По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 629.5.06

Энергетические установки и пропульсивные системы ледоколов

Шульга Р. Н. канд. техн. наук, ВЭИ – филиал ФГУП «РФЯЦ – ВНИИТФ им. акад. Е. И. Забабахина», г. Москва

Для отечественных ледоколов ЛК-60 и ЛК-120 приведены системы электродвижения с описанием структуры энергетики, содержащей атомные реакторы и паротурбинные установки. Приведены характеристики пропульсивной системы большой мощности традиционного исполнения соответственно с тремя и четырьмя валопроводами для движения в тяжелой ледовой обстановке. На примере ВРК большой мощности Azipod производства фирмы АВВ (свыше 5 МВт) для ледоколов и судов ледового класса показаны варианты выбора пропульсивных систем и систем электроснабжения, которые обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными системами электродвижения, особенно в части маневренности и энергоэффективности.

Литература:

1. Шульга Р.Н. Цифровые двойники судовых пропульсивных комплексов // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. – 2023. – № 4. – С. 40–51.

2. Шульга Р.Н. 3D-модели и цифровые двойники в электроэнергетике // Энергоэксперт. – 2021. – № 4 (80). – С. 22–27.

3. Шульга Р.Н. Тяговые характеристики судового электропривода // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. – 2022. – № 1. – С. 28–39.

4. Шульга Р.Н. Тяговые характеристики винторулевых колонок и водометов // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. – 2023. – № 3. – С. 3–13.

5. Шульга Р.Н. Винторулевые колонки, водометы и их тяговые характеристики // Силовая электроника. – 2023. – № 2. – С. 26–30.

6. Шульга Р.Н. Пропульсивный комплекс ледокола и судов ледового класса // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. – 2023. – № 3. – С. 18–26.

7. Шульга Р.Н. Привода судов с воздушной подушкой и с кавернами // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. – 2023. – № 4. – С. 13–23.

8. Шульга Р.Н. Динамика судовой пропульсивной системы // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. – 2023. – № 5. – С. 24–35.

9. Иванченко А.А., Шишкин В.А., Окунев В.Н. Обзор опыта совершенствования конструкции и применения движительных систем в современном судостроении // Вестник ГУМРФ им. С.О. Макарова. – 2016. – № 4 (28). – С. 156–173.

10. Шульга Р.Н., Петров А. Ю., Хренников А. Ю. Энергетические платформы с использованием цифровых модульных подстанций и энергоблоков // Энергия единой сети. – 2020. – № 3 (52). – С. 18–28.

11. Шульга Р.Н. Применение распределенного электродвижения с использованием винторулевых колонок // Энергоэффективность и водоподготовка. – 2020. – № 4 (126). – С. 56–64.

12. Сахновский Б.М. Модели судов новых типов. – М.: Судостроение, 1987.

13. Шульга Р.Н., Смирнова Т.С. Использование судовой энергетики для жизнеобеспечения арктических объектов // Российская Арктика. – 2020. – № 1. – С. 13–26.

14. Report of the performance committee ITTC, 1978.

15. Цуренко Ю.И. Автоматизация проектирования пропульсивного комплекса. Учеб. пособие. Филиал «Севмашвтуз». – Северодвинск, 2009. – 112 с.

16. Как устроен атомный ледокол. – URL: http://www.pikabu.ru

17. Воронцов А.Г., Пронин М.В. Модели электродвижения ледоколов с асинхронными двигателями и трехуровневыми преобразователями // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». – 2022. – Т. 15, № 9. – С. 80–90.

18. Системы Azipod VI и ICE. Обзор. – URL: http://www.new.abb.com

19. Фукуда Т., Бондаренко О. Интегральная оценка пропульсивной установки судна с помощью моделирования. – URL: http://www. habr.com

20. Бурков А.Ф., Веревкин В.Ф. Проектирование и расчет элементов пропульсивных комплексов с ГЭУ // Инженерная школа. – Владивосток: ДВФУ, 2018. – 33 с.

21. Хайкин А.Б. Динамика гребных электрических установок. – Л.: Морской транспорт, 1962. – 639 с.

Расширенная программа судового строительства и освоение Севморпути и Арктики требуют создания ледоколов большой мощности с использованием принципов электродвижения, которое может быть реализовано по традиционной схеме либо с использованием относительно новых движителей, какими являются винто-рулевые колонки.

Целью работы является сопоставление отечественного и зарубежного опыта создания энергетических установок и пропульсивных систем ледоколов большой мощности. Литература [1, 2] охватывает вопросы создания цифровых двойников, а работы [3–8] посвящены судовым пропульсивным системам. Библиография [9–13] затрагивает вопросы энергетики, а [14–21] посвящены вопросам динамики пропульсивных систем.

Система электродвижения (СЭД) ледокола ЛК-120 мощностью 120 МВт содержит 4 гребных винта (ГВ), каждый мощностью по 30 МВт. ГВ приводится во вращение сдвоенным двигателем переменного тока (ГЭД) мощностью по 15 МВт. Статор каждого двигателя содержит три трехфазные обмотки мощностью по 5 МВт, каждая из которых получает питание от индивидуального полупроводникового преобразователя (ПП). ПП содержит трехуровневый автономный инвертор (АИН), который питается от сети 10,5 кВ, 50 Гц через трехобмоточный трансформатор и два трехфазных диодных выпрямителя.

Рис. 1 представляет расчетную схему СЭД с асинхронным двигателем (АД) мощностью 30 МВт и преобразователь частоты (ПЧ) соответствующей мощности с тормозными резисторами. Параметры гребного электродвигателя (ГЭД) и его нагрузки пересчитаны и соответствуют мощности ПЧ [17].

На рис. 1 цифрами 1–4 обозначены номера IGBT-модулей в фазе АИН. Номинальная мощность трансформатора – 40 МВ·А; коэффициент трансформации – 5,55; напряжение короткого замыкания – 6%; выпрямленное напряжение 12-пульсного диодного выпрямителя – 5400 В; мощность эквивалентного ГЭД – 30 МВт; КПД – 96,8%; коэффициент мощности – 0,896; номинальное напряжение – 3300 В; номинальная частота напряжения – 9,62 Гц. Между АИН и ГЭД установлен трехфазный LC-фильтр напряжений.

Для Цитирования:
Шульга Р. Н., Энергетические установки и пропульсивные системы ледоколов. Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2023;6.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: