Более глубокое уменьшение частоты

Принципиально возможно получение еще большей экономии топлива при уменьшении частоты более чем на 5%. Экономия при этом по-прежнему возрастает пропорционально уменьшению частоты. Фирмой "Сименс” на германском судне "Блюменталь" был выполнен эксперимент по снижению частоты в судовой электросети на 10% при одновременном уменьшении напряжения на 5%. Испытания показали, что температуры сред во всех системах оставались практически неизменными, а давления находились в рекомендованных пределах. Масса подаваемого в машинное отделение воздуха уменьшилась на 9%, но избыточное давление сохранялось. Ни у одного электродвигателя температура корпуса не превысила 70%, а температура обмоток была далека от допустимой. Уменьшение потребляемой мощности составило около 20%.

Этот пример показывает, что неиспользуемый в ряде режимов запас производительности судовых механизмов весьма внушителен и не исчерпывается при допускаемом классификационными обществами длительном уменьшении параметров электрической сети.

Однако необходимо заметить, что более глубокое понижение частоты (за пределы, допускаемые Регистром) требует одновременного понижения напряжения в той или иной пропорции для предотвращения термических перегрузок индуктивных потребителей (ЭЭС с характеристикой в данном случае совершенно не подходит). Это в большинстве случаев будет неприемлемо для сетей освещения, устройств электрорадионавигации и некоторых других. При глубоком РПЧ такие потребители должны получать питание от отдельной сети с постоянными частотой и напряжением. Дооборудование судна такой сетью может оказаться экономически целесообразным даже на судне, находящемся в эксплуатации. Однако удобнее все же предусмотреть ее при проектировании и строительстве нового судна.

Тот предел, до которого можно снижать частоту для большинства потребителей, определяется опытным путем и постепенно, понижением частоты за один раз не более чем на 1 Гц и задержкой на каждом шаге на несколько часов. Это следует производить до тех пор, пока рабочие параметры каких-либо технических средств (может быть, даже только одного) не приблизятся к предельно допустимым значениям или к таким значениям, которые, по мнению обслуживающего персонала, нежелательны. Соответствующая частота сети и является предельной для данного типа судна.

Возможность получения разрешения на использование глубокого РПЧ зависит от убедительности доказательства того, что все ЭО и соответствующее механическое оборудование будут безупречно функционировать в новых условиях.

Должны быть составлены протоколы проведения контрольных измерений и испытаний с новыми рабочими характеристиками. Ответственные устройства должны проверяться в присутствии представителя классификационного общества. Все материалы испытаний в виде соответствующих актов и протоколов должны представляться в классификационное общество для рассмотрения и принятия решения о допустимости в определенных условиях эксплуатации при данном значении частоты тока в электрической сети.

Именно так был завершен эксперимент на "Блюментале". На заключительном этапе испытаний на т/х "Х.Эссбергер" были реализованы мероприятия, позволяющие эксплуатировать технические средства при частоте, пониженной на 15%. Основное из них — питание сетей освещения, вискозиметра и электрорадионавигационных устройств от специального преобразователя, заменяющего один из трансформаторовсети освещения. После завершения испытаний было получено официальное разрешение Германского Ллойда на эксплуатацию судов данного типа при пониженной частоте тока.

Организуя использование глубокого РПЧ необходим иметь в виду, что поскольку нагрузка генераторов судовой электростанции при уменьшении частоты также уменьшается, то появляется возможность включения дополнительных потребителей. Следовательно, нужно считаться с тем, что при РПЧ генераторы могут быть нагружены до номинала. При этом крутящий момент может превысить номинальный без превышения номинального тока генератора. Кроме того, за счет возрастания тока возбуждения холостого хода при уменьшении частоты и за счет уменьшения коэффициента мощности могут перегружаться узлы возбуждения. Таким образом, наблюдение за током генератора не всегда достаточно для того, чтобы решить вопрос об отсутствии перегрузки.

В этих условиях с целью уменьшения опасности для генераторов рекомендуется уменьшить уставки срабатывания защиты. Для новых судов, рассчитанных на глубокий РПЧ, следует использовать улучшенную защиту генераторов, применяя температурную защиту статора, ротора и блока возбуждения.

Выводы

1. Анализ результатов теоретических исследований и эксплуатационных испытаний показал, что на морских транспортных судах допустимо и рекомендуется использование электрооборудования при пониженной до 48 Гц частоте тока судовой сети. Во время испытаний не зафиксированы перегрузки электрооборудования, недопустимые изменения режима работы судовых механизмов или срабатывание защиты.

2. Экономия топлива дизель-генераторов за счет уменьшения количества вырабатываемой электроэнергии в РПЧ составляет не менее 2% на 1 % уменьшения частоты, т.е. примерно 8% при работе на частоте 48 Гц. При одновременном с частотой уменьшении напряжения сети экономия достигает 3% на 1% уменьшения частоты.

3. На судах с комплексом ГД—ВРШ—ВГ имеется возможность дополнительной экономии топлива ГД за счет организации РПЧ понижением частоты всего комплекса при одновременном увеличении шага ВРШ. Экономия достигается за счет увеличения пропульсивногокпд.

4. Перевод судового электрооборудования в режим использования при частоте 48 Гц не требует дополнительных материальных затрат.

5. Использование режима более глубокого понижения частоты 10% и более) также возможно и целесообразно при условии одновременного с частотой уменьшения напряжения и стабилизации параметров сети, питающей освещение и электрорадионавигационные устройства.