Transcript BRODSKI ELEKTRIČNI UREĐAJI

BRODSKI ENERGETSKI
SUSTAVI
mr.sc.Marijan Gržan dipl.ing
1. Uvod
• Skup objekata kojima se ostvaruje
proizvodnja , prijenos i potrošnja el.
energije zove se električna oprema.
Električna oprema se dijeli u
više skupina:
• izvori el. Energije
• transformatori za rasvjetu i snagu
• sklopni uređaji , te uređaji za razdiobu i
prijenos el.energije
• sve vrste elektro motornih pogona
• električni porivni uređaji
• uređaji brodske instrumentacije
Brodski energetski sustav sastoji se
od dva dijela:
• glavni pogonski sustav koji osigurava
plovidbu
• pomoćni brodski sustav koji osigurava
ostale procese na brodu
Elektro energetski sustav obuhvaća
Elektroenergetska postrojenja
PROIZVODNJA
RASKLOP
RASPODJELA
POTROŠNJA
PROIZVODNJA:
• El. Centrala
- više generatora( glavni, osovinski, lučki itd)
- svi regulacijski , mjerni i zaštitni uređaji
RASKLOP I RASPODJELA:
• Sadrži sve elemente potrebne za
distribuciju energije trošilima sa
zahtijevanim iznosima napona, i
frekvencija
POTROŠNJA:
• El.motori
• Svjetlosna trošila
• Toplinska trošila
• Uređaji veze
• Uređaji za navigaciju
2. Zahtjevi za brodske el.uređaje i
sigurnost na brodu
• Zahtjevi sa obzirom na materijal ( materijali koji ne gore
•
•
, otporni na utjecaje mora i sl.)
Zahtjevi s obzirom na klimatske i pogonske uvjete (
temperatura , vlaga, nečistoće u zraku , mehanički
utjecaji)
Zahtjevi s obzirom na koroziju
3. PROIZVODNJA EL.ENERGIJE
• Proizvodnja mora biti prilagođena
potrošnji
• Pri pretvorbi energije gubitci moraju biti
što manji
• Brod mora imati takvo skladište primarne
energije da je zajamčena proizvodnja el.
energije
Osnovni izvori el.energije na brodu
• Akumulatorske baterije za brodove sa
malom potrošnjom
• Jedan ili više diesel motora s
el.generatorima
• Plinske ili parne turbine s
turbogeneratorom
IZBOR VRSTA STRUJE I IZNOSI
NAPONA
• trofazni sustav napona ( 380 V ili 440 V)-
najviši dopušteni 500 V za sustave snage i
250 V za sustave rasvjete , grijanja
• Frekvencija 50 ili 60 Hz
• Istosmjerni 12 i 24 V
• Izmjenična jednofazna 24 i 42 V
IZVORI EL.ENERGIJE
• Primarni galvanski članci ( baterije bez
naknadnog punjenja)
• Akumulatori
• Električni generatori ( istosmjerni ili
izmjenični)
AKUMULATORI- prednosti
• Spajanjem ćelija u bateriju (serijski spoj
veći napon –paralelni veća struja )
• Mali unutarnji otpor – napon se malo
mijenja promjenom opterećenja
• Punjenje je moguće
ELEKTRIČNI GENERATORI
• Istosmjerni-
•
- kao glavni izvor za napajanje istosmjernom strujom
- kao izvor el.energije u slučaju nužde
- u kombinaciji motor-generator za punjenje akumulatora
- kao izvor za napajanje istosmjernih motora
Izmjenični s obzirom na vrst uzbude
- generatori sa istosmjernim uzbudnikom
- generatori sa statičkom uzbudom
- generatori sa rotirajućim izmjeničnim uzbudnikom
ODREĐIVANJE SNAGE BRODSKE
CENTRALE
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Veličina , vrsta, i namjena broda
Vrsta i snaga pogona broda
Vrsta pogona za pomoćne i palubne strojeve
Vrsta tereta
Udobnost posade i putnika
Područje eksploatacije i kretanja broda
Standardna rješenja ili posebni zahtjevi
Vrsta struje i visina napona
Stupanj automatizacije
TROŠILA EL:ENERGIJE -podjela
• Grupa uređaja za palubnu službu i sigurnost
•
•
•
•
broda ( kormilarski i navigacijski uređaji , vitla ,
protupožarni uređaji reflektori , radiostanica )
Grupa za manipulaciju teretom ( teretna vitla i
