автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Исследование режимов и разработка метода определения расчётных нагрузок судовых электростанций

На правах рукописи

Карандашов Юрий Сергеевич

«Г

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ И РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСЧЁТНЫХ НАГРУЗОК СУДОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и

системы

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Сангг-Петербург 2004 г.

Работа выполнена в Санкт-Петербургском Морском техническом университете на кафедре электротехники и электрооборудования судов,

Научный руководитель доктор технических наук.

профессор |Ю.Н.Киреев

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Игорь Алексеевич Рябинин,

кандидат технических наук Владимир Ивааович Ратников.

Ведущая организация - ФГУП ЦНИИ Судовой электротехники и технологии.

Защита состоится « » 2004 г. в 14 часов, в Актовом, зале на

заседании специализированного ученого совета Д 212.228.03 по присуждению ученых степеней кандидата технических наук при Санкт-Петербургском Государственном морском техническом университете по адресу: 190008, С-Петербург, улица Лоцманская, д.3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского Государственного морского технического университета.

Автореферат разослан * # " 2004 г.

Ученый секретарь специализированного совета доктор технических наук профессор

А.П.Сеньков

70/ 3

Общая характеристика работы.

Актуальность темы. В современной практике проектирования судовых электроэнергетических систем вопрос правильного определения расчетных нагрузок электростанций решается удовлетворительно для некоторых отдельных проектов, имеющих гладкие графики нагрузки электростанций и мало отличающихся от прототипов. Для остальных проектов значение расчетной нагрузки электростанции либо принимается по согласованию между проектантом, заказчиком и наблюдающими организациями, либо остается неопределенным в течение всего периода проектирования электроэнергетической системы судна. Последнее в наибольшей степени относится к заказам с принципиальными отличиями от прототипа: морским буровым установкам и судам, судам добывающих комплексов, плавкранам и крановым судам, траулерам-рыбозаводам, т.е. к заказам, оснащенным мощными и многочисленными технологическими механизмами, работающими в режимах, создающих кратковременные пики и глубокие провалы на графике нагрузки. Сложность и нерегулярность режимов нагрузок электростанций не позволяет определять расчетные нагрузки простыми методами.

Оптимальный выбор числа и мощности генераторных агрегатов судовых электростанций предоставляет возможность существенной экономии материальных ресурсов, первоначальных капитальных затрат и эксплуатационных расходов. Загрузки генераторных агрегатов электростанций современных судов в длительных режимах эксплуатации существенно ниже оптимальных, что приводит к увеличению удельных расходов топлива на 15 - 20 % по сравнению с оптимальной нагрузкой. Основной причиной неэффективного использования генераторных агрегатов является недостаточно точное определение нагрузок электростанций на стадиях проектирования.

Особую остроту проблема приобретает в связи с большими мощностями современных и тем более перспективных Судов. При проектировании бурового судна пр. 16280 на основании таблиц нагрузок определена комплектация электростанции в составе восьми дизельгенераторов мощностью по 2 МВт. На аналогичном судне фирмы "Раума Реппола" установлены шесть агрегатов такой же мощности, обеспечивающих нагрузки во всех режимах судна без дефицита мощности. Стоимость двух дизельгенераторов с комплектацией и ГИД составляет $ . По данным эксплуатации атомного л/к "Арктика" максимальная загрузка электростанции общесудовых потребителей составляет приблизительно 40% установленной мощности. В составе электростанции ППБУ "Шельф" пять дизельгенераторов мощностью по I МВт. По данным эксплуатации в процессе промышленных испытаний для обеспечения наиболее напряженного режима бурения оптимальной является электростанция в составе трех генераторных агрегатов мощностью по 1 МВт.

И)С. НАЦ, 1/НАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА С. Петербург 200&РК

В составе электростанции морского самоходного плавкрана "Севастополец" два дизельгенератора мощностью по 500 кВт и один дизель генератор мощностью 320 кВт. Максимальная нагрузка электростанции в режиме совмещенного подъема составляет 380 кВт или 78%. При таком коэффициенте загрузки дизельгенератор мощностью 500 кВт работает не более 3% времени кранового режима, остальное время коэффициент загрузки в пределах 0,1 ч 0,45. Вышеизложенное показывает, что проблема определения расчетных нагрузок электростанций на стадии проектирования является актуальной научно-технической задачей.

