Здравия желаю, товарищи!
Рад представить Вашему вниманию вторую часть трилогии статей по судовым валогенераторам, которая будет посвящена такой их категории как PTO/RCF.
Первую часть Вы можете прочитать по этой ссылочке:
Что значит РТО и какие режимы работы судовых валогенераторов бывают Вы можете прочесть по этой ссылочке:
А теперь давайте продолжим.
1. Будут цифры.
В предыдущей статье (в первой части) я уже говорил о плюсах применения судовых валогенераторов. И одним из плюсов было то, что, цитирую: "Валогенератор позволяет вырабатывать электроэнергию с низким удельным расходом топлива."
Одним из первых, кому я отправил черновик той статьи для рецензии, был Антон, автор канала для судовых механиков Шарапов Механик. Подписаться на его Ютуб-канал Вы можете по этой ссылочке:
А также в конце моих статей всегда имеется царь-ссылка на весь его медиа-контент.
Первое что он мне ответил: "Почему бы еще не добавить и цифры по расходам для наглядности?"
Я ведь не механик, а уж тем более писатель вообще никакой, хотя написал несколько стихов, которые даже опубликовали в газетах, а также рэп-песню, которую отправил на радио, но ее отказались продюсировать ))) Но я подумал, что Антон плохого не посоветует, поэтому решил поиграться с примерами цифр, показывающих экономичность применения судовых валогенераторов, которые в настоящее время на современных судах можно встретить намного чаще, чем раньше.
Антон, если я где-то ошибусь - надеюсь, что ты меня поправишь в комментариях, но сразу скажу, что цифры я взял тупо из головы для примеров, а не из мануалов как ты советовал. Просто для наглядности принципа экономичности, так что не суди строго )))
2. Энергетические установки.
Подавляющее большинство судов различных классов и назначений имеют две энергетические установки:
- ГЛАВНУЮ, вырабатывающую необходимую механическую энергию для движения судна.
- ВСПОМОГАТЕЛЬНУЮ, обеспечивающую судно электроэнергией, водой и тд.
Перед написанием этой статьи я решил прочитать несколько книг про энергоэффективность судовых энергетических установок на основе ДВС, об их КПД, экономичности. Собрать, так сказать, информацию по теме, материалы для написания статьи.
Эти книги Вы можете найти в библиотеке Антона по ссылочке:
И, хоть я, повторюсь, и не механик, я узнал из этих книг, что КПД механических двигателей зависит от их МОЩНОСТИ. Надеюсь, я все правильно понял из книг и ничего не путаю, если что, товарищи механики, поправьте меня в комментариях.
Как я понял, двигатели вспомогательных ДГ, имея относительно небольшую мощность, значительно уступают по экономичности мощным главным двигателям! Если удельный расход топлива вспомогательных ДГ мощностью 300-500кВт составляет (чисто для примера цифры приведу, не из мануалов, а для наглядности) 250-260 грамм на килоВатт час, то у мощного главного двигателя он будет равен 190-200 грамм на килоВатт час! Я так понял, что именно об этом мне и писал Антон. И кроме того, многие главные двигатели работают на более дешевом тяжелом топливе и, как я еще понял из прочитанных книг, имеют бОльший моторесурс по сравнению со вспомогачами.
Э - экономичность ))) Она налицо!
3. Что за RCF валогенераторы.
Из первой статьи мы уже знаем, что судовые валогенераторы делятся на:
- Валогенераторы с неизменной частотой вращения главного двигателя.
- Валогенераторы с переменной частотой вращения главного двигателя и, соответственно, гребного вала.
Первые, собственно, мы и рассмотрели в статье про валогенераторы GCR. Где используются главные двигатели с винтом регулируемого шага. Как быть с валогенераторами с переменной частотой вращения ГД с винтами фиксированного шага? Ведь несмотря на это, судовую сеть необходимо обеспечить электроэнергией со стабильной частотой тока и напряжения в допустимых пределах.
Да, на судах с винтом фиксированного шага ВФШ использование валогенераторов осложняется, так как частота вращения гребного вала непостоянна. Соответственно, применение таких валогенераторов требует решения задачи по стабилизации частоты тока и напряжения при переменной частоте вращения ГД.
И на валогенераторах RCF такая задача РЕШЕНА!
4. Немецкая компания RENK.
Для стабилизации частоты тока и напряжения генератора при переменной частоте вращения гребного вала, на валогенераторах RCF между гребным валом и валом самого генератора устанавливают специальный механизм, автоматически поддерживающий частоту вращения вала генератора постоянной.
Валогенераторные установки системы RCF были разработаны в тесном сотрудничестве с немецким производителем редукторов RENK, который предложил комплексное решение, включающее гибкую муфту, повышающую передачу, эпициклическую передачу с изменяемым передаточным отношением со встроенным сцеплением, гидравлический насос и двигатель, а также стандартный синхронный генератор переменного тока.
В честь этого немецкого производителя и были названа такая валогенераторная установка:
RENK CONSTANT FREQUENCY (RCF) SHAFT GENERATOR.