dizalice , te rashladni uređaji za teret)
Grupa pomoćnih uređaja za glavni motor ( uređaji
za ukrcaj goriva maziva i vode te ventilatori za
strojarnicu i kotlovnicu)
Grupa za standard posade i putnika ( ventilacija ,
klima , kuhinje , frižideri za namirnice , hidrofori)
Grupa rasvjete
IZVORI EL: ENERGIJE ZA SLUČAJ
NUŽNOSTI
• Izvori su : dizelgeneratori ili aku baterije koji omogućuju
•
napajanje svih trošila neophodnih za slučaj nužnosti
Ova trošila su:
- rasvjeta za slučaj nužnosti( mjesta ukrcavanja u
čamce, izlazi iz prostorija, strojarnica, upravljački
pultovi, protivpožarni sustavi medicinske prostorije)
- pozicijske svjetiljke
- radiooprema i navigacijska oprema
- sredstva unutarnje veze
- sustav dojave požara
- svjetiljke za dnevnu signalizaciju
- kaljužne pumpe
AUTOMATIZACIJA I INFORMATIKA
NA BRODU
• Sustavi vođenja broda ( plovidba broda ,
•
•
•
određivanje položaja , automatsko upravljanje
brodom , izbjegavanje sudara)
Pogonski sustav ( opskrba el.energijom, rad
pomoćnih strojeva , propulziski motori,)
Sustav tereta ( planiranje rada s teretom ,
nadzor nad sigurnosti broda za vrijeme rada sa
teretom)
Ostalo ( navigacija i komunikacije )
AUTOMATSKA PROIZVODNJA
EL.ENERGIJE
• Automatsko reguliranje napona i frekvencije
• Automatsku sihronizaciju i paralelni rad
•
•
•
•
generatora
Automatsku raspodjelu opterećenja između
generatora
Programirano priključenje trošila velike snage
Automatsko pred podmazivanje dizel motora
Automatsko ponovno uključivanje mreže kod
njenog ispadanja iz pogona
4. RAZDIOBA I PRIJENOS EL.
ENERGIJE
• Dvovodni izolirani sustavi
• Dvovodni sustav s jednim polom uzemljenim na
•
•
•
brodski trup
Jednovodni sustav s izoliranim pozitivnim
vodičem i brodskim trupom kao povratnim
vodom
Trovodni sustav s izolirana oba vodiča i
uzemljenim srednjim izoliranim vodičem
Trovodni sustav s izolirana oba vodiča s
brodskim trupom kao povratnim vodom
DVOVODNI IZOLIRANI SUSTAV
• Jednostavno se kontrolira izolacija
• Jednostavno se radio smetnje blokiraju
• Mreža najsigurnija
BRODSKA EL. MREŽA
• Služi za prijenos i razdiobu el.energije od izvora
•
do trošila
Podjela:
ili
mreža snage
mreža rasvjete
mreža sigurnosnog napona
istosmjerna
izmjenična
BRODSKI ELEKTRIČNI SKLOPNI
UREĐAJI
• Sabirnice i neizolirani priključci
• Sklopne ploče
• Razdjelnici
• Sklopni aparati i naprave
• Upravljački uklopni uređaji
SABIRNICE
• Su bakrene trake učvršćene preko izolatora i drugih
•
izolacijskih elemenata. Na njih se priključuju dovodi sa
osnovnih izvora el.energije i odvodi prema glavnoj ploči
Označuju se kao( izmjenična struja):
- L1
žuto
- L2
zeleno
- L3
ljubičasto
- nulti vod sivo
- dozemni vod zeleno i žuto u poprečnim prugama
GLAVNA SKLOPNA PLOĆA
• Središnje je mjesto na koju su priključeni osnovni izvori
•
el. Energije. Ovdje se energija mjeri , kontrolira , i
raspodjeljuje trošilima i uređajima
Značajke modernih GSP su:
- mali prostor za smještaj
- Niži troškovi proizvodnje
- velika otpornost na struje kratkog spoja
- Jednostavna montaža
- dobra preglednost
- velika sigurnost pogonskog osoblja
• Danas se GSP spajaju spojevima sa
paralelnim radom generatora
• Generatori se spajaju na sabirnice koje se
dijele na tri sekcije:
- sekcija važnih trošila
- sekcija manje važnih trošila
- sekcija trošila lučkog pogona
• Sabirnice na mjestu spoja mogu biti
podijeljene
– Ručnim rastavljačem
– Mostom koji se skida
– Automatskim prekidačem
ELEKTRIČNI VODOVI , KABELI, I
KABELSKA MREŽA
• Električni vodovi: skup el. Vodiča izoliranih
•
•
•
međusobno , od trupa i drugih konstruktivnih
dijelova
Izolirani vodovi : upotrebljavaju se za
unutrašnje ožičenje
Kabeli : su izolirani i od vanjskih utjecaja
zaštićeni vodovi ( kod kabela je više naznačena
zaštita od vanjskih utjecaja)
Kabelska mreža : za prijenos informacija
unutar broda
5. POTROŠNJA EL:ENERGIJE NA
BRODU – relativna potrošnja
teretni
trgovački
Putnički
93-95 %
79 – 81 %
74 -76 %
Gospodarsk 2 – 4 %
i uređaji
Rasvjeta
2 -5 %
14 -16 %
11 – 13 %
3–4%
10 – 12 %
Navigacija i
veze
1–2%
1–3%
EMP
Do 1%
BRODSKA RASVJETA
• Su oni dijelovi koji uređaja koji je zadaća osvijetliti sve
•
dijelove broda
Osnovne svjetlosne veličine su :
- kandela (cd) jedinica za jakost svjetlosti
- prostorni kut ( omega)
- svjetlosni tok ( lm) lumeni
- jakost svjetlosti
- rasvjetljenost E (lx)luksi
- svjetlosna iskoristivost
ELEKTRIČNI IZVORI SVJETLOSTI
• Žarulje sa užarenom niti
• Flourescentne cijevi
• Halogene žarulje
•
•
- za mrežni napon
- niskonaponske
- s reflektorskim zrcalom
Žarulje na izboj
Visokotlačne žarulje sa živinim parama
Brodske svjetiljke i reflektore
• Svjetiljke u društvenim prostorijama
• Reflektori
- navigacijski
- signalni
• Suez reflektori
• Morse signalni reflektori
Podjela rasvjetnih mreža na brodu
• Osnovna rasvjeta
- opća rasvjeta
- rasvjeta radnog mjesta
- vanjska rasvjeta
• Rasvjeta za slučaj nužnosti koju napaja
dizel agregat
• Rasvjeta za slučaj nužnosti koju napaja
akumulator
ELEKTRIČNO GRIJANJE
• El.grijanje brodskih prostorija
• Brodska ventilacija
• Provjetravanje
– Prirodno
– Mehaničko
• Klimatizacija broda
• El.predgrijanje goriva
• El.zagrijavanje tankova
Elektromotorni pogoni na brodu
• Veliki značaj za sve režime rada , za sve standardne
•
pogone na brodu( pumpe, kompresori, ventilatori,
dizalice , ispirače , rashladni uređaji)
Podjela
- EMP male i srednje snage ( motori za palubne i
pomoćne strojeve
- EMP velike snage ( motori za pogon propelera)
Ili
- EMP pomoćnih brodskih strojeva i uređaja
- EMP palubnih strojeva
EMP pomoćnih strojeva
• EMP pod palubom tj. svi strojevi i uređaji
na brodu , osim glavnih brodskih strojeva
• Služe pri pogonu glavnih brodskih strojeva
• Broj ovih strojeva ovisi o vrsti broda i
veličini
EMP brodskih pumpi
• Potisne pumpe ( stapne , klipne , vijčane,)
• Turbopumpe ( centrifugalne , radijalne ,
dijagonalne i aksialne)
• Prema korisnicima i namjeni
- pumpe za strojeve i brodske uređaje
- pumpe za brodski teret
- pumpe za brodsku posadu i putnike
EMP ventilatora
• Služe za usisavanje i isisavanje zraka
• Dijelimo ih
- za provjetravanje kotlovnice,
strojarnice
- za ventiliranje skladišta
- za ventiliranje prostorija stanovanja
EMP ostalih pomoćnih strojeva
• Kompresori
• Separatori
• Vodonepropusnih i PP vrata
EMP palubnih strojeva
• EMP za manevar broda
- sidrena vitla, povlačna vitla, vitla za
čamce za spašavanje
- kormilarske uređaje
• EMP
- za teretna vitla , za vitla teških tereta,
okretne dizalice, pomoćna vitla,
jaružala, pogone dizalica
6. ELEKTRIČNI PORIV BRODA
• Je pogon brodskog propelera
elektromotorom
• Primjenjuje se kada je mehanički prijenos
energije od pogonskog stroja do propelera
manje prikladan
• Zastupljen je na specijalnim brodovima:
podmornice , kabel polagači , ledolomci,
bageri, dizalice, ratni brodovi i sl.