Цель диссертационной работы заключается в исследовании режимов потребления электроэнергии и разработке научно обоснованного метода определения расчетных нагрузок электростанций морских буровых установок и судов, морских самоходных плавкранов и крановых судов, траулеров-рыбозаводов, обеспечивающего повышение точности расчетов и внедрение в практику проектирования современных интеллектуальных технологий с элементами автоматизированного проектирования.

Для достижения этой цели в работе решены следующие задачи:

- экспериментальные исследования на действующих заказах с целью получения данных о режимах потребления электроэнергии;

- математико-статистическая обработка экспериментальных данных с целью установления закономерностей формирования электрических нагрузок в электроэнергетических системах;

- разработка математических моделей процессов формирования нагрузок ;

- разработка алгоритмов и программ моделирования режимов потребления электроэнергии;

- оформление пакета прикладных программ;

- разработка методики практического применения пакета программ;

- составление справочного приложения;

- практические расчеты нагрузок электростанций.

В качестве объекта исследования чыбраны: лолупогружная буровая установка "Шельф", морской самоходный плавкран "Севастополец", траулер-рыбозавод пр. 10890, БМММРТ пр.394 "Лучегорск", атомный л\к серии "Арктика".

Выбор определен наличием у этих объектов развитой группы мощных технологических механизмов, разнообразные сочетания которых создают сложные нерегулярные и резко переменные графики нагрузки электростанции с кратковременными пиками.

Научная новизна работы состоит в том что в ней: 1. Электрические нагрузки рассматриваются как случайные процессы, статистически распределённые во времени с временными параметрами и распределениями уровней мощности, характерными для разных видов потребителей электроэнергии.

1. В результате экспериментального исследования установлены закономерности формирования электрических нагрузок в электроэнергетических системах ряда объектов морской техники.

2. Разработан научно обоснованный метод определения расчетных электрических нагрузок моделированием на ЭВМ режимов потребителей электроэнергии на объектах морской техники, имеющих пиковый характер нагрузок, многообразие сочетаний разнообразных групп потребителей, обуславливающих сложность и нерегулярность суммарного графика нагрузок электростанций.

3. В порядке практической реализации метода разработаны алгоритмы, пакет программ и методика, обеспечивающие возможность определения расчетных нагрузок с погрешностью, составляющей доли процента. Методы исследования. Исследования основаны на использовании

методов математической статистики, теории вероятностей и компьютерных технологий. Экспериментальные исследования выполнялись с использованием измерительной и регистрирующей аппаратуры.

Практическая ценность работы заключается в том, что разработанные пакет программ и методика обеспечивают значительное повышение информативности и достоверности расчетных значений электрических нагрузок, определяемых на стадиях проектирования; являются инструментом эффективного исследования вариантов структур и режимов ЭЭС и могут служить элементом систем автоматизированного проектирования судовых электроэнергетических систем.

Реализация работы. Результаты работы в виде пакета прикладных программ и методики использованы при выполнении практических расчетов нагрузок электростанций бурового судна пр. 16680 ЦКБ "Черноморсудапроект", атомного ледокола мощностью 150000 л.с. ЦКБ "Айсберг", траулера пр. 05025 ЦКБ "Ленинская Кузница", траулера пр. 10890 ЦКБ "Восток", плавкранов г/п 300 т и 500 т ЦКБ "Коралл", СРТ пр. 13720 ЦКБ "Восток", многовариантного катера водоизмещением 400 т ЦКБ "Вымпел", трансформаторов питания нового электроинструмента повышенного напряжения на ГП "Адмиралтейские Верфи". Упрощенная версия пакета используется в учебном процессе на кафедре электротехники и электрооборудования судов СПбГМТУ в дисциплинах "Судовые электроэнергетические системы", "Проектирование судовых электроэнергетических систем".

Апробация работы. Основные результаты докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях:

- научно-технической конференции ЛКИ, 1968 год;

- V научно-технической конференции ЦНИИСЭТ, 1989 год;

- региональной научно-технической конференции СПбГМТУ, 1998 год;

- VI международной научно-технической конференции "Проблемы повышения технического уровня электроэнергетических систем кораблей, плавучих

сооружений и транспортных средств", 1998 год;

- региональной (с международным участием) научно-технической конференции к 100-летию СПбГМТУ;

- научно-технической конференции 300-летию Санкт-Петербурга "Кораблестроительное образование и наука";

- заседаниях кафедры электротехники и электрооборудования судов СПбГМТУ при обсуждении итогов и перспектив НИР, при утверждении учебных планов дисциплин "Судовые электроэнергетические системы", "Проектирование судовых электроэнергетических систем", "Судовые электроэнергетические комплексы".

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения^ списка литературы, 4-х приложений. Основная часть работы содержит 130 машинописных страниц, 12 рисунков, 10 таблиц, список литературы из 63 наименований. Приложения содержат 30 страниц. Общий объем работы 160 страниц.

Краткое содержание работы.

Во введении обоснована актуальность работы и определены её цели, а также сформуттваны: научная новизна, методы исследования, основные положении, выносимые на защиту, практическая значимость, апробация и реализация работы.

В первой главе выполнен анализ четырнадцати известных методов определения расчётных электрических нагрузок судовых электростанций и промышленных предприятий. В современной практике проектирования судовых электроэнергетических систем наиболее распространённым методом определения расчётных нагрузок электростанций является метод расчёта по таблицам нагрузок. Действующим в настоящее время отраслевым РД 5 616892. «Судовые электроэнергетические системы. Методы расчёта электрических нагрузок и определения необходимой мощности генераторов электростанций» рекомендуются две модификации табличного метода: табличный метод постоянных нагрузок и табличный метод переменных нагрузок. Методы имеют два общих для всех разновидностей табличного метода недостатка:

1. Не определено количественно содержание терминов «периодическая нагрузка», «эпизодическая нагрузка»; определяемое этими способами значение расчётной нагрузки есть либо неопределённая точка на расчётном графике нагрузки электростанции, либо вычисленные на основании принятых без достаточных оснований исходных данных оценки среднего и дисперсии нагрузки, поскольку значения применяемых в расчёте коэффициенте» по существу произвольны, так как сколько-нибудь обоснованные и проверенные в эксплуатации их значения отсутствуют.

2. Предположение о нормальном распределении суммарной нагрузки электростанции не оправдано в связи с наличием на многих заказах доминанты в составе потребителей электроэнергии, таких, например, как электронасосы буровых комплексов, подруливающие устройства, потребители

систем динамической стабилизации, электрифицированные крановые механизмы, группы технологических потребителей супертраулеров-рыбозаводов.

Впервые предложенный В.А.Пановым и получивший глубокие научные обоснования аналитический метод корреляционных связей имеет

несомненные достоинства, состоящие в высокой степени оперативности вычисления расчетных нагрузок и применении зависимостей, имеющих в своей основе физическую сущность реального процесса. Несмотря на то, что эмпирические коэффициенты уравнений ограничивают область применения метода классами судов, для которых имеются экспериментальные данные, расчётные формулы и графики успешно применяются для ориентировочного определения расчетных нагрузок электростанций на ранних стадиях проектирования судов в пределах данного класса и при наличии прототипа.

Рассмотренные в работе методы определения расчетных электрических нагрузок промышленных предприятий, каждый в отдельности, отражают особенности предприятия, ориентированного на производство определенного вида продукции по соответствующей ей технологии. Коэффициенты и расчетные формулы основаны на оценках свойств технологического процесса в целом и не отражают физической сущности формирования электрической нагрузки.

Рассмотрев приведенные выше методы , можно считать вполне обоснованным утверждение о том, что используемые математические модели не отражают в полной мере физической сущности процесса формирования электрических нагрузок. Однако некоторые из них свидетельствуют о начальном понимании статистической сущности процесса, что подтверждает как назревшую необходимость создания более совершенного инструмента исследования, так и правильность выбора математического моделирования процесса на ЭВМ в качестве одного из путей решения задачи научно обоснованного определения расчетных электрических нагрузок, составляющих основу всех технических решений при создании электроэнергетических систем, установок и устройств. Существует ряд особенностей процесса формирования электрических нагрузок, отличающих его от процессов, традиционно исследуемых в электротехнических задачах:

- процесс недетерминированный, статистически распределённый во I времени;

- в формировании процесса участвуют элементы в количестве, исчисляемом сотнями и тысячами;

' режимы потребителей уникальны;

- объём вычислительного процесса на несколько порядков превосходит объем традиционных детерминированных задач;

- в большинстве случаев композиции законов распределения случайных величин - значений времён работы потребителей, пауз, уровней мощности не имеют аналитических выражений, в связи с чем их моделирование требует разработки и применения специальных алгоритмов.

