Модернизация cсудовой энергетической установки грузового судна

1. Анализпоказателейсудна и егоэнергетическойустановки

Для выполненияпоследующихобоснованийи расчётовнеобходимопривести краткуюхарактеристикууказанногов задании проектасудна (табл.1.1) и его энергетическойустановки(табл. 1.2).

Таблица1.1

Характеристикасудна проекта559Б

Таблица 1.2

Характеристикаосновных элементовЭУ судна проекта559Б

Продолжениетабл. 1.2

Наоснове данныхтабл. 1.1 и 1.2 выполняетсярасчёт показателейустановкисудна.

Эффективнаямощность главнойЭУ:

кВт,

где– количествоглавных двигателейСЭУ;

кВт – номинальнаяэффективнаямощность главногодвигателя СЭУ.

Энергооснащённостьсудна:

кВт/т,

гдет – водоизмещениесудна в полномгрузу.

Энергонасыщенностьпо отношениюк длине машинногоотделения:

кВт/м,

где– количествовспомогательныхдвигателей;

кВт – номинальнаяэффективнаямощностьвспомогательногодвигателя;

м – длина машинногоотделения.

Энергонасыщенностьпо отношениюк площади машинногоотделения:

кВт/м²,

гдем² – площадьмашинногоотделения.

Энергоёмкостьработы судна:

кДж/(ткм),

гдет – грузоподъёмностьсудна;

км/ч – скоростьсудна в полномгрузу.

Удельнаямасса ЭУ:

кг/кВт,

гдет – сухая массаЭУ.

АбсолютныйКПД установки:

,

гдекг/ч – общийрасход топливана СЭУ;

кДж/кг – низшаяудельная теплотасгорания дизельноготоплива.

ЭффективныйКПД установки:

,

гдекг/(кВтч)– удельныйэффективныйрасход топливаглавного двигателя;

кг/(кВтч)– удельныйэффективныйрасход топливавспомогательногодвигателя;

– количествоавтономныхкотлов;

– КПД вспомогательногоавтономногокотла;

кДж/ч – теплопроизводительностьавтономногокотла.

КПДсудового(пропульсивного)комплекса:

,

где– эффективныйКПД главногодвигателя:

;

– КПД главнойпередачи установки;

– КПД валопровода;

– пропульсивныйКПД.

КПДэнергетическогокомплекса:



где– эффективныйКПД вспомогательногодвигателя:

;

– КПД электрогенератора;

кг/ч – расходтоплива автономнымкотлом.

Результатырасчёта представленыв табл. 1.3.

Таблица1.3

Показателиэнергетическойустановки суднапроекта 559Б

Продолжениетабл. 1.3

2.Обоснованиесостава главнойэнергетическойустановки

Цельюданного разделаявляется обоснованиеи выбор главныхдвигателей,а также выбортипа главнойпередачи.

Исходнымиданными привыборе главныхдвигателейявляются:

мощность главнойэнергетическойустановкисудна;

количествои частота вращениядвижителей.

Количествоглавных двигателейследует приниматьравным числуих у судна,указанногов задании.

Требуемаямощность двигателейопределяетсяделением суммарноймощности ЭУна количестводвижителейили число главныхдвигателейсудна:

кВт.

Дляобоснованиямарки главногодвигателянеобходимоподобратьнесколькодизелей, мощностькоторых близкак требуемой,и сравнить ихс установленнымина судне покомплексномупараметрукачества. Вкачестве главногодвигателя суднаследует приниматьдизель, имеющийнаибольшеезначение комплексногопараметра. Приравных значенияхкомплексногопараметрапредпочтениеотдаётся дизелю,который в составеЭУ имеет большийКПД судовогокомплекса.

Расчёткомплексногопараметракачества производимпо формуле:

,

где комплексныйпараметр качествадизеля;

 удельнаямощность дизеля,кВт/м³;

 номинальнаяэффективнаямощность дизеля,кВт;

длина, ширинаи высота дизеляв м;

 максимальноезначение удельноймощности средирассматриваемыхдизелей, кВт/м³;

 удельнаямасса дизеля,кг/кВт;

 массадизеля, кг;

 минимальноезначение удельноймассы средирассматриваемыхдизелей, кг/кВт;

 удельныйэффективныйрасход топливадизеля, кг/(кВтч);

 минимальноезначение удельногоэффективногорасхода топливасреди рассматриваемыхдизелей, кг/(кВтч);

 ресурсдизеля докапитальногоремонта, тыс.ч;

 максимальноезначение ресурсасреди рассматриваемыхдизелей, тыс.ч;

 условныйпоказательрода топлива,используемогодизелем (длятяжёлого топлива– ,для дизельного );

 стоимостьдизеля, определяемаяпо формуле:

;

 минимальноезначение стоимостисреди рассматриваемыхдизелей;

 коэффициентывесомости.