TIPOVI električnih poriva
• Potpuno el. Propulzija
koristi akumuliranu energiju za pogon.
Javlja se kod malih brodica , podmornica,
• Propulzija sa električnim prijenosom
koristi za pogon el. Energiju iz generatora
• Kombinirana propulzija
Prednosti
• Mogu se odabrati najpovoljnije brzine propelera i pogonskog stroja
•
•
•
•
•
•
•
•
•
jer nema mehaničke veze
Primarni strojevi mogu biti brzohodni nereverzibilni čime se
pojednostavljuje konstrukcija
Udarci i vibracije sa propelera ne prenose se na glavni stroj
Ušteda u masama i dimenzijama primarnih strojeva
Smještaj primarnih strojeva i generatora bilo gdje na brodu
Prekretanje propelera radi se bez promjene smjera vrtnje primarnih
strojeva
Na raspolaganju je ista snaga za pogon naprijed i nazad
Brzina propelera se regulira u većim granicama
Bolje manevarske sposobnosti broda
Jedna osovina propelera može se pogoniti sa više agregata
NEDOSTATCI
• Niža korisnost zbog dvostruke pretvorbe
energije ( mehanička od 0,95-0,98
električna 0,86-0,92)
• Viša cijena, a katkad i veća masa
postrojenja
• Za nadzor i rukovanje potrebni veći broj
visokokvalificiranog osoblja
POTPUNO EL. PROPULZIJA
• Najstariji je el.motorni pogon još od 1839
g.
• Dizel-elmotorna propulzija s mogućnošću
direktnog pogona dizel motorom
• Dizel električna propulzija
Dizel-elmotorna propulzijapodmornice
• Ima jedan ili više diesel motora, istosmjernih
strojeva i aku. bateriju
- diesel motor je spojen preko spojke sa
istosmjernim strojem
- istosmjerni stroj radi kao motor ili
generator
- akumulatorska baterija ili napaja
elektromotor ili se puni istosmjernim strojem
koji radi kao generator
DIESEL ELEKTRIČNA PROPULZIJA
• Ima porivni el.motor dva dizel generatora i
aku bateriju . El motor pokreće propeler
bilo da je u površinskoj ili podvodnoj
vožnji
• Pri tome se motor napaja ili iz aku baterije
ili iz dizel generatora
• Pri manjoj potrošnji tijekom plovidbe puni
se aku baterija
Propulzija sa električnim prijenosom
• Važna primjena na ledolomcima
• Specijalnim brodovima
• Primarni izvor energije može biti motori, turbine
•
ili nuklearno postrojenje
Razlozi manje primjene električne propulzije su :
- kvalitetniji mehanički reduktori
- dobro prekretanje sporohodnih diesel
motora
- primjena propelera sa pokretnim krilima
- nedostatci električnog prijenosa
PODJELA električnog prijenosa za
propulziju
• Prema vrsti primarnog stroja
- diesel električnu ( za motore do 6000 KW
- turbo električnu ( do 45 MW)
• Prema značajkama pogona
- prema učestalosti i brzini prekretanja
- prema opsegu promjene brzine
• Prema vrsti struje
- istosmjerno – istosmjerni ( sastoji se od istosmjernog
generatora i istosmjernog motora)
- izmjenično – istosmjerni ( kombinirani) ( sastoji se od
sinkronog generatora i istosmjernog motora
- izmjenično – izmjenični ( trofazni) od sinkronog generatora i
asihronog propulziskog motora
ZAHTJEVI NA ELEKTRIČNO
PORIVNI SUSTAV
• Dopušteni naponi kod istosmjerne struje su do 500 V
• Električni strojevi moraju stupanj mehaničke zaštite od
•
•
•
•
•
•
najmanje IPX4
Uzbuda ovih strojeva napaja se iz najmanje dva
pretvornika
Hlađenje i ventilacija strojeva mora biti vrlo dobro
izvedena
Podmazivanje ležajeva mora biti sigurno
El.spojke moraju se izvoditi tako da se mogu rastavljati
bez rasklapanja pogonskog stroja ili reduktora
Sustav daljinskog upravljanja izveden je sa zapovjednog
mosta
Mjerenje i signalizacija mora osiguravati stalnu i
neposrednu kontrolu
7. Brodska instrumentacija
• Ovdje se obuhvaća instrumentacijski skup
povezan sa brodskim funkcijama –
navigacijom i izmjenom informacija
• Navigacijski uređaji
• Radar
• Hidroakustični uređaji
• Brodske komunikacije
Navigacijski uređaji
• Prema namjeni
•
•
•
- lučki
- obalni
- oceanski
Prema temeljnom načinu djelovanja
- kooperativni sustavi
- autonomni sustavi
Navigacijskim uređajem određuje se pripadnost pozicije nekom skupu
točaka
- pravac , linija pozicija određena smjerom na objekt
- kružnica, linija pozicija određena konstantnom udaljenošću
- hiperbola stajnica sa stalnom razlikom udaljenosti dviju točaka
Različiti fizikalni principi djelovanja
- inercijski
- hidroakustični
- elektromagnatski valovi
TRADICIONALNA NAVIGACIJSKA
SREDSTVA
• Magnetski kompas
• Giro kompas
• Inercijski navigacijski sustav
• Goniometar
• Hiperbolni sustav
SATELITSKA NAVIGACIJA
• Sustav TRANSIT od 1970 god
• GPS
-
pokriva cijelu zemlju
nema ograničenja broja korisnika
korisnik samo prima
Sustav se sinhronizira na točno GPS
GPS
• Svemirski segment - U šest orbitalnih ravnina pod
kutom 55 stupnjeva prema ekvatoru s vremenom
ophoda oko 12 sati na 20200 km giba se 24 satelita po
četiri u svakoj ravnini. Sustav omogućava na bilo kojoj
točki Zemlje trajni doseg najmanje 5 satelita.
Najzastupljeniji sateliti su serije BLOCK IIa sa
karakteristikama
- masa 840 kg
- životni vijek 7,5 godina
- energetski izvor s oko 7m2 sunčanih baterija
- Vremenska kontrola atomskim satovima
- proizvođač Rockwell International
GPS
• Korisnički segment
- prioritetni korisnici su vojne postrojbe
- točnost civilnih korisnika namjerno
umanjena
- prijemnici su jednofrekvencijski i
dvofrekvencijski
- prijemnici mogu biti s multipleksom ili
višekanalni
GPS
• Kontrolni segment
- nadzor , provjera i upravljanje vrši se iz
zemaljske kontrole mreže
- promatračke stanice prate satelite,
akumuliraju podatke o putanjama i prenose ih u
glavnu bazu gdje se kontroliraju i podešavaju
parametri putanje i satova za sljedeće razdoblje
RADAR
• Treba otkrivati objekte na što manjim
udaljenostima
• Treba postići što veću daljinu otkrivanja
• Dobro razlučivati objekte
• Izbjeći utjecaj smetnji na rad radara
BRODSKE KOMUNIKACIJE
• Unutrašnje – služe za prijenos naredbi ,
potvrdi prijama naredbi, izvješćivanje i
obavješćivanju . Mogu biti dvosmjerne ,
jednosmjerne , žične i bežične
• Vanjske – VHF , MF ,