В силу перечисленных особенностей процесса решение задачи научно обоснованного определения расчётных нагрузок электростанций оказывается единственно возможным путём, а именно: методом математического моделирования режимов потребителей, учитывающим физическую сущность процесса формирования нагрузок электростанций.

Во второй главе представлены основные теоретические положения, применяемые при исследовании процесса формирования электрических нагрузок- Исходными положениями разработки метода является следующая аксиоматика:

- нагрузка электростанции в общем случае величина случайная, статистически распределённая во времени;

- мгновенное значение нагрузки электростанции есть сумма мгновенных значений нагрузок отдельных потребителей;

- в процессе формирования режимов потребления электроэнергии действуют три режима информационно-энергетических связей: функциональные связи, корреляционные связи, независимые режимы.

При вне пив формальной тривиальности вышеперечисленных положений их декларирование необходимо в связи с существованием других подходов к решению задачи, реализованных в таблицах нагрузок и аналитическом методе корреляционных связей.

В математических моделях процесса формирования электрических нагрузок график потребления электроэнергии формируется тремя элементарными составляющими: уровень мощности Р , продолжительность работы продолжительность паузы т. Эти величины могут быть постоянными или переменными, случайными или регулярными в зависимости от режима. Имеет смысл рассмотреть некоторые примеры синтеза графиков комбинациями свойств переменных Р, t, г:

Таблица 1.

Примеры синтеза режимов потребления электроэнергии_

Параметры Режим потребителя

р = var,r = Т,г= 0 Постоянный с переменным регулярным уровнем мощности

р = random,t = T,r=o Постоянный со случайным уровнем мощности

Р S= const,t = const, r-const Работа-пауза, регулярный

p - const; t,r= random Работа-пауза, постоянный уровень мощности, случайные продолжительности работы и пауз

p,t,r= random Работа-пауза, случайные уровень мощности, продолжительности работы и пауз

Возможны два способа моделирования режимов потребления электроэнергии: посредством аналитической аппроксимации и по алгоритму прямого моделирования.

В пакете реализованы оба способа моделирования. По первому способу в соответствии с установленными на основании экспериментальных данных

законами и параметрами распределений случайных величин: уровня мощности Р, продолжительности работы I и продолжительности паузы Т процедуры моделирования режимов отдельных потребителей и групп потребителей вычисляют значения реализаций этих случайных величин (СВ), формируя таким образом моделируемый режим. Алгоритмы моделирования СВ, распределенных по заданным законам с заданными параметрами, составляются на основании известного из теории вероятностей обратного

преобразования функции х = (у), где -Р-1 — функция, обратная

функции Г. Решая относительно х, для конкретного закона распределения

интегральное уравнение вида

определяется значение X,, при котором функция распределения равна у,. Некоторые алгоритмы моделирования режимов потребителей для

соответствующих законов распределения приведены в таблице 2.

В отличие от традиционных методов математического моделирования процессов, содержащих случайные величины, распределенные по известным законам с заданными параметрами, алгоритм прямого моделирования выполняет моделирование без трудоемких операций по проверке статистических гипотез о законах распределения по критериям согласия, причем зачастую дающих сомнительный результат, утверждающий не более чем непротиворечивость согласия эмпирического распределения с выбранной статистической гипотезой. Сущность алгоритма состоит а следующем:

- на первом шаге процедура считывает значения границ интервалов и частоты моделируемого эмпирического распределения из банка данных о режи

мах потребителей. Исходные значения интервалов в именованных единицах приводятся к значениям в относительных единицах относительно выбранных значений базисных величин длительности работы, длительности паузы или уровня мощности. Для отдельных потребителей, режимы которых известны экспериментально, существуют индивидуальные процедуры;

- на втором шаге диапазон [0+1] размечается на интервалы, пропорциональные площадям интервалов гистограммы;

• на третьем шаге вычисляется случайное число равномерно распределенное в диапазоне [0+1], и номера интервала разметки диапазона [0+1], выполненной на втором шаге, в который попадает число

- на четвертом шаге вычисляется случайное число, равномерно распределенное в интервале [Г4 + ]:

о

10 Таблица 2

Плотность вероятности Алгоритм моделирования

Равномерное распределение ( Я)

