BRODSKI ENERGETSKI SUSTAVI

mr.sc.Marijan Gran dipl.ing

1. Uvod Skup objekata kojima se ostvaruje

proizvodnja , prijenos i potronja el. energije zove se elektrina oprema.

Elektrina oprema se dijeli u vie skupina: izvori el. Energije transformatori za rasvjetu i snagu sklopni ureaji , te ureaji za razdiobu iprijenos el.energije sve vrste elektro motornih pogona elektrini porivni ureaji ureaji brodske instrumentacije

Brodski energetski sustav sastoji se od dva dijela: glavni pogonski sustav koji osigurava

plovidbu pomoni brodski sustav koji osigurava ostale procese na brodu

Elektro energetski sustav obuhvaa

Elektroenergetska postrojenja PROIZVODNJA RASKLOP RASPODJELA POTRONJA

PROIZVODNJA: El. Centrala- vie generatora( glavni, osovinski, luki itd) - svi regulacijski , mjerni i zatitni ureaji

RASKLOP I RASPODJELA: Sadri sve elemente potrebne zadistribuciju energije troilima sa zahtijevanim iznosima napona, i frekvencija

POTRONJA: El.motori Svjetlosna troila Toplinska troila Ureaji veze Ureaji za navigaciju

2. Zahtjevi za brodske el.ureaje i sigurnost na brodu Zahtjevi sa obzirom na materijal ( materijali koji ne gore , otporni na utjecaje mora i sl.) Zahtjevi s obzirom na klimatske i pogonske uvjete ( temperatura , vlaga, neistoe u zraku , mehaniki utjecaji) Zahtjevi s obzirom na koroziju

3. PROIZVODNJA EL.ENERGIJE Proizvodnja mora biti prilagoenapotronji Pri pretvorbi energije gubitci moraju biti to manji Brod mora imati takvo skladite primarne energije da je zajamena proizvodnja el. energije

Osnovni izvori el.energije na brodu Akumulatorske baterije za brodove samalom potronjom Jedan ili vie diesel motora s el.generatorima Plinske ili parne turbine s turbogeneratorom

IZBOR VRSTA STRUJE I IZNOSI NAPONA trofazni sustav napona ( 380 V ili 440 V)najvii doputeni 500 V za sustave snage i 250 V za sustave rasvjete , grijanja Frekvencija 50 ili 60 Hz Istosmjerni 12 i 24 V Izmjenina jednofazna 24 i 42 V

IZVORI EL.ENERGIJE Primarni galvanski lanci ( baterije beznaknadnog punjenja) Akumulatori Elektrini generatori ( istosmjerni ili izmjenini)

AKUMULATORI- prednosti Spajanjem elija u bateriju (serijski spojvei napon paralelni vea struja ) Mali unutarnji otpor napon se malo mijenja promjenom optereenja Punjenje je mogue

ELEKTRINI GENERATORI Istosmjerni- kao glavni izvor za napajanje istosmjernom strujom - kao izvor el.energije u sluaju nude - u kombinaciji motor-generator za punjenje akumulatora - kao izvor za napajanje istosmjernih motora Izmjenini s obzirom na vrst uzbude - generatori sa istosmjernim uzbudnikom - generatori sa statikom uzbudom - generatori sa rotirajuim izmjeninim uzbudnikom

ODREIVANJE SNAGE BRODSKE CENTRALE Veliina , vrsta, i namjena broda Vrsta i snaga pogona broda Vrsta pogona za pomone i palubne strojeve Vrsta tereta Udobnost posade i putnika Podruje eksploatacije i kretanja broda Standardna rjeenja ili posebni zahtjevi Vrsta struje i visina napona Stupanj automatizacije

TROILA EL:ENERGIJE -podjela Grupa ureaja za palubnu slubu i sigurnost broda ( kormilarski i navigacijski ureaji , vitla , protupoarni ureaji reflektori , radiostanica ) Grupa za manipulaciju teretom ( teretna vitla i dizalice , te rashladni ureaji za teret) Grupa pomonih ureaja za glavni motor ( ureaji za ukrcaj goriva maziva i vode te ventilatori za strojarnicu i kotlovnicu) Grupa za standard posade i putnika ( ventilacija , klima , kuhinje , friideri za namirnice , hidrofori) Grupa rasvjete

IZVORI EL: ENERGIJE ZA SLUAJ NUNOSTI Izvori su : dizelgeneratori ili aku baterije koji omoguujunapajanje svih troila neophodnih za sluaj nunosti Ova troila su: - rasvjeta za sluaj nunosti( mjesta ukrcavanja u amce, izlazi iz prostorija, strojarnica, upravljaki pultovi, protivpoarni sustavi medicinske prostorije) - pozicijske svjetiljke - radiooprema i navigacijska oprema - sredstva unutarnje veze - sustav dojave poara - svjetiljke za dnevnu signalizaciju - kaljune pumpe

