ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ БЕРЕГОВЫХ УСТАНОВОК РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА

ПРЕДИСЛОВИЕ

 Задачу подготовки высококвалифицированных специалистов для народного хозяйства, поставленную перед высшей школой, следует решать, непрерывно совершенствуя учебный процесс.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОРТОВЫХ ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИИ КРАНОВ Характеристика основных параметров кранов

 Большая часть перегрузочных работ в речных портах производится кранами, рабочие механизмы которых обеспечивают перемещение грузов в трех взаимно перпендикулярных направлениях.

Крановые электродвигатели

 Впервые электрические двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением в приводах подъемно-транспортных машин (ПТМ) были применены на кранах Гамбургского морского порта (1891 г.)

Требования к электрооборудованию и системам управления электроприводами кранов

 Основные крановые механизмы в речных портах работают в весьма тяжелом режиме, характеризуемом высоким использованием крана по грузоподъемности и времени работы.

Устройства защиты крановых электроприводов

 Ранее были перечислены все виды защит и блокировок, вступающих в действие при отклонении от нормы тех или иных электрических параметров и при неправильном управлении электроприводами.

Электрическое управление механическими тормозами

 Каждый механизм крана оснащается механическим тормозом, служащим для его удержания в застопоренном состоянии при бездействии или для замедления движения механизма перед остановкой.

Подвод электроэнергии к кранам

 Наиболее часто в портах для этой цели используется гибкий кабель 2 (рис. 1.3), один конец которого подключается к расположенным вдоль крановых путей питающим электроколонкам 1, а другой подается на кабельный барабан 3, установленный на одной из опор крана.

Системы крановых электроприводов

 Общие принципы построения систем электроприводов различных механизмов рассматриваются в курсе «Управление электроприводами». Эти принципы в той или иной мере реализуются в системах управления крановыми электроприводами.

КРАНОВЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ С КОНТАКТОРНО-КОНТРОЛЛЕРНЫМИ СИСТЕМАМИ УПРАВЛЕНИЯ Асинхронные электроприводы механизмов горизонтального передвижения

 Схема электропривода с магнитным контроллером типа ТА (рис. 2.1). В нулевом положении рукоятки командоконтроллера замкнут его контакт S1.0, и срабатывает реле напряжения KV1, так как контакты конечных выключателей SQ1 и SQ2 также замкнуты. Катушки реле времени КТ1—КТЗ находятся под током и поэтому контакты К.Т1.1, КТ2.1, КТ3.1 разомкнуты.

Асинхронные электроприводы механизмов подъема

 Схема электропривода с магнитным контроллером типа ТС А (рис. 2.3). В положениях подъема система управления работает аналогично работе контроллера ТА (см. рис. 2.1). Последние две ступени резистора R в цепи роторе выводятся автоматически в функции выдержек времени реле КТ2 и КТЗ.

Схема управления электроприводами крана «Ганц»

 Отличительной особенностью систем управления этих кранов является использование моторных реле времени для автоматизации пуска электродвигателей всех механизмов.

Схемы управления электроприводами крана «Альбатрос»

 Портальные краны «Альбатрос» поставляются в СССР из Германии. Грузоподъемность крана при вылетах стрелы с 8 до 32 м — 10 т. При установке дополнительной крюковой подвески с двукратным полиспастом кран может поднимать грузы массой до 20 т с ограничением вылета стрелы 16 м.

Схемы управления электроприводами плавучего крана 16 проекта 81050

 Кран оборудован двумя пультами управления, на каждом из которых установлен однорукояточный командоаппарат, что позволяет управлять всеми основными электроприводами крана с помощью только двух рукояток, а это в свою очередь увеличивает производительность крана и снижает утомляемость крановщика. 

КРАНОВЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ СИЛОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ УСТРОЙСТВ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

 Асинхронный электропривод механизма передвижения с импульсно-ключевым управлением

Частотно-регулмруемые электроприводы кранов

 Применение преобразователей частоты (ПЧ) позволяет снизить потери электроэнергии в переходных режимах и расширить диапазон регулирования частоты вращения кранового электропривода.

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ АККУМУЛЯТОРНЫХ МАШИН БЕЗРЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТА Общие сведения

 Подъемно-транспортные машины, передвигающиеся по рельсам, не могут транспортировать груз в любом направлении грузопотоков. Более удобными в этом отношении являются электрические тележки и погрузчики, широко применяемые для механизации работ на складах, в трюмах судов и в других местах территории порта.

Аккумуляторы

 В качестве источников электрической энергии на машинах безрельсового транспорта применяют кислотные и щелочные аккумуляторы.

Типовые электрические схемы аккумуляторных машин безрельсового транспорта

 Рассмотрим одну из наиболее простых схем управления электродвигателем электротележки (рис. 4.1).

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ МАШИН НЕПРЕРЫВНОГО ТРАНСПОРТА Общие сведения

 Машины непрерывного транспорта (транспортеры, элеваторы, установки пневмо- и гидротранспорта) используются не только самостоятельно, но и в составе поточно-транспортных систем (ПТС).

Автоматизация электроприводов

 Рассмотрим простейшую транспортерную линию, состоящую из трех транспортеров (рис. 5.1, г). В данном случае груз перемещается слева направо (в направлении стрелки).

Управление сложной группой транспортеров

 Работа сложной группы транспортеров может происходить в различных вариантах, отличающихся один от другого направлениями грузопотока и количеством работающих линий.

ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ Электродвигатели для подъемно-транспортных машин

 Мощность электродвигателя любого механизма определяется статическими и динамическими нагрузками, действующими в электроприводе, а также некоторыми параметрами, зависящими не только от механизмов, но и от самого электродвигателя.

Силовые резисторы

 Рассмотрим метод выбора резисторов для цепи ротора асинхронного двигателя, управляемого ступенчатым регулированием сопротивления этих резисторов.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИКА ТРАНСПОРТНЫХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ
УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ ШЛЮЗОВ Общие сведения

 Электрооборудование судоходного шлюза, предназначенного для перевода судов из одного бьефа в другой (бьефы имеют разный уровень воды), работает в условиях высокой влажности (до 100 %) и значительных колебаний температур.

Электроприводы подъемно-опускных ворот (затворов)

 Подъем и опускание ворот выполняются двумя лебедками, рабочие органы которых создают усилия на левом и правом концах верхней части ворот.

Электроприводы двустворчатых ворот с вертикальной осью вращения

 Этот тип ворот широко применяется на нижней голове шлюза. Каждая створка приводится в движение механизмами, установленными на правом и левом устоях камеры.

Цикловое управление процессом шлюзования

 Управление процессами шлюзования выполняется оператором с центрального пульта управления (ЦПУ), где есть специальный переключатель, с помощью которого оператор устанавливает вид управления — цикловое или раздельное.

ШЛЮЗОВАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ Навигационная сигнализация

 Навигационная сигнализация — светофорная и стоповая — предназначена для управления судопропуском через шлюзы и ограничения мест стоянки судов к причальной стенке и в камерах.

Производственная сигнализация

 Производственная сигнализация шлюза подразделяется: по назначению — на оперативную, аварийную, поисковую и по исполнению — на световую, звуковую и сельсинную.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ СУДОРЕМОНТНЫХ И СУДОСТРОИТЕЛЬНЫХ ЗАВОДОВ
ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ЗАВОДОВ Насосы, вентиляторы, компрессоры

 К общепромышленному электрооборудованию судоремонтно-судостроительных заводов относятся вентиляторы, насосы, компрессоры. Отличительной особенностью этой группы электромеханического оборудования является наличие вентиляторного момента на валу приводных двигателей:

Слипы и доки

 Отличительной особенностью судоремонтных и судостроительных заводов является наличие судоподъемников. Судоподъемники разделяются на слипы и доки.

Металлообрабатывающие станки

 На заводах по ремонту и строительству судов широко применяются самые различные станки для механической обработки деталей.

Специальные электромеханические устройства

 С целью улучшения технологических режимов на станках широко используют различные электромеханические устройства: электромагниты, магнитные плиты, муфты скольжения, зажимные устройства и др.

 
ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ Электрические печи

 Электрические печи сопротивления применяются для нагрева металлов под термическую обработку, реже для его плавления и сушки материалов.

Оборудование для электрической сварки

 Электросваркой получают неразъемное или герметическое соединение. Процесс сварки протекает в нагретом состоянии соединяемых поверхностей до температуры плавления или пластического состояния. Поэтому различают два вида сварки:

УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ Электроприводы вентиляторов, насосов и компрессоров

 Большая группа вентиляционных установок цеховых помещений пожарные насосы, насосы водопроводных магистралей не требуют регулирования подачи.

Электроприводы станков

 Электроприводы с асинхронными двигателями. Большая группа станков самого различного назначения базируется на асинхронном электроприводе без электрического регулирования частоты вращения или с электрическим при использовании двух-, трехскоростных асинхронных двигателей, в том числе в сочетании с коробками скоростей.

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ БЕРЕГОВЫХ УСТАНОВОК
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ, СЕТИ И СИСТЕМЫ Электрические станции

 На электрических станциях энергия топлива, падающей воды, атомная и другие виды энергии преобразуются в электрическую. Основная доля электрической энергии вырабатывается на тепловых (ТЭС), в том числе атомных (АЭС), электростанциях и гидроэлектростанциях (ГЭС), где первичная энергия преобразуется в механическую, а последняя с помощью синхронных генераторов преобразуется в электрическую.

Электрические сети

 Электрической сетью называется совокупность линий электропередачи (ЛЭГ1) и подстанций (Пс), размещенных на определенной территории и связывающие источники электроэнергии с ее электропотребителями. Линией электропередачи называется система проводов, крепежной арматуры, опор, изоляторов и т. п. для передачи электрической энергии.

Энергетические и электрические системы

 Энергетические системы — объединение электростанций с помощью линий электропередачи и подстанций для параллельной работы на общую нагрузку, а также тепловых сетей, работающих по согласованному режиму.

Приемники электрической энергии

 Приемником электрической энергии (электроприемником) называется аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии.

Понятие о качестве электрической энергии

 К качеству электрической энергии как товарной продукции энергосистем предъявляются определенные требования, отвечающие нормальной работе электрических сетей, электроустановок и электроприемников.

СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ Основные требования

 Электроснабжением называется обеспечение потребителей электрической энергией. Система электроснабжения—совокупность электроустройств, предназначенных для обеспечения потребителей электрической энергией.

Источники питания и пункты приема электрической энергии

 Источниками питания береговой установки могут быть распределительные устройства генераторного напряжения электростанций, распределительные устройства вторичного напряжения понизительных подстанций энергосистемы, главные понизительные подстанции, к которым присоединены распределительные сети завода, порта и т. д.

Схемы электроснабжения напряжением выше 1 кВ

 Рассмотрение схем электроснабжения напряжением выше 1 кВ целесообразно начать с изучения главных понизительных трансформаторных подстанций.

Схемы электроснабжения напряжением до 1 кВ

 Соединение трансформаторов со сборными шинами распределительных устройств низкого напряжения могут осуществляться без применения коммутационных аппаратов (рис. 13.9, а), с применением неавтоматических аппаратов, например рубильников (рис. 13.9, б, в), если на трансформатор не может быть подано напряжение со стороны низкого напряжения, но требуется ручное отключение нагрузки или ручное отключение трансформатора.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ Общие сведения

 Электрическая нагрузка — величина, характеризующая потребление мощности отдельными электроприемниками или потребителями электрической энергии.

Графики электрических нагрузок

 Кривую изменения нагрузки во времени Р  называют графиком нагрузки. Наглядное представление о графиках дают самопишущие амперметры или ваттметры.

Коэффициенты, характеризующие режимы работы электроприемников

 Определяющей характеристикой любого электроприемника является его номинальная мощность.

Расчет нагрузок однофазных электроприемников

 Однофазные ЭП включаются на фазное или линейное напряжение. Они могут быть распределены между фазами равномерно и неравномерно, в зависимости от чего они создают разную эквивалентную нагрузку, что должно учитываться при подсчете нагрузок. В практических расчетах это делается следующим образом.

Определение пиковых нагрузок

 Нагрузки длительностью до 2 с относятся к пиковым. Такие нагрузки часто возникают при пуске электродвигателей, работе сварочных трансформаторов и машин контактной сварки.

АППАРАТЫ И ТОКОВЕДУЩИЕ ЧАСТИ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ Токоведущие части

 Конструктивное выполнение принятой электрической схемы подстанции, распределительного пункта или участка электрической сети, т. е. расстановка электрических аппаратов внутри помещений или на открытом воздухе с соединениями между ними шинами или проводниками, называется распределительным устройством (РУ).