ДО-—-— гам ' ппп

Нормальное распределение (/V)

/=1

Логарифмически-нормальное распределение (£ЛГ)

Пр). -г=гехр {-2[1п(р - Ртт) (Р-Рш)** »ехр^-И-И/^ - )} + ^тт

-1п(Рпто-Рт1П) + 1]2}

Экспоненциальное распределение (Е )

АО = 1-е"7

Усеченное нормальное распределение (№

Л = А/ (/>) + о(р) х

где Тк и Г4+, — левая и правая границы к-го интервала исходной эмпирической гистограммы. Число Т) имеет статистическое распределение,

совпадающее с исходным эмпирическим распределением. В процедурах молетирования это число есть реализация длительности работы, длительности иа\ ш или уровень мощности потребителя.

В качестве показателя точности статистических расчетов приняты

доверительные интервалы для математического ожидания уровня мощности:

где: X - границы доверительного интервала, *

X • оценка математического ожидания N - число точек расчетного графика.

В третьей главе представлены результаты экспериментального исследования режимов потребления электроэнергии на полупогружной буровой установке, морском самоходном плавкране, ледоколе с ядерной энергоустановкой и супертраулере-рыбозаводе. Приведенные в работе экспериментальные графики наглядно демонстрируют резкопеременный пиковый характер процесса электрического нагружения практически на всех обследованных объектах.

Математико-статистической обработкой экспериментальных данных установлены некоторые статистические закономерности формирования нагрузок. В частности длительности пауз буровой лебёдки в режиме подъема колонны подчиняются экспоненциальному распределению с параметром 53с (рис.3.)

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 и час

Рис. 1. Суточный график потребления электроэнергии буровыми насосами

подъём

300 -

1 2 3 1.с

Рис.2. Осциллограмма активной мощности электропривода буровой леббдки на фоне общесудовой нагрузки

Ч

0.60.50.40.30.20.1 -0.0

$6 ^129 I 1721 21] 23Ь з!> 1 3^4

*6 '129'172' 213 Ж" ЗЙ1 3*4 387 и Рис.3. Эмпирическое распределение длительностей пауз

электропривода буровой лебедки в режиме подъёма колонны

Длительность работы имеет распределение (рис.4.), существенно отличающееся от распределения пауз. Проверка по критерию согласия гипотез о равномерном, экспоненциальном и нормальном законах распределения показала отсутствие согласия эмпирического и теоретического распределений.

ч

0.3-

0.2 -

0.1 -

0,0__________

5 10 15 20 25 30 35 40 45 и Рте. 4. Эмпирическое распределение длительностей работы электропривода буровой лебёдки в режиме подъема колонны

Режимы потребления электроэнергии на других обследованных объектах имеют также выраженный резко переменный характер с кратковременными пиками, значительно превосходящими средние нагрузки. На некоторых объектах возможны пики нагрузки , значительно превосходящие мощность работающих параллельно генераторных агрегатов.

В четвёртой главе предложены детально разработанная методика и пакет программ определения расчётных нагрузок судовых электростанций математическим моделированием режимов потребителей электроэнергии. Интеллектуальным ядром методики является пакет программ Ме§аша(, содержащий три версии главной программы, набор процедур моделирования режимов потребителей электроэнергии, программу 81ата1 математико-статистической обработки результатов моделирования, файлы исходных данных расчётов для некоторых реальных заказов, формы составления файлов исходных данных для трёх версий пакета, рекомендации по выбору процедур моделирования режимов некоторых потребителей электроэнергии, инструкцию расчётчику по применению пакета.

Пакет программ состоит из главной программы Л^аи^ и набора процедур, выполняющих отдельные функции. Главная программа выполняет контроль файла исходных данных: определение числа позиций в файле, количество установленных и работающих в расчетном режиме судна потребителей, расчет установленной мощности потребителей, ввод и преобразование данных, диагностику ошибок в файле ИД. Второй этап работы пакета - обращение к процедурам моделирования режимов отдельных

начало

1 г

ваод 1, им« Файла исходных данный

ж,

контроль файла ИД

^число установленных потребителей £р-|шсло работающих ютребителей в режимах £ 1 суммарная установленная МОЩНОСТ1

1 г

I аНЙЛИТЧЧ<?9КЙЯ аппрртеимаш! 1 прямое моделирований

комбинации К, N. Ьв1Ч, Е

I

I

выбор процедуры моделированш| выбор эмпирического графика

I

механизмы, группы потребителей -

график потребителя или группы

I

суммарный график нагрузки электростанция 1 ~

статистические характеристики графика нагрузки

дат

ВЫВОД"

Рис.5. Блок-схема алгоритма расчёта электрических нагрузок

потребителей и групп потребителей, оформленным в виде модулей. Моделирование выполняется последовательно по списку потребителей в файле ИД. По завершении формирования графика потребителей управление передается главной программе и формируется график суммарной нагрузки. Процедуры моделирования режимов потребителей обращаются к файлам типа ¿га, содержащим параметры режимов для каждого алгоритма моделирования: файл типа ге^б.^га непрерывный ремсим с логарифмичеки нормально распределённым уровнем мощности

С, МИД

тип графика 6.01 6.02 6.03 6.04 6.05 6.06 6.07 6.08

максимальная мощность, о.е. 1.00 1.00 0.95 0.90 0.85 0.80 0.75 0.70

минимальная мощность, о.е. 0.95 0.90 0.85 0.80 0.75 0.70 0.65 0.60

начальная фаза, мин 10 15 20 25 30 35 40 45

файл типа ге%02.&а режим нагрузки с равномерно распределёнными длительностями работы и пауз и равномерно распределённой начальной

фазой

Р

Ршш

о

мин

<-И-► -4- Лму /роб Аму

тип графика 02.01 02.02 02.03 02.04 02.05 02.06

минимальная начальная фаза, мин 10 30 30 20 30 30

максимальная начальная фаза, мин 15 60 60 60 90 180

минимальная длительность работы,мин 30 90 60 30 180 120

максимальная длительность работы,мин 60 180 120 45 270 240

минимальная длительность паузы, мин 15 20 25 30 45 240

максимальная длительность паузы, мин 60 60 120 720 90 720

Код "тип графика" указывается в файле ИД, составляемом в зависимости от версии пакета по соответствующей форме.

Форма файла ИД по версии 2

№ поз Наименование потребителя Кол Номин моицн. кВт Коэф загр. . Cos ф КПД Тип граф

Всего Вкл

1 буровой насос 4 2 800 0,3 0.65 0.75 2.14

2 буровая лебёдка 2 1 400 0,9 0.65 0.75 1.09

150 борт вертолёта 1 1 50 0.5 0.7 0.8 2.0€

В порядке подтверждения работоспособности методики и пакета программ в работе выполнен ряд практических расчётов реальных заказов, в числе которых определение расчётной нагрузки электростанции полупогружной буровой установки. Расчёт выполнен для наиболее представительного режима - бурение на глубине 3 - 3,5 км при глубине моря 150 м. Длительность расчётного режима 24 часа - 1440 точек графика..

Р. кВт 2400 1«оо •оо

I У

I

В 10 16 20 ^.ч

Рис. 6. Расчётный график нагрузки электростанции полупогружной буровой установки

Результаты расчёта совпали с данными эксплуатационной статистики в части как характера режима нагрузки электростанции, так и в части значений уровня мощности и наработок электростанции в интервалах нагрузки. При длительности расчётного режима 24 часа (1440 точек графика) погрешность составляет 10,3 %. На графике наглядно представлен пиковый характер режима нагрузки - 95% времени нагрузка имеет значение в интервале 1737 -2175 кВт. Два пика при значении 3050 кВт имеют длительность в сумме менее 1% продолжительности расчётного режима. Кратковременные, но существенные снижения нагрузки возникают при остановках буровых насосов и буровых лебёдок на технологический перерыв, что также обуславливает пиковый характер графика, поскольку кратковременность перерывов не позволяет выводить из работы какой-либо из генераторных агрегатов.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ Проект: полупогружная буровая установка Режим : бурение на глубине 3 - 3,5 км длительность расчетного режима 120 чао

относительная частота, X

50 -

40

НАРАБОТКИ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ В ИНТЕРВАЛАХ НАГРУЗКИ

ЗО

20 -

Ю

___ш — _ а ы

1 23 45 6 7 8 9 10 11 12 наксммипная нагрузка 2954.1кВт минимальная нагрузка 418.9 кВт средняя нагрузка 1941.6кВ* среднее каадратическое отклонение 172.2 кВт

верхняя граница доверительного интервала 1945.7 кВт нижняя граница доверительного интервала 1937.6кВт погрешность оценки натем. ожидания 4.1 х

диапазон кВт нагрузки наработка

час/нин х режима

418.9 630.1 О 18 О

630.1 841.4 О 3 О

841.4 1052.7 О О О

1052.7 1263.9 3 7 3

126Э.9 1475.2 о 36 1

1475.2 1686.5 о О О

1686.5 1897.7 21 4 18

1897.7 2109.0 89 3 74

2109.0 2320.3 5 34 5

2320.3 2531.5 О О О

2531.3 2742.8 О О О

2742.8 2954.1 О 15 О

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения диссертационной работы получены следующие наиболее существенные научные и практические результаты:

1. Выполнена серия экспериментальных исследований на морских буровых установках, плавкранах, судах с ядерной энергетикой, рыбопромысловых судах с целью получения данных о режимах потребления электроэнергии и нагрузках генераторных агрегатов.

2. Установлены закономерности формирования электрических нагрузок в электроэнергетических системах ряда объектов морской техники. >

3.Разработаны алгоритмы моделирования процесса формирования электрических нагрузок.

4. Разработай новый научно обоснованный метод определения расчетных j электрических нагрузок моделированием на ЭВМ режимов потребителей электроэнергии на объектах морской техники, имеющих пиковый характер нагрузок, многообразие сочетаний разнообразных групп потребителей, обуславливающих сложность и нерегулярность суммарного графика нагрузок электростанций.

5. В порядке практической реализации метода разработаны пакет программ и методика, обеспечивающая повышенные информативность и достоверность расчетных значений нагрузок электростанций.

6. С применением разработанного метода и выявленных закономерностей выполнены практические расчеты нагрузок электростанций бурового судна пр. 16680, кранового судна пр. 16280, атомного ледокола мощностью 150 ООО л.е., траулеров пр. 05025 и 10890, плавкранов г/п 300т и 500т, СРТ пр. 13720, расчеты потребляемой мощности трансформатор«» питания нового электроинструмента повышенного напряжения.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Карандашов Ю.С. О расчёте нагрузок судовых электростанций// НТО Судпрома -СПб.: вып. 123. 1969. 4 с.

2. Карандашов Ю.С., Соловьёв Д.М. Электрические нагрузки и надежность кабелей малых сечений// НТО Судпрома вып. 144 -СПб.: 1970.6 с.

3. Карандашов Ю. С., Натанзон Е.В. Вероятностное моделирование судовых статических преобразователей// Сб. Судовая электротехника и связь. -СПб.: Вып. 22 1979. 11 с.

4. Карандашов Ю.С. Проблемы разработки и внедрения научно обоснованного выбора состава генераторных агрегатов судовых электростанций// Труды V научно-технической конференции ЦНИИ С ЭТ. -СПб 1989 3 с.

5. Карандашов Ю.С. Режимы работы электроприводов технологических механизмов морских буровых установок// Труды V научно-технической конференции ЦНИИ СЭТ. -СПб 1989 3 с,

6. Карандашов Ю.С. Расчет нагрузок судовых электростанций натурно-математическим моделированием режимов потребителей// Сборник статей. Судостроительная промышленность. Серия: Судовая электротехника и связь. -СПб.: вып.2 1986. И с.

7. Карандашов Ю.С., Солуянов П.В.Реализация метода математического моделирования при определении мощности источника электропитания переносного электроинструмента.

Труды Региональной научно-технической конференции СП6ГМТУ,:1997 1 с.

8. Карандашов Ю.С., Киреев Ю.Н. Режимы и математические модели нагрузок электростанций морских буровых установок// Судостроение J62. 1988.11с.

9. Карандашов Ю.С. Математическое моделирование электрических нагрузок судовых электростанций// Судостроение №2. 2004. Зс.

10 . Карандашов Ю.С. Опыт применения в учебном процессе метода расчета нагрузок судовых электростанций// Труды научно-технической конференции "Кораблестроительное образование и наука". СПбГМТУ. 2003.11 с.

ИЦ СПбГМТУ Подписано в печать 07.04.2004 г. Зак 2617. Тир. 100. 1,1 псч листа

РНБ Русский фонд

2006-4 701

- <г \

% •я

N

2 3 АПР 2004