Данный режим является наиболее частым и продолжительным режимом работы гребной электрической установки. По статистике считается, что самым продолжительным режимом движения судна является его движение со скоростью порядка 70-80% от максимально возможной. Таким образом, в данном режиме предлагается использовать главный генераторный агрегат, состоящий из главного первичного теплового двигателя 1 и синхронного генератора 2 не только для питания гребного электродвигателя 7, но и для снабжения электроэнергией потребителей собственных нужд 24.

В случае необходимости работы мощных электродвигателей во время движения судна, таких как пожарного насоса 25, или осушительного насоса 26, или лебедки 27, либо прочих мощных потребителей один из преобразователей частоты 5 может быть использован в качестве привода одного из этих механизмов. Тогда этот преобразователь частоты 5 отключается автоматическим выключателем 18 от гребного электродвигателя 7 и подключается к электродвигателям пожарного насоса 25, или осушительного насоса 26, или лебедки 27 с помощью автоматических выключателей 28, или 29, или 30 соответственно. Преобразователь частоты 5 работает с регулированием параметров частоты, действующего значения и фазы выходного напряжения в зависимости от требуемой частоты вращения электродвигателя пожарного насоса 25, или осушительного насоса 26, или лебедки 27, либо прочих мощных потребителей.

Режим полного хода судна с максимально возможной скоростью является долевым режимом работы и используется очень редко. Суть этого режима заключается в питании гребного электродвигателя 7 через преобразователи частоты 3, 4, 5, 6, работающие согласованно от главного первичного теплового двигателя 1 и синхронного генератора 2, выступающих в роли источника электроэнергии, при этом автоматические выключатели 12-19 включены, а автоматические выключатели 21, 22 выключены. Потребители собственных нужд 24 получают питание по цепи вспомогательный дизель-генератор 8, автоматический выключатель 20, главный распределительный щит 10, автоматический выключатель 23, согласующий трансформатор 9, вторичный распределительный щит 11 и потребители собственных нужд 24.

Швартовный или аварийный режим работы характеризуется питанием гребного электродвигателя 7 и потребителей собственных нужд 24 от вспомогательного дизель-генератора 8. Швартовный режим характеризуется небольшой частотой вращения и частыми реверсами винта, при этом питание гребного электродвигателя 7 идет по цепи вспомогательный дизель-генератор 8, автоматический выключатель 20, главный распределительный щит 10, автоматический выключатель 21, преобразователь частоты 6, автоматический выключатель 19, гребной электродвигатель 7. При этом потребители собственных нужд 24 получают питание по цепи дизель-генератор 8, автоматический выключатель 20, главный распределительный щит 10, автоматический выключатель 23, согласующий трансформатор 9, вторичный распределительный щит 11 и потребители собственных нужд 24. Аварийный режим работы характеризуется той же комбинацией и соединением элементов в случае выхода из строя главного первичного теплового двигателя 1.

Малошумный режим работы гребной электрической установки судна характеризуется питанием гребного электродвигателя 7 и потребителей собственных нужд 24 от статического источника постоянного тока 32. Данный режим работы отличается небольшими частотами вращения гребного электродвигателя 7 и исключением элементов, создающих посторонние шумы - главного первичного теплового двигателя 1 и вспомогательного дизель-генератора 8. При этом электрическая энергия от статического источника постоянного тока 32 через обратимый преобразователь частоты 31 и автоматический выключатель 33 поступает на шины главного распределительного щита 10 для питания потребителей собственных нужд 24 через автоматический выключатель 23 и согласующий трансформатор 9, а через автоматический выключатель 21, преобразователь частоты 6 и автоматический выключатель 19 для питания гребного электродвигателя 7. Обратимый преобразователь частоты 31 осуществляет стабилизацию частоты и действующего значения выходного напряжения питающего потребители главного распределительного щита 10, а преобразователь частоты 6 работает с регулированием параметров частоты, действующего значения и фазы выходного напряжения в зависимости от требуемой частоты вращения гребного электродвигателя 7.

Предлагаемая электроэнергетическая установка позволяет использовать высокочастотный генераторный агрегат, тем самым уменьшая массогабаритные характеристики всей электроэнергетической системы, а также использовать в качестве преобразователей частоты более простые и обладающие высоким К.П.Д. непосредственные преобразователи частоты.

Преимуществом данной электроэнергетической установки является повышение энергетической эффективности и увеличения коэффициента загрузки первичных тепловых двигателей электроэнергетической установки и, как следствие, экономия топлива, а также повышение ресурса элементов системы. К достоинствам предлагаемой системы также следует отнести простоту структуры, отсутствие искажений напряжения на шинах главного распределительного щита, вызванные работой силовых преобразователей частоты, улучшение массогабаритных и виброшумовых характеристик, а также повышение надежности и живучести электроэнергетической установки.


ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА СУДНА
ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА СУДНА
ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА СУДНА
ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА СУДНА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 101-110 of 179 items.
10.05.2018
№218.016.45b7

Поисковый подводный аппарат и способ его применения

Изобретение относится к области морской техники и может быть использовано для поиска морских объектов. Предложен поисковый подводный аппарат, несущий в качестве полезной нагрузки буи, оборудованные телескопическим поплавком с устройством для плавления льда и выдвижной антенной, оснащенный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650298
Дата охранного документа: 11.04.2018
10.05.2018
№218.016.46a3

Устройство для формирования градиента скорости воздушного потока

Изобретение относится к области аэродинамических испытаний и предназначено для использования в аэродинамических трубах для формирования градиента скорости воздушного потока. Устройство содержит турбулизаторы потока. Турбулизаторы потока состоят из парных элементов, имеющих форму прямоугольных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650429
Дата охранного документа: 13.04.2018
10.05.2018
№218.016.49d6

Противоударное устройство

Изобретение относится к области машиностроения. Устройство содержит корпус и упругий элемент. Упругий элемент выполнен в виде цилиндра, в котором по его образующей изготовлена канавка. Упругий элемент помещен в корпус, выполненный в виде отрезка трубы. Упругий элемент выступает из корпуса, при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002651334
Дата охранного документа: 19.04.2018
10.05.2018
№218.016.49f4

Плавучая буровая установка

Изобретение относится к устройствам для добычи полезных ископаемых, преимущественно на мелководном шельфе и касается вопроса обеспечения автономного перемещения плавучей буровой установки по мелководью. Плавучая буровая установка включает средний и боковые опорные понтоны и расположенную на них...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002651328
Дата охранного документа: 19.04.2018
10.05.2018
№218.016.4bb8

Спасательное устройство для эвакуации персонала морских нефтегазовых сооружений в ледовых условиях

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса обеспечения эвакуации и спасения персонала морских нефтегазовых объектов, работающих в ледовых условиях. Предложено спасательное устройство для эвакуации персонала морских нефтегазовых сооружений в ледовых условиях, содержащее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002651960
Дата охранного документа: 24.04.2018
10.05.2018
№218.016.4d26

Спусковое устройство спасательной шлюпки для эвакуации персонала с морского нефтегазового сооружения в ледовых условиях

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса обеспечения эвакуации и спасения персонала морских нефтегазовых объектов, работающих в ледовых условиях. Предложено спусковое устройство спасательной шлюпки для эвакуации персонала морского нефтегазового сооружения в ледовых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002652366
Дата охранного документа: 25.04.2018
29.05.2018
№218.016.5294

Спасательный плот морского нефтегазового сооружения преимущественно для ледовых условий

Изобретение относится к области судостроения, связанной с вопросами эвакуации персонала с морских нефтегазовых сооружений, работающих на акватории замерзающих морей континентального шельфа. Спасательный плот морского нефтегазового сооружения преимущественно для ледовых условий включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002653909
Дата охранного документа: 15.05.2018
29.05.2018
№218.016.5519

Подводный аппарат-охотник

Изобретение относится к области морской техники и может быть использовано для поиска морских объектов и физического воздействия на них. Подводный аппарат-охотник состоит из головной части, в которой размещаются бортовая система управления и связанная с ней система самонаведения, заряд...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654435
Дата охранного документа: 17.05.2018
29.05.2018
№218.016.5564

Спускоподъемное устройство для пересадки персонала и транспортировки груза на морское сооружение и с него в ледовых условиях

Изобретение относится к области морской техники, связанной с обслуживанием морских сооружений, работающих в ледовых условиях. Спускоподъемное устройство для пересадки персонала и транспортировки груза на морское сооружение и с него в ледовых условиях включает закрепленный на морском сооружении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654268
Дата охранного документа: 17.05.2018
29.05.2018
№218.016.5956

Ледокольное судно (варианты)

Изобретение относится к области судостроения, в частности к ледокольным судам и буксирам, предназначенным для эксплуатации во льдах. Предложено ледокольное судно, в кормовом подзоре которого размещен движительно-рулевой комплекс с установленными на валах гребными движителями, расположенными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002655177
Дата охранного документа: 24.05.2018
Showing 101-110 of 119 items.
29.03.2019
№219.016.ed12

Преобразователь частоты

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники, в частности к преобразователям электрической энергии, построенным по схеме двухзвенных электрических преобразователей частоты. Техническим результатом изобретения является повышение надежности, улучшение функциональности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002682896
Дата охранного документа: 22.03.2019
30.03.2019
№219.016.f939

Преобразователь частоты

Настоящее изобретение относится к области электротехники и силовой электроники, в частности к статическим преобразователям электрической энергии, построенным по схеме двухзвенных электрических преобразователей. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002683247
Дата охранного документа: 27.03.2019
29.04.2019
№219.017.4221

Устройство контроля замыкания фазы на корпус в трехфазных сетях с изолированной нейтралью

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля сопротивления изоляции сетей переменного тока с изолированной нейтралью, находящихся под напряжением. Сущность: устройство содержит трехфазный однополупериодный выпрямитель, выполненный на диодах,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002370782
Дата охранного документа: 20.10.2009
09.05.2019
№219.017.4962

Синхронная электрическая машина с анизотропной магнитной проводимостью ротора

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве синхронного электрического генератора либо двигателя. Технический результат состоит в повышении энергетической эффективности и улучшение массогабаритных характеристик, а также в возможности изготовления ротора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002687080
Дата охранного документа: 07.05.2019
29.05.2019
№219.017.621f

Синхронная электрическая машина с анизотропной магнитной проводимостью ротора

Изобретение относится к области электротехники, в частности к реактивным синхронным электрическим машинам. Технический результат – повышение технологичности изготовления ротора, повышение эффективности работы машины. Синхронная электрическая машина с анизотропной магнитной проводимостью ротора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002689319
Дата охранного документа: 27.05.2019
04.06.2019
№219.017.73c9

Устройство для электропривода судовых крановых механизмов

Изобретение относится к судовым крановым установкам. Устройство для электропривода судовых крановых механизмов содержит электростанцию, два датчика обратной мощности, входы которых подключены к выходным шинам соответствующих генераторов, а выходы соединены с системой управления управляемого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002448035
Дата охранного документа: 20.04.2012
05.07.2019
№219.017.a638

Система управления электродвижительной установкой транспортного средства

Изобретение относится к системам управления электродвижительной установкой транспортного средства. Система управления электродвижительной установкой транспортного средства содержит структурную схему электродвигателя, состоящую из электрической части и механической части, контур управления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002693429
Дата охранного документа: 02.07.2019
05.07.2019
№219.017.a6bd

Способ распределения электроэнергии единой базовой судовой электроэнергетической системы и система для его реализации

Группа изобретений относится к способу и системе распределения электроэнергии единой базовой судовой электроэнергетической системы (ЕБС ЭЭС). Способ заключается в том, что генерируют электроэнергию одного вида, преобразуют часть генерируемой электроэнергии в один из потребляемых видов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002460191
Дата охранного документа: 27.08.2012
06.07.2019
№219.017.a712

Электроэнергетическая установка судна с системой электродвижения

Изобретение относится к судостроению, а именно к электроэнергетическим установкам судов с системами электродвижения как гражданского, так и военно-морского флота. Электроэнергетическая установка судна с системой электродвижения содержит главный первичный тепловой двигатель, систему управления,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002693745
Дата охранного документа: 04.07.2019
10.07.2019
№219.017.a97a

Преобразователь частоты

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники, в частности к статическим электрическим преобразователям энергии, построенным по схеме двухзвенных преобразователей частоты. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и эффективности устройства при его...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002693934
Дата охранного документа: 08.07.2019
+ добавить свой РИД