Привыборе двигателейтранспортныхсудов следуетпринимать ;;;;;;.

Сопоставлениеудобно производитьв табличнойформе (табл.2.1).

Таблица2.1

Сопоставлениепараметровсудовых дизелей

Вкачестве главногодвигателявыбираем дизель6ЧН16,5/18,5 производстваОАО Дизельпром.

В качествеглавной передачивыбираемреверс-редукторс передаточнымотношением3,55.

3. Обоснованиеэксплуатационныхрежимов работыглавных двигателейСЭУ

Дляобоснованияобласти эксплуатационныхрежимов работыглавных двигателейнеобходимовыполнитьрасчёт ограничительныххарактеристикглавных двигателей(табл. 3.1).

Координатыхарактеристикмогут бытьопределеныс помощью следующихзависимостей.

Внешней номинальноймощности:

,

где– механическийКПД двигателяна номинальномрежиме;

– адаптивнаяпоправка к КПД.

Ограничительнойпо тепловойнапряжённости:

.

Ограничительнойпо механическойнапряжённости:

.

Винтовойоблегчённой:

.

Винтовойнормальной:

.

Винтовойшвартовной:

,

где– значениекоординатывнешней характеристикиноминальноймощности при.

Таблица3.1

Расчёт координатхарактеристиксудовых дизелей

Продолжениетабл. 3.1

Для обоснованиявозможныхрежимов работыглавных двигателейв эксплуатациипо рассчитаннымкоординатамстроятсяограничительныеи винтовыехарактеристикина одном чертеже(рис. 1). Совмещениехарактеристикпозволяетустановитьобласть эксплуатационныхрежимов работыглавных двигателей,которая длясудовых дизелейс наддувомограничивается:

– сверху:частью линиишвартовнойхарактеристикии ограничительнойпо тепловойнапряжённости;

– справа:линией номинальнойчастоты вращенияколенчатоговала;

– снизу:линией облегченнойвинтовойхарактеристики;

– слева:линией минимально-устойчивойчастоты вращенияколенчатоговала.

4.Выбор режимаработы главныхдвигателейСЭУ

Для выборарациональногорежима работыглавных двигателейпредварительновыполняетсярасчёт измененияих параметровпри работеглавных двигателейСЭУ по винтовойхарактеристике(табл. 4.1).

Показателиглавных двигателейна долевыхрежимах могутбыть определеныс помощью следующихзависимостей.

Долеваямощность:

.

ЭффективныйКПД на режиме:

.

Удельныйрасход топливана режиме:

.

Часовойрасход топлива:

.

Среднееэффективноедавление нарежиме:

,

где– коэффициенттактностидизеля (– для четырёхтактных,– для двухтактных);

– число цилиндров;

м – диаметрцилиндра;

м – ход поршня.

Таблица4.1

Расчёт параметровглавных двигателейпо винтовойхарактеристике

Продолжениетабл. 4.1

По результатамрасчётов необходимопостроитьграфики измененияпоказателейглавных двигателейпри работе ихпо винтовойхарактеристике(рис. 2).

Определяемнаиболее экономичныйрежим работыдвигателя(режим с )и значенияпараметровна этом режиме:

об/мин; кВт;;кг/(кВтч);кг/ч; МПа.

5. РасчётпоказателейвспомогательныхдвигателейСЭУ

Для выборарациональногорежима работыдизель-генераторовпредварительновыполняетсярасчёт измененияих параметровпри работе понагрузочнойхарактеристике(табл. 5.1).

Показателивспомогательныхдвигателейна долевыхрежимах могутбыть определеныс помощью следующихзависимостей.

Долеваяэффективнаямощность:

.

ЭффективныйКПД на долевомрежиме:

.

Удельныйрасход топливана режиме:

.

Часовойрасход топлива:

.

Среднееэффективноедавление нарежиме:

,

где– коэффициенттактностидизеля (– для четырёхтактных,– для двухтактных);

– число цилиндров;

м – диаметрцилиндра;

м – ход поршня.

Таблица5.1

Расчёт параметроввспомогательныхдвигателейпо нагрузочнойхарактеристике

Продолжениетабл. 5.1

По результатамрасчётов необходимопостроитьграфики измененияпоказателейвспомогательныхдвигателейпри работе ихпо нагрузочнойхарактеристике(рис. 3).

Определяемнаиболее экономичныйрежим работыдизель-генератора(режим с )и значенияпараметровна этом режиме:

кВт;;кг/(кВтч);кг/ч; МПа.

6.Расчёт системэнергетическойустановки

Дляобеспечениянормальнойработы двигатели(главные ивспомогательные)и котельнаяустановка СЭУоборудуютсясистемами:топливной,масляной, водяногоохлаждения,сжатого воздухаи газовыпуска.Каждая системаможет бытьподразделенана две части:непосредственносвязанную сдвигателеми судовую. Вэтом разделеприведён расчётсудовых системСЭУ, а такжетребованияРечного РегистраРСФСР для данныхсистем.

Назначениесистем СЭУ:

1. Топливнаясистема –предназначенадля приёма,перекачивания,хранения, подготовкик использованию(очистки, подогревавысоковязкоготоплива) итранспортировкитоплива кпотребителям;

2. Маслянаясистема –предназначенадля приёма,хранения, очисткии подачи маслак потребителям;

3. Системаводяного охлаждения– предназначенадля отводатеплоты отвтулок цилиндров,крышек цилиндров,смазочногомасла, газовыпускногоколлекторау крупных дизелейбез наддуваи других механизмовэнергетическойустановки;

4. Системасжатого воздуха– предназначенадля обеспеченияпуска двигателей,подачи звуковогосигнала, подпиткипневмоцистерни работы пневматическихсистем автоматическогоуправленияи регулирования;

5. Газовыпускнаясистема –предназначенадля отвода ватмосферувыпускныхгазов от двигателей,котлов и камбуза.

6.1 Топливнаясистема

ТребованияРегистра ктопливнойсистеме

Насосы.

Для перекачкитоплива иззапасных цистернв расходныедолжны бытьпредусмотренытопливоперекачивающийнасос с механическимприводом ирезервныйручной насос.При наличиисепараторатоплива в качестверезервногоможет бытьиспользованнасос сепаратора.

На судахс суточнымрасходом топливане менее 1 тдопускаетсяустанавливатьодин ручнойнасос.

Топливоперекачивающиенасосы, а такженасосы сепараторов,кроме местногоуправления,должны иметьсредства дляих остановкииз всегда доступныхмест вне помещений,в которых ониустановлены.

Расположениетрубопроводов.

Топливныетрубопроводы,как правило,должны бытьотделены оттрубопроводовдругих систем.

Трубопроводы,предназначенныедля перекачкиподогретоготоплива поддавлением,должны располагатьсяв хорошо видимыхи доступныхместах.

Топливныетрубопроводы,как правило,не должныпрокладыватьсянад двигателямивнутреннегосгорания,газовыпускнымитрубопроводами,паропроводами(за исключениемпаропроводовдля подогреватоплива), паровымикотла ми и ихдымоходами.

В исключительныхслучаях допускаетсяпрокладкатопливныхтрубопроводовнад указаннымвыше оборудованиемпри условии,что в этих районахтрубопроводыне будут иметьразъемныхсоединений.

Приемныетрубопроводытоплива отцистерн вместимостьюболее 50 л, расположенныхвне междудонногопространства,а также трубопроводы,предназначенныедля выравниванияуровня жидкостив цистернах,должны бытьснабжены запорнымиклапанами,установленныминепосредственнона цистернах.Эти клапаныдолжны иметьдистанционноезакрытие извсегда доступныхмест, расположенныхвне того помещения,в котором находятсяцистерны.

Нарасходныхцистернахдолжны бытьклапаны быстрозапорноготипа.

Приемныетрубопроводыиз междудонныхцистерн должныбыть снабженызапорнымиклапанами,расположеннымивыше цистерн.

Устройствадля подогреватоплива в системах.

Подогревжидкого топливаможет осуществлятьсятолько с помощьюпаровых иливодяных змеевиков.Применениеэлектронагревательныхустройств дляэтой цели являетсяпредметомспециальногорассмотренияРечного Регистра.

Змеевикиподогреватоплива должнырасполагатьсяв наиболеенизких местахцистерн. В глубокихцистернах, вкоторых змеевикиподогреварасположенына высоте, следуетпредусматриватьвозможностьотключенияотдельныхсекций змеевиковпо мере сниженияуровня топливав цистернах.

Концыприемных топливныхтруб в расходныхи отстойныхцистернахдолжны располагатьсянад змеевикамиподогрева такимобразом, чтобыне происходилооголение последних.

Максимальнаятемператураподогретоготоплива в цистернахдолжна бытьне менее чемна 10Сниже температурывспышки паровтоплива.

Дляконтроля затемпературойподогреваемоготоплива в необходимыхместах должныбыть установленытермометры.

Конденсатгреющего парадолжен проходитьчерез смотровоеустройство,позволяющееