Общая характеристика электроприводов судовых нагнетателей

Электрический привод судовых нагнетателей предназначены для перемещения рабочих сред (жидкостей или газов) и создания повышенных давлений в судовых системах. Обеспечивают работу судовых механизмов и систем.

Судовой нагнетатель представляют собой самую многочисленную (по количеству однотипных) и разнообразную (по принципу действия, функциональному назначению и др.) группу судовых механизмов.

Классификация судовых нагнетателей

Общая классификация

• 1.1. По степени значимости на судах:
• – главные.
• – вспомогательные.

К главным относятся электроприводы насосов постоянной и переменной производительности судовых рулевых электрогидравлических приводов, насосов гидравлических передач якорно-швартовных устройств и грузоподъемных устройств и др.

К вспомогательным на судах относятся, например, электроприводы гидрофоров, многих пропеллерных нагнетателей (вентиляторов) и пр.

• 1.2. По уровню автоматизации:
• автоматизированные (большинство ЭП СН);
• автоматические (ЭП гидрофоров забортной и пресной воды, компрессоров холодильных установок и др.).
• 1.3. По степени управляемости:
• – следящие (в подавляющем большинстве).
• 1.4. По числу рабочих скоростей:
• односкоростные (преимущественно);
• многоскоростные (ЭП грузовых насосов танкеров, некоторых пропеллерных нагнетателей (вентиляторов, насосов) и т.д.).
• 2.1. По типу преобразователя:
• дискретные (большинство судовых ЭП нагнетателей);
• инверторные (грузовые насосы танкеров и др.).
• 2.2. По технической реализации преобразователей:
• – статические.
• 3.1. По принципам преобразования электрической энергии в механическую энергию:
• – электромашинные.
• 3.2. По роду тока:
• – постоянного тока (в некоторых случаях);
• – переменного тока (в большинстве).
• 4.1. По способу распределения (передачи) механической энергии:
• – индивидуальные (большинство электроприводов судовых нагнетателей).
• 4.2. По типу передаточного устройства:
• – механические (безредукторные и редукторные).
• 4.3. По регулированию координат движения:
• – нерегулируемые;
• – регулируемые.

К нерегулируемым относится большинство судовых электроприводов нагнетателей.

Регулируемые электроприводы на судах используются намного реже. К ним относятся, например, грузовые насосы танкеров и др.

• 4.4. По виду движения:
• – вращательного (непрерывного) (большинство судовых электроприводов нагнетателей);
• – возвратно-поступательного (непрерывного) (электроприводы компрессоров, поршневых нагнетателей и некоторые другие).
• 4.5. По направлению движения:
• нереверсивного;
• реверсивного.

Подавляющее большинство электроприводов судовых нагнетателей относятся к нереверсивным.

Редкое исключение составляют, в частности, реверсивные электрические приводы некоторых пропеллерных нагнетателей.

• 4.6. По наличию тормозных устройств (управляемых муфт):
• – без тормозных устройств (муфт).
• 5. По виду механических характеристик механизма (устройства):
• – вращающий момент механизма изменяется прямо пропорционально угловой скорости; мощность электропривода изменяется пропорционально квадрату угловой скорости (электроприводы поршневых нагнетателей (насосов), шестеренных насосов пр.);
• – вращающий момент механизма изменяется пропорционально второй степени угловой скорости; мощность электропривода изменяется пропорционально третьей степени угловой скорости (электроприводы пропеллерных и центробежных нагнетателей и др.);
• – иные.

Специальная классификация

• 1. По расположению:
• – палубные (ЭП насосов гидравлических передач ЯШУ и ГПУ и др.);
• – бортовые (ЭП насосов постоянной и переменной производительности судовых РЭГ устройств, успокоителей качки и др.);
• – машинные и системные (ЭП топливных, масляных, пожарных и других насосов и т.д.);
• – обслуживающие (ЭП пропеллерных нагнетателей общесудовой вентиляции и др.).
• 2. По функциональному назначению.
• – для перемещения рабочих сред (жидкостей или газов) и создания повышенных давлений в судовых системах.
• 3. По степени ответственности:
• – ответственные (первой категории) (ЭП насосов смазочного масла и охлаждающей воды ВРК азимутального (поворотного) типа и др.);
• – ответственные (второй категории) (ЭП насосов туннельных и азимутальных подруливающих устройств, ряда холодильных установок и т.д.);
• – для поддержания минимальных комфортных условий обитаемости на судне (ЭП компрессоров судовых провизионных холодильных установок, нагнетателей бытовой вентиляции, санитарных систем и т.п.);
• – прочие (ЭП нагнетателей (насосов) промысловых и технологических механизмов судов рыбного флота и т.д.).
• 4. По режимам работы:
• – продолжительного;
• – кратковременного;
• – повторно-кратковременного;
• – повторно-кратковременного с влиянием пусковых процессов;
• – иного.

Режимы работы электроприводов судовых нагнетателей разнообразны и определяются назначением нагнетателей. Многие электроприводы охлаждающих, топливных, масляных насосов и вентиляторов, например, работают, как правило, в продолжительных режимах. Электроприводы насосов буксирных и траловых лебедок, подруливающих устройств, сепараторов масла и др. работают преимущественно в кратковременных и иных режимах. Гидрофоры питьевой и мытьевой воды, в зависимости от расхода воды, работают в режимах, близких к кратковременным или повторно-кратковременным. Электроприводы компрессоров, в зависимости от их назначения и режима работы энергетической установки, функционируют в повторно-кратковременных , повторно-кратковременных с влиянием пусковых процессов или иных режимах.

• 5. По расположению рабочей оси:
• – вертикальные (ЭП центробежных, пожарных, балластно-осушительных и других насосов);
• – горизонтальные (ЭП топливных, масляных, охлаждающих насосов и многих других нагнетателей).
• 6.1. По принципу действия:
• – объемные (поршневые и ротационные);
• – лопастные.

К поршневым нагнетателям относятся питательные, осушительные и другие насосы.

К ротационным нагнетателям относятся шестеренные (масляные, топливные и пр.), винтовые (осушительные, зачистные и др.), водокольцевые (вакуумные и пр.) и другие насосы.

К лопастным нагнетателям относятся центробежные (охлаждающие, пожарные и др.), осевые (циркуляционные, креновые и пр.), вихревые (санитарные, питательные и др.) и другие насосы.

Необходимо отметить, что различные по принципу действия нагнетатели могут быть объединены по назначению. Например, осушительными насосами могут быть поршневые, винтовые и центробежные нагнетатели.

По роду перекачиваемой рабочей среды:

• – газовые (воздушные, дымовые и др.);
• – водяные (забортной воды, мытьевые, питьевые и пр.);
• – топливные;
• – масляные.

Основные требования и рекомендации, предъявляемые к электроприводам судовых нагнетателей

Включение и отключение

Конструкция и расположение пусковых и реверсивных устройств должны обеспечивать включение и реверсирование каждого механизма одним человеком. Электроприводы аварийных осушительных насосов должны иметь устройства дистанционного пуска, расположенные выше линии затопления. Электроприводы топливных, маслоперекачивающих насосов и сепараторов должны быть оборудованы дистанционными отключающими устройствами, находящимися вне помещений, в которых расположены эти насосы, и вне шахт машинного отделения. Электроприводы вентиляторов машинного отделения должны иметь два отключающих устройства, одно из которых должно находиться вне этих помещений и их шахт. Кроме того, к электроприводам судовых нагнетателей предъявляются дополнительные требования, определяемые классом автоматизации судов.

Блокировки

Механизмы с электрическим и ручным приводом должны иметь блокирующее устройство, исключающее возможность одновременной работы приводов.

Питание

Электроприводы пожарных и осушительных насосов, насосов спринклерной системы и компрессоров должны получать питание от шин ГРЩ или через трансформатор по отдельным фидерам. Электроприводы насосов забортной воды и компрессоров на пассажирских судах должны получать питание от шин ГРЩ или АРЩ по отдельным фидерам.

Электроприводы центробежных нагнетателей

Особенности центробежных нагнетателей

В центробежных нагнетателях (ЦН) повышение давления рабочей среды достигается в первую очередь благодаря действию центробежных сил. Вход рабочей среды у таких нагнетателей осевой, а выход рабочей среды – радиальный.

Центробежные нагнетатели (рис. 7.3) получили достаточно широкое распространение на судах.

К основным достоинствам центробежных нагнетателей относятся:

• – удобство их сочленения с электродвигателем;
• – высокооборотность вращения, позволяющая применять экономически выгодные электродвигатели;
• – относительная простота и высокая надежность;
• – низкие массоразмерные показатели.

Кроме того, центробежные нагнетатели обеспечивают равномерность подачи перекачиваемой рабочей среды. Из недостатком является неспособность к самовсасыванию среды.

Электроприводы поршневых нагнетателей

Особенности поршневых нагнетателей

Поршневые нагнетатели (ПН) имеют возвратно-поступательное движение и вертикальное (рис. 7.16) или горизонтальное (рис. 7.17) исполнение. Они обычно тихоходны.

Поршневые нагнетатели получили ограниченное распространение на судах.

Достоинства:

• – способность к самовсасыванию;
• – возможность создания больших напоров;
• – незначительные изменения КПД нагнетателя при перекачивании различных рабочих сред.

Недостатки:

• – неравномерность движения перекачиваемой среды;
• – сложность сочленения с электродвигателем.

Электроприводы компрессоров

Общая характеристика компрессоров

Компрессоры представляют собой машины с искусственным (обычно водяным) охлаждением, дающие степень повышения давления газа более 1,15.

Для обеспечения больших производительностей используются центробежные и осевые компрессоры, а для обеспечения больших давлений – поршневые компрессоры.

На судах наибольшее распространение получили поршневые компрессоры – рис. 7.21.

В зависимости от назначения судовые компрессоры подразделяются на:

• – главные (обслуживают главные двигатели);
• – вспомогательные (заменяют главные и обеспечивают общесудовые нужды);
• – аварийные (обслуживают аварийные дизель-генераторы);
• – первичные (начально оживляют энергетические установки);
• – рефрижераторные (для сжатия хладагентов);
• – общесудовые (обеспечивают действие ревунов, тифонов и т.д.);
• – специальные (удовлетворяют особые нужды).

По конструкции судовые компрессоры подразделяются на:

• – вертикальные и горизонтальные;
• – одноступенчатые и многоступенчатые;
• – простого и двойного действия.

Литература

Основы теории и эксплуатации судовых электроприводов. А. Ф. Бурков (2021)