AUTOMATIZACIJA I INFORMATIKA NA BRODU Sustavi voenja broda ( plovidba broda , odreivanje poloaja , automatsko upravljanje brodom , izbjegavanje sudara) Pogonski sustav ( opskrba el.energijom, rad pomonih strojeva , propulziski motori,) Sustav tereta ( planiranje rada s teretom , nadzor nad sigurnosti broda za vrijeme rada sa teretom) Ostalo ( navigacija i komunikacije )

AUTOMATSKA PROIZVODNJA EL.ENERGIJE Automatsko reguliranje napona i frekvencije Automatsku sihronizaciju i paralelni rad generatora Automatsku raspodjelu optereenja izmeu generatora Programirano prikljuenje troila velike snage Automatsko pred podmazivanje dizel motora Automatsko ponovno ukljuivanje mree kod njenog ispadanja iz pogona

4. RAZDIOBA I PRIJENOS EL. ENERGIJE Dvovodni izolirani sustavi Dvovodni sustav s jednim polom uzemljenim na brodski trup Jednovodni sustav s izoliranim pozitivnim vodiem i brodskim trupom kao povratnim vodom Trovodni sustav s izolirana oba vodia i uzemljenim srednjim izoliranim vodiem Trovodni sustav s izolirana oba vodia s brodskim trupom kao povratnim vodom

DVOVODNI IZOLIRANI SUSTAV

Jednostavno se kontrolira izolacija Jednostavno se radio smetnje blokiraju Mrea najsigurnija

BRODSKA EL. MREA Slui za prijenos i razdiobu el.energije od izvorado troila Podjela: mrea snage mrea rasvjete mrea sigurnosnog napona istosmjerna izmjenina

ili

BRODSKI ELEKTRINI SKLOPNI UREAJI Sabirnice i neizolirani prikljuci Sklopne ploe Razdjelnici Sklopni aparati i naprave Upravljaki uklopni ureaji

SABIRNICE Su bakrene trake uvrene preko izolatora i drugihizolacijskih elemenata. Na njih se prikljuuju dovodi sa osnovnih izvora el.energije i odvodi prema glavnoj ploi Oznauju se kao( izmjenina struja): - L1 uto - L2 zeleno - L3 ljubiasto - nulti vod sivo - dozemni vod zeleno i uto u poprenim prugama

GLAVNA SKLOPNA PLOA Sredinje je mjesto na koju su prikljueni osnovni izvoriel. Energije. Ovdje se energija mjeri , kontrolira , i raspodjeljuje troilima i ureajima Znaajke modernih GSP su: - mali prostor za smjetaj - Nii trokovi proizvodnje - velika otpornost na struje kratkog spoja - Jednostavna montaa - dobra preglednost - velika sigurnost pogonskog osoblja

Danas se GSP spajaju spojevima sa

paralelnim radom generatora Generatori se spajaju na sabirnice koje se dijele na tri sekcije: - sekcija vanih troila - sekcija manje vanih troila - sekcija troila lukog pogona

Sabirnice na mjestu spoja mogu bitipodijeljene Runim rastavljaem Mostom koji se skida Automatskim prekidaem

ELEKTRINI VODOVI , KABELI, I KABELSKA MREA Elektrini vodovi: skup el. Vodia izoliranih meusobno , od trupa i drugih konstruktivnih dijelova Izolirani vodovi : upotrebljavaju se za unutranje oienje Kabeli : su izolirani i od vanjskih utjecaja zatieni vodovi ( kod kabela je vie naznaena zatita od vanjskih utjecaja) Kabelska mrea : za prijenos informacija unutar broda

5. POTRONJA EL:ENERGIJE NA BRODU relativna potronjateretniEMP 93-95 %

trgovaki79 81 % 14 -16 % 34% 12%

Putniki74 -76 % 11 13 % 10 12 % 13%

Gospodarsk 2 4 % i ureaji Rasvjeta 2 -5 % Navigacija i veze Do 1%

BRODSKA RASVJETA Su oni dijelovi koji ureaja koji je zadaa osvijetliti svedijelove broda Osnovne svjetlosne veliine su : - kandela (cd) jedinica za jakost svjetlosti - prostorni kut ( omega) - svjetlosni tok ( lm) lumeni - jakost svjetlosti - rasvjetljenost E (lx)luksi - svjetlosna iskoristivost

ELEKTRINI IZVORI SVJETLOSTI arulje sa uarenom niti Flourescentne cijevi Halogene arulje- za mreni napon - niskonaponske - s reflektorskim zrcalom arulje na izboj Visokotlane arulje sa ivinim parama

Brodske svjetiljke i reflektore Svjetiljke u drutvenim prostorijama Reflektori- navigacijski - signalni Suez reflektori Morse signalni reflektori

Podjela rasvjetnih mrea na brodu Osnovna rasvjeta- opa rasvjeta - rasvjeta radnog mjesta - vanjska rasvjeta Rasvjeta za sluaj nunosti koju napaja dizel agregat Rasvjeta za sluaj nunosti koju napaja akumulator

ELEKTRINO GRIJANJE El.grijanje brodskih prostorija Brodska ventilacija Provjetravanje Prirodno Mehaniko

Klimatizacija broda El.predgrijanje goriva El.zagrijavanje tankova

Elektromotorni pogoni na brodu Veliki znaaj za sve reime rada , za sve standardnepogone na brodu( pumpe, kompresori, ventilatori, dizalice , ispirae , rashladni ureaji) Podjela - EMP male i srednje snage ( motori za palubne i pomone strojeve - EMP velike snage ( motori za pogon propelera)

Ili

- EMP pomonih brodskih strojeva i ureaja - EMP palubnih strojeva

EMP pomonih strojeva EMP pod palubom tj. svi strojevi i ureaji

na brodu , osim glavnih brodskih strojeva Slue pri pogonu glavnih brodskih strojeva Broj ovih strojeva ovisi o vrsti broda i veliini

EMP brodskih pumpi Potisne pumpe ( stapne , klipne , vijane,) Turbopumpe ( centrifugalne , radijalne ,dijagonalne i aksialne) Prema korisnicima i namjeni - pumpe za strojeve i brodske ureaje - pumpe za brodski teret - pumpe za brodsku posadu i putnike

EMP ventilatora Slue za usisavanje i isisavanje zraka Dijelimo ih- za provjetravanje kotlovnice, strojarnice - za ventiliranje skladita - za ventiliranje prostorija stanovanja

EMP ostalih pomonih strojeva Kompresori Separatori Vodonepropusnih i PP vrata

EMP palubnih strojeva EMP za manevar broda- sidrena vitla, povlana vitla, vitla za amce za spaavanje - kormilarske ureaje EMP - za teretna vitla , za vitla tekih tereta, okretne dizalice, pomona vitla, jaruala, pogone dizalica

6. ELEKTRINI PORIV BRODA Je pogon brodskog propeleraelektromotorom Primjenjuje se kada je mehaniki prijenos energije od pogonskog stroja do propelera manje prikladan Zastupljen je na specijalnim brodovima: podmornice , kabel polagai , ledolomci, bageri, dizalice, ratni brodovi i sl.

TIPOVI elektrinih poriva Potpuno el. Propulzijakoristi akumuliranu energiju za pogon. Javlja se kod malih brodica , podmornica, Propulzija sa elektrinim prijenosom koristi za pogon el. Energiju iz generatora Kombinirana propulzija

Prednosti Mogu se odabrati najpovoljnije brzine propelera i pogonskog stroja jer nema mehanike veze Primarni strojevi mogu biti brzohodni nereverzibilni ime se pojednostavljuje konstrukcija Udarci i vibracije sa propelera ne prenose se na glavni stroj Uteda u masama i dimenzijama primarnih strojeva Smjetaj primarnih strojeva i generatora bilo gdje na brodu Prekretanje propelera radi se bez promjene smjera vrtnje primarnih strojeva Na raspolaganju je ista snaga za pogon naprijed i nazad Brzina propelera se regulira u veim granicama Bolje manevarske sposobnosti broda Jedna osovina propelera moe se pogoniti sa vie agregata

NEDOSTATCI Nia korisnost zbog dvostruke pretvorbeenergije ( mehanika od 0,95-0,98 elektrina 0,86-0,92) Via cijena, a katkad i vea masa postrojenja Za nadzor i rukovanje potrebni vei broj visokokvalificiranog osoblja

POTPUNO EL. PROPULZIJA Najstariji je el.motorni pogon jo od 1839g. Dizel-elmotorna propulzija s mogunou direktnog pogona dizel motorom Dizel elektrina propulzija

Dizel-elmotorna propulzijapodmornice Ima jedan ili vie diesel motora, istosmjernihstrojeva i aku. bateriju - diesel motor je spojen preko spojke sa istosmjernim strojem - istosmjerni stroj radi kao motor ili generator - akumulatorska baterija ili napaja elektromotor ili se puni istosmjernim strojem koji radi kao generator

