8380-1 (694508), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Активное участие в довоенном создании ЭЭС и электрооборудования кораблей приняли ученые и ведущие специалисты Г.А.Агафонов, И.И.Говорухин, В.П.Горячев, Н.М.Кашинцев, Н.А.Мокеев, Б.М.Мордовии, В.И.Полонский, Н.М.Хомяков, М.А.Цупик и многие другие.
С 1946 по 1948г. были разработаны новые требования и правила электрооборудования кораблей. Одновременно начата разработка, а в 1951-1952гг. освоено серийное производство генераторов типа МС, электродвигателей типа МР, МРЗ, МАФ, АОМ, АМ, пусковых и коммутационно-защитных автоматических аппаратов и другой техники.
С 1948г. прокладка кабелей на кораблях стала производиться пучками с уплотнительными кабельными коробками на переборках вместо прокладки на панелях и индивидуальных сальниках.
Начиная с 1951г. стали вступать в строй боевые надводные корабли среднего водоизмещения с электроэнергетическими системами на переменном токе. На этих кораблях были приняты примерно однотипные системы генерирования и распределения электроэнергии. На каждом корабле имелись две автономные электростанции (на кораблях большого водоизмещения, вступивших в строй позднее, - четыре и пять станций), расположенных в отдельных помещениях (отсеках) или совмещенных с машинными отделениями. Последнее характерно в основном для газотурбинных кораблей. В каждой электростанции, как правило, было установлено по два (три) генераторных агрегата. Станции соединялись между собой одной или двумя перемычками. Системы распределения электроэнергии - фидерно-групповые. Большинство потребителей получало двойное питание или непосредственно от ГРЩ, или через вторичные щиты. Была осуществлена возможность длительной параллельной работы генераторов, расположенных в одной электростанции, и кратковременной (на срок перевода нагрузки) работы генераторов, расположенных в разных электростанциях. Шины ГРЩ одинарные, секционированные.
В 1950-1951гг. на строительство кораблей начали поступать новые кабели типа КНРП и КНР вместо кабелей СРМ и РМ. Первый корабль с кабелями КНПР вступил в строй в 1954г. (проект 41).
Можно считать, что до середины 60-х годов в электроэнергетических системах принципиальных изменений не происходило. С ростом количества и мощности потребителей мощность генераторных аппаратов возрастала достаточно плавно. В то же время появление принципиально новых проектов ПЛ с ядерной энергетикой позволило применять в ЭЭС более мощные источники электроэнергии - с приводом от паровой турбины.
В 50-х годах в ЭЭС ПЛ стали применять постоянный ток напряжением 175-320В. С 1960г. началось широкое внедрение на кораблях автоматических переключателей электропитания типа АПС и автоматических переключателей -пускателей типа АПП. Период 1960-1967гг. можно считать периодом интенсивного совершенствования корабельного электрооборудования. Он характеризовался применением кремнийорганической изоляции в электрических машинах, оборудовании и кабелях, применением замкнутого цикла вентиляции в крупных машинах и их непосредственного водяного охлаждения, освоением генераторов типов МСК, ТМВ, автоматических выключателей типов АМ, А-3300, А-3500, электродвигателей типа АН.
В связи с развитием ЭЭС, постоянным ростом мощности генераторных агрегатов, совершенствованием и широким внедрением нового электрооборудования, предстоящим внедрением систем управления, появлением и развитием теории надежности и т.д., действующие “ПЭК-49” в значительной мере устарели и требовали не просто корректировки, а переработки и дополнения. Новые правила - “ПЭК-63” были разработаны в период 1961-1963гг. 1-м ЦНИИМО. В них включены дополнительные разделы, откорректировано и уточнено большое количество требований.
С 1963 по 1969г. шли интенсивные исследования и работы по созданию ЭЭС АПЛ на переменном токе. В 1967г. для АПЛ проекта 667, а в 1969г. для АПЛ проекта 661 были завершены монтаж, испытания и сдача заказчику ЭЭС на переменном токе напряжением 380В, частотой 50Гц.
До 1967г. объем автоматизации ЭЭС ограничивался применением автоматических регуляторов скорости и напряжения генераторных агрегатов, электрической защитой в системе генерирования и распределения электроэнергии, защитой приводных двигателей генераторов и электропровода. 1967год можно считать годом начала широкого внедрения систем дистанционно-автоматизированного управления ЭЭС (САУ ЭЭС) и окончания монтажа и сдачи первых ЭЭС, имеющих автоматизированное управление. Объем автоматизации возрастает - от отдельных функций (автоматическая синхронизация, дистанционный и автоматический пуск агрегатов, автоматическая нагрузка и др.) до программного управления с решением отдельных аварийных задач, управления всей ЭЭС из центрального поста управления (ЦПУ).
В 1967г. был сдан флоту противолодочный крейсер проекта 1123, мощность каждой из электростанций которого составляла 3000 кВт. При напряжении 400В эта величина мощности (при применении генераторов типа МСК) практически является предельной по величинам тока короткого замыкания (ТКЗ) и предельной коммутационной способности (ПКС) применявшихся и применяемых до сих пор автоматических выключателей типа АМ, ВА, А-ЗЗОО, А-3700. Увеличение мощности электростанций при параллельной работе всех источников электроэнергии потребовало принятия специальных мероприятий по снижению ТКЗ. К этим мероприятиям относятся: включение в схему распределения специальных токоограничивающих устройств (ТОУ), а также использование генераторов с меньшими значениями величин ударного ТКЗ за счет увеличения сверхпредельного индуктивного сопротивления генератора Хд.
Определение принципов построения ЭЭС большой мощности началось в 1968г., когда в ЭЭС тяжелого авианесущего крейсера проекта 1143 появились электростанции (две из четырех), в состав которых входили три генераторных агрегата мощностью по 1500 кВт. Для ограничения ТКЗ на этих станциях были применены токоограничивающие автоматические выключатели типа АБЭ (изготовитель - АО “Электросила”). Головной корабль этого проекта сдан ВМФ в 1973г.
Позже была создана и в 1980г. сдана флоту ЭЭС тяжелого ракетного крейсера с АЭУ проекта 1144. В состав каждой из четырех электростанций этой ЭЭС входит один ТГ мощностью 3000кВт (с повышенной величиной Хд и сниженной величиной ТКЗ-Iуд=8-9J) и один ТГ мощностью 1500кВт с генератором типа МСК. Для ограничения ТКЗ при параллельной работе генераторов был включен специально разработанный блок токоограничивающих предохранителей типа БП-1144.
В начале 70-х годов в связи с повышением требований к бесперебойности электропитания, появлением дифференциальной токовой защиты и тиристорных ТОУ велись исследования о целесообразности и возможности применения параллельной работы всех электростанций и источников электроэнергии на корабле. В работе принимали участие предприятия ЦНИИ судовой электротехники. Невское ПКБ, Военно-морская академия им.Н.Г.Кузнецова, Ленинградский (Санкт-Петербугский) государственный технический университет, 1-й ЦНИИМО.
В 1972г. была создана ЭЭС АПЛ на переменном токе напряжением 380В, частотой 400Гц. Вопрос применения для ЭЭС переменного тока такой частоты длительное время был дискуссионным. Сторонники положительного решения ожидали значительного улучшения массогабаритных и других характеристик ЭЭС и электрооборудования в целом. Противники опровергали это, подчеркивали отрицательные стороны подобного решения, и прежде всего трудности освоения промышленностью электрооборудования с повышенной частотой тока. Реализация повышенной частоты в ЭЭС указанного проекта и дальнейшие исследования показали более скромные улучшения характеристик, чем ожидалось, и подтвердили трудность перехода на повышенную частоту.
Заслуживает внимания история вопроса разработки электрооборудования на 400Гц.
Для создания электрооборудования электроэнергетических систем АПЛ проекта 705 был привлечен Всесоюзный (ныне Всероссийский) научно-исследовательский институт электромеханики (ВНИИЭМ). ВНИИЭМ в содружестве с десятками предприятий Министерства электротехнической промышленности при научно-техническом сопровождении 1-го ЦНИИМО приступил к созданию ЭЭС. Речь шла о создании принципиально нового морского электрооборудования.
В проекте ЭЭС основная частота электропитания, как уже говорилось, была 400Гц. При высокой частоте питания создать двигатель на малое число оборотов невозможно из-за неприемлемых габаритов. Необходим был преобразователь высокой частоты в низкую. Разработчики предложили использовать тиристорный преобразователь и с его помощью осуществлять регулирование оборотов двигателя гребного винта. Для отработки нового морского электрооборудования в Истринском отделении ВНИИЭМ был создан специальный натурный стенд.
Стенд представлял собой модель электроэнергетической системы, на которой прежде всего и отрабатывались системные задачи. На этом стенде стояло все реально работающее электрооборудование, например, только ВНИИЭМ разместил здесь 106 различных электрических машин. Стенд служил для комплексных испытаний, во время которых проверялся и ресурс всего оборудования. В дальнейшем на этом стенде прошли отработку четыре поколения судового электрооборудования. Кроме того, этот стенд служил и учебным центром.
Тесный контакт ВНИИЭМ с Институтом атомной энергии им. И.В.Курчатова, возникший при создании комплекса оборудования для атомной подводной лодки проекта 705, естественно, перерос в работы по совместному анализу возможностей использования в атомной энергетике корабля выдающегося достижения фундаментальной науки - явления сверхпроводимости. К тому времени специалистами ИАЭ им.И.В.Курчатова совместно с другими предприятиями на основе проведения теоретических исследований был разработан технологический процесс и создано необходимое оборудование для промышленного изготовления сверхпроводникового провода.
В силу физических особенностей сверхпроводника стало очевидным, что использование сверхпроводникового провода целесообразно в системах возбуждения электрических машин корабля: это позволяет резко увеличить рабочую магнитную индукцию. Открылась возможность создания электрических двигателей и генераторов большей единичной мощности, малых размеров и массы, с высоким КПД. Были разработаны и сформулированы основные задачи создания системы электродвижения (ЭД) со сверхпроводниковым гребным двигателем для атомного корабля.
Была определена комплексная программа, включающая на этапе проектирования корабля обоснование методики расчета и конструирования нового класса электрических машин, технологию их изготовления и испытания. Исследования начинались с разработки и изготовления экспериментальных образцов сверхпроводниковых электрических машин и систем электровыдвижения в целом. Было сделано несколько синхронно-асинхронных типов двигателей мощностью от 100 до 200кВт. Проектирование велось параллельно с предприятиями и конструкторскими бюро судостроительной промышленности и 1-м ЦНИИ МО.
Важным и сложным этапом было создание стендового образца специального гребного двигателя мощностью два мегаватта, который изготовлялся во ВНИИЭМ. Он отличался особой конструкцией: имелись два ротора - один со сверхпроводящей обмоткой, другой асинхронный, - разделенные герметичной перегородкой, что позволяло исполнительной части двигателя работать и в агрессивных средах, и в морской среде.
В производственном объединении “Электросила” был разработан, изготовлен и испытан стендовый образец сверхпроводящего турбогенератора мощностью 2000кВт для использования его в качестве корабельного источника питания. На базе этих машин в Истринском отделении ВНИИЭМ создается уникальный стенд системы электродвижения с гребным приводным двигателем.
В 70-х годах в связи с ростом переменного тока ЭЭС, появлением новых потребителей, широким внедрением переменного тока в ЭЭС ПЛ и развитием систем автоматического управления возник вопрос об очередной корректировке и дополнении действующих правил электрооборудования кораблей. При этом руководящими организациями было дано указание о том, чтобы форма действующего документа соответствовала действующей в стране системе руководящих документов. В связи с этим в период 1976-1978гг. под руководством электротехнического управления 1-м ЦНИИ военного кораблестроения в лице Г.Ф.Супруна был разработан комплекс Государственных стандартов по ЭС и корабельному электрооборудованию.
Период с 1977г. по настоящее время можно считать временем интенсивной разработки и освоения новых видов электрооборудования с оптимальными техническими характеристиками. В этот период освоены синхронные генераторы типа ГМ и 2СП, электродвигатели типа ДМ, аккумуляторные батареи 445 и 446, вращающиеся преобразователи со сниженной вибрацией, статические преобразователи (выпрямители, инверторы, преобразователи частоты и комплекс преобразователей гарантированного питания), автоматические выключатели типов ВА и А-3700, дифференциальная защита типа ДЗУТ, быстродействующие переключатели типа ПА-12, кабели повышенных термостойкости, надежности и ресурса марок КСРВ, КСРРФ. КСПВ, КНД, КСД и др. Также выполнены и продолжают выполняться работы по обеспечению высоких показателей пожарозащищенности, ресурса надежности электрооборудования для перспективных кораблей - серии работ “Ресурс”, “Пламя”, “Защита” и др.
В 1980г. закончены монтаж, испытания и сдача ЭЭС ДПЛ проекта 877, на которой применено полное электродвижение. В 1982г. завершены монтаж, испытания и сдача ЭЭС АПЛ проекта 941 с суммарной мощностью основных источников электроэнергии в 12800кВт и применена дифференциальная система защиты типа ДЗУТ. В 1985г. завершен монтаж ЭЭС корабля проекта 1941, в которой мощность электростанций достигла 6400кВт, а мощность электросистемы - 27200кВт. В 1990 г. завершены монтаж, испытания и сдача флоту ЭЭС тяжелого авианесущего крейсера проекта 1435 (“Адмирал Флота Советского Союза Кузнецов”) мощностью 22500кВт.
Рассмотрение материалов строящихся и проектируемых кораблей, ряда НИР и информации об ЭЭС кораблей высокоразвитых государств говорит о необходимости решения ряда вопросов, обеспечивающих оптимальное развитие электроэнергосистем ближайшей перспективы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