Аппараты напряжением выше 1 кВ

 Выключатели. К ним относят выключатели с номинальным напряжением выше 1 кВ: масляные многообъемные и масляные малообъемные выключатели, воздушные, электромагнитные, элегазовые, вакуумные и тиристорные выключатели.

Реакторы и измерительные трансформаторы

 Токоограничивающие реакторы. Катушки индуктивности с малым активным и значительным индуктивным сопротивлением, без стального сердечника называют токоограничивающими реакторами. Практически их используют только на напряжение 6 кВ.

Аппараты напряжением до 1 кВ

 К аппаратам напряжением до 1 кВ относятся автоматические воздушные выключатели, рубильники, контакторы, магнитные пускатели, предохранители.

Выбор и проверка шин и аппаратов

 Шины выбирают по условию нагрева при максимальных нагрузках  и проверяют на термическую и динамическую устойчивость (см. п. 15.8).

Компоновка аппаратов на подстанциях

 Распределительные устройства ОРУ могут выполняться на любом напряжении, ЗРУ — на напряжении до 35 кВ, а в особых условиях при загрязненной, агрессивной атмосфере и в условиях Крайнего Севера на напряжение до 110 и 220 кВ.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ НАПРЯЖЕНИЕМ ВЫШЕ 1 КВ Конструкция н основные параметры воздушных и кабельных линий

 Воздушные линии. Воздушной линией (ВЛ) называется устройство для передачи электрической энергии по проводам, расположенным на открытом воздухе, прикрепленным с помощью изоляторов к опорам.

Расчет сетей на потерю напряжения

 Представим себе некоторую синтезированную сеть с равномерно распределенной нагрузкой по ее длине и график распределения напряжения вдоль линии (рис. 17.3).

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1 КВ Конструктивное выполнение сетей

 Электрические сети напряжением до 1 кВ выполняются кабелями, проводами, шинопроводами; для питания подвижных электроприемников (кранов, кранбалок, тельферов и др.) применяют троллейные токопроводы (шинопроводы).

Выбор сечений и защита проводов и кабелей

 Проводники в сетях напряжением до 1 кВ выбирают по длительно допустимому току нагрузки

Расчет сетей электрического освещения

 Отклонения напряжения у осветительных приборов допускаются в пределах ±5 %. Поэтому площадь сечения сети и длина проводников должны быть выбраны такими, чтобы у наиболее удаленного и наиболее близкого осветительных приборов отклонение напряжения находилось в указанных пределах.

Расчет троллейных линий и подпиток к ним

 Площадь сечения троллейных линий выбирают по нагреву длительным током нагрузки и проверяют на потерю напряжения. Последняя не должна превышать 12 %, в том числе в питающей линии не более 5 % и главном троллее — 7 %.

КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ Технические и технико-экономические условия снижения потребления реактивой мощности

 Электроприемники переменного тока потребляют активную составляющую тока, которая идет на создание полезной работы: вращение механизмов, нагрев изделий, электролиз и т.д.

Тариф на реактивную мощность

 Чтобы заинтересовать электропотребителей в снижении и компенсации реактивной мощности, введен тариф на реактивную мощность взамен ранее действующих надбавок к тарифу на электроэнергию за нарушение договорных условий по компенсации реактивной мощности.

Мероприятия по снижению реактивных нагрузок

 Под снижением реактивной нагрузки следует понимать разность реактивной мощности до и после внедрения мероприятий по ее снижению.

Компенсирующие устройства

 Предприятие не может обеспечить заданный со стороны энергосистемы режим реактивной мощности без дополнительной компенсации реактивной мощности с помощью источников реактивной мощности (ИРМ), в качестве которых применяют синхронные двигатели, конденсаторы и статические источники.

РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ Расчет показателей качества электрической энергии

 После выбора схемы системы электроснабжения и элементов данной схемы следует определить показатели качества электрической энергии и сравнить их с допустимыми согласно ГОСТ 13109—87.

Управление качеством электрической энергии

 В различных точках электрической сети в зависимости от состава электроприемников в большей или меньшей степени наблюдаются отклонения и колебания, несимметрия и несинусоидальность напряжения. Если эти показатели превышают нормируемые ГОСТ 13109 -87 величины, то необходимо предусматриать мероприятия, позволяющие их уменьшить до требуемых стандартов

ПОТЕРИ МОЩНОСТИ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ Общие сведения

 При передаче электрической энергии по передающим элементам теряется ее часть, выделяющаяся в виде теплоты. Потери определяют к.п.д. электрической сети, и чем они ниже, тем экономичнее система электроснабжения.

Расчет потерь в сети 6—10 кВ

 Питающие сети б—10 кВ в общем случае включают в себя следующие передающие элементы: токоограничивающий реактор, кабельную или воздушную линию и трансформатор 6—10/0,4 кВ.

Расчет потерь в сетях до 1 кВ

 Схемы сетей напряжением до 1 кВ могут быть радиальными, магистральными и смешанными. Рассмотрим определение потерь в первых двух типах сетей, в смешанных сетях оно станет очевидным.

Расчет потерь в трансформатор

 Потери мощности и энергии в двухобмоточных трансформаторах рассчитываются по формулам (14.48).

Влияние режима напряжения на потери мощности и энергии

 Режим напряжения влияет на значения потребляемой активной и реактивной мощности электроприемников, нагрузочные потери и потери холостого хода (рис. 21.2).

Мероприятия по снижению потерь мощности и энергии

 Эффективным средством снижения потерь мощности и энергии в электрических сетях является перевод сети на повышенное напряжение. Например, применение напряжения 10 кВ вместо 6 кВ дает снижение потерь мощности в отношении

Оценка эффективности компенсации реактивной мощности

 При установке ИРМ в непосредственной близости от электроприемников уменьшаются потоки реактивной мощности из сети и снижаются потери активной мощности от реактивной нагрузки.

Потери от высших гармоник и несимметрии токов

 Наличие в электрической сети высших гармоник тока и напряжения, а также несимметрии токов и напряжения вызывает дополнительные потери в передающих элементах сети и электроустановках.

РЕЖИМЫ РАБОТЫ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ Устойчивость работы систем

 В электросистемах различают статическую и динамическую устойчивость работы ее отдельных частей. Под статической устойчивостью понимают способность электросистемы возвращаться к исходному состоянию при малых и медленных возмущениях.

Самозапуск электродвигателей

 Самозапуском называется восстановление нормальной работы двигателей ответственных механизмов без участия персонала после кратковременного нарушения электроснабжения.

РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА Защита линий электропередачи

 Основные понятия. Релейная защита (РЗ) является важной частью автоматики, с помощью которой происходит обнаружение неисправностей в электроустановках и подача сигнала на их отключение или оповещение дежурного персонала.

Защита электродвигателей и конденсаторных установок

 В электродвигателях переменного тока могут быть следующие повреждения: междуфазное КЗ, замыкание статорной обмотки на землю и витковое замыкание.

АВТОМАТИЗАЦИЯ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ Автоматическое повторное включение

 Защита элементов систем электроснабжения осуществляется релейными устройствами, которые отключают, например, линии электропередачи в случае устойчивых и неустойчивых повреждений, а также при неселективных или ложных срабатываниях релейной защиты.

Автоматическое включение резерва

 Повреждение элементов систем электроснабжения приводит к отключению действием релейной защиты линий, трансформаторов, сборных шин подстанций, что может вызвать обесточение электроприемников.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ Основные требования и организация обслуживания электрооборудования

 Под технической эксплуатацией электрооборудования понимают процесс его использования по назначению и поддержания в технически исправном состоянии. Четкая организация этого процесса, планирование и управление решаются на основе теории эксплуатации, широко применяющей современные методы моделирования, использования операций и др.

Неисправности электрооборудования, методы их поиска и устранения

 Наиболее сложным при ремонте электрооборудования является процесс поиска неисправностей, так как современные электрические схемы представляют собой сложную взаимосвязанную сеть электрических и электронных цепей.

Правила безопасности при обслуживании электрооборудования

 Электробезопасность — система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электрического магнитного поля и статического электричества.

Заземление и зануление электроустановок

 Защитные мероприятия от прикосновения к частям электроустановок, нормально находящихся без напряжения, но оказавшихся под напряжением вследствие нарушения изоляции токоведущих частей электроустановки, следующие: заземление и зануление корпусов электрооборудования и конструктивных металлических частей электроустановок