DIESEL ELEKTRINA PROPULZIJA Ima porivni el.motor dva dizel generatora iaku bateriju . El motor pokree propeler bilo da je u povrinskoj ili podvodnoj vonji Pri tome se motor napaja ili iz aku baterije ili iz dizel generatora Pri manjoj potronji tijekom plovidbe puni se aku baterija

Propulzija sa elektrinim prijenosom Vana primjena na ledolomcima Specijalnim brodovima Primarni izvor energije moe biti motori, turbine

ili nuklearno postrojenje Razlozi manje primjene elektrine propulzije su : - kvalitetniji mehaniki reduktori - dobro prekretanje sporohodnih diesel motora - primjena propelera sa pokretnim krilima - nedostatci elektrinog prijenosa

PODJELA elektrinog prijenosa za propulziju Prema vrsti primarnog stroja- diesel elektrinu ( za motore do 6000 KW - turbo elektrinu ( do 45 MW) Prema znaajkama pogona - prema uestalosti i brzini prekretanja - prema opsegu promjene brzine Prema vrsti struje - istosmjerno istosmjerni ( sastoji se od istosmjernog generatora i istosmjernog motora) - izmjenino istosmjerni ( kombinirani) ( sastoji se od sinkronog generatora i istosmjernog motora - izmjenino izmjenini ( trofazni) od sinkronog generatora i asihronog propulziskog motora

ZAHTJEVI NA ELEKTRINO PORIVNI SUSTAV Doputeni naponi kod istosmjerne struje su do 500 V Elektrini strojevi moraju stupanj mehanike zatite odnajmanje IPX4 Uzbuda ovih strojeva napaja se iz najmanje dva pretvornika Hlaenje i ventilacija strojeva mora biti vrlo dobro izvedena Podmazivanje leajeva mora biti sigurno El.spojke moraju se izvoditi tako da se mogu rastavljati bez rasklapanja pogonskog stroja ili reduktora Sustav daljinskog upravljanja izveden je sa zapovjednog mosta Mjerenje i signalizacija mora osiguravati stalnu i neposrednu kontrolu

7. Brodska instrumentacija Ovdje se obuhvaa instrumentacijski skuppovezan sa brodskim funkcijama navigacijom i izmjenom informacija Navigacijski ureaji Radar Hidroakustini ureaji Brodske komunikacije

Navigacijski ureaji Prema namjeni - luki - obalni - oceanski Prema temeljnom nainu djelovanja - kooperativni sustavi - autonomni sustavi Navigacijskim ureajem odreuje se pripadnost pozicije nekom skupu toaka - pravac , linija pozicija odreena smjerom na objekt - krunica, linija pozicija odreena konstantnom udaljenou - hiperbola stajnica sa stalnom razlikom udaljenosti dviju toaka Razliiti fizikalni principi djelovanja - inercijski - hidroakustini - elektromagnatski valovi

TRADICIONALNA NAVIGACIJSKA SREDSTVA Magnetski kompas Giro kompas Inercijski navigacijski sustav Goniometar Hiperbolni sustav

SATELITSKA NAVIGACIJA Sustav TRANSIT od 1970 god GPSpokriva cijelu zemlju nema ogranienja broja korisnika korisnik samo prima Sustav se sinhronizira na tono GPS

GPS Svemirski segment - U est orbitalnih ravnina podkutom 55 stupnjeva prema ekvatoru s vremenom ophoda oko 12 sati na 20200 km giba se 24 satelita po etiri u svakoj ravnini. Sustav omoguava na bilo kojoj toki Zemlje trajni doseg najmanje 5 satelita. Najzastupljeniji sateliti su serije BLOCK IIa sa karakteristikama - masa 840 kg - ivotni vijek 7,5 godina - energetski izvor s oko 7m2 sunanih baterija - Vremenska kontrola atomskim satovima - proizvoa Rockwell International

GPS Korisniki segment- prioritetni korisnici su vojne postrojbe - tonost civilnih korisnika namjerno umanjena - prijemnici su jednofrekvencijski i dvofrekvencijski - prijemnici mogu biti s multipleksom ili viekanalni

GPS Kontrolni segment- nadzor , provjera i upravljanje vri se iz zemaljske kontrole mree - promatrake stanice prate satelite, akumuliraju podatke o putanjama i prenose ih u glavnu bazu gdje se kontroliraju i podeavaju parametri putanje i satova za sljedee razdoblje

RADAR Treba otkrivati objekte na to manjimudaljenostima Treba postii to veu daljinu otkrivanja Dobro razluivati objekte Izbjei utjecaj smetnji na rad radara

BRODSKE KOMUNIKACIJE Unutranje slue za prijenos naredbi ,potvrdi prijama naredbi, izvjeivanje i obavjeivanju . Mogu biti dvosmjerne , jednosmjerne , ine i beine Vanjske VHF , MF ,