И вот как выглядит этот специальный механизм компании RENK, способный автоматически поддерживать частоту вращения вала генератора постоянной:
Как Вы можете видеть, вал генератора присоединен к "солнцу" (солнечной центральной шестерне) эпициклического планетарного редуктора, вращение от коленчатого вала ГД передается на сателлиты планетарки. Благодаря изменению частоты вращения "короны" (внешнего венца эпициклического планетарного редуктора) производится плавное изменение передаточного отношения для того, чтобы поддерживать частоту вращения вала генератора (солнечной шестерни) постоянной при переменной частоте вращения сателлитов. Частоту вращения "короны" регулирует RCF контроллер, который управляет работой гидропривода (гидронасос-гидромотор). Изменяя производительность гидронасоса, RCF контроллер изменяет частоту вращения гидромотора, тем самым изменяя частоту вращения "короны". Именно RCF контроллер является тут регулятором частоты тока и напряжения валогенератора и поддерживает ее постоянной.
Гидронасос гидропривода приводится во вращения также от коленчатого вала ГД через системы шестерен.
5. Преимущество перед GCR.
Благодаря механизму RENK, выходную частоту валогенератора теперь можно было не только поддерживать постоянной в допустимых пределах, но и регулировать ее независимо от частоты вращения гребного вала.
Это не много не мало дает возможность длительной параллельной работы валогенератора со вспомогательными дизель-генераторными установками.
Теперь во время параллельной работы, система управления судовой электростанцией PMS (Power Management System) могла регулировать частоту вращения RCF валогенератора с помощью RCF контроллера и тем самым обеспечивать равномерное распределение нагрузок между параллельно работающими ВГ и вспомогательными ДГ, не вмешиваясь в работу главного двигателя. Это стало огромным преимуществом RCF валогенераторов перед GCR.
Да, стоимость такого механизма RENK не маленькая, но оказалось, что на выхлопе стоимость установки и применения RCF валогенератора была меньше, чем стоимость установки GCR валогенератора с винтом регулируемого шага, без которого невозможно было бы поддерживать частоту гребного вала постоянной. А способность RCF валогенераторов работать в параллели со вспомогательными ДГ повышала энергоэффективность судна. Например, у Вас есть один ГД с ВРШ и с GCR валогенератором на 1000 кВт и три вспомогательных ДГ по 500 кВт каждый. При необходимой нагрузке в 1250 кВт, в ходовом режиме судна Вам бы пришлось запустить все три ВДГ и перейти с валогенератора на них, так как GCR валогенератор не может работать в параллели. Получится, что у Вас в работе и ГД на винт, и все три ДГ, а валогенератор стоит вхолостую.
А теперь представим ту же самую ситуацию, но теперь вместо GCR мы имеем ГД с ВФШ и RCF валогенератором той же мощности 1000 кВт, а также все те же три ВДГ по 500 кВт каждый. Теперь для обеспечения мощности потребителей в 1250 кВт мы можем также оставить в работе RCF валогенератор и запустить параллельно с ним всего лишь ОДИН ВДГ! Да любой старший механик будет рад такому )))
А какая польза нашей зеленой планете в плане сокращения выбросов вредных выхлопных газов, ведь теперь вместо четырех дизелей у нас работают лишь два и мощности хватает для обеспечения потребителей электроэнергией.
6. Использованная литература.
- Советские книги Осокина, Хайдукова и Лейкина по судовым электроэнергетическим установкам, по судовым электростанциям и сетям.
- Книги по СЭУ и ДВС из библиотеки Антона "Шарапов Механик".
- Shaft Generators for the MC and ME Engines. MAN B&W Diesel A/S.
- Wärtsilä Shaft Generator Systems.
- Shaft generators for low speed main engines. MAN Energy Solutions.
- Рассказы нашего второго механика как в его время космические корабли бороздили просторы нашей вселенной.
- Возмущения наших электромехаников о том, что с применением судовых валогенераторов зарплаты у них ни фига не прибавились, а геморроя от работы с ВГ сыпется столько, что только ладошки успевай подставлять (на моем судне целая электрогруппа если что).
7. Полезные ссылки.
Наш телеграм-чат электромехаников:
Царь-ссылка на весь медиа-контент канала ШАРАПОВ МЕХАНИК:
Постскриптум.
Кто-то скажет, что в этой статье написано мало... Но ведь по факту тут много и не напишешь: ГД как ГД, генератор обыкновенный, гребной вал тот же - нового тут только суперредуктор переменного передаточного отношения от немецкой компании RENK ))) О нем и о принципе его работы Вы можете прочитать в его руководстве/мануале.
Постпостскриптум.
Несмотря на возмущения наших электромехаников, за валогенераторами будущее, ведь сейчас идет жестокая гонка за индексом EEDI и за снижением судами вредных выбросов в атмосферу. Не веришь - прочти статью Антона по ссылке:
И валогенераторы, как я уже писал, являются на данный момент наиболее надежным и дешевым способом эту гонку не проиграть!
*****
BRGDS,
Alisher K. Eshimbetov.
Electro-Technical Officer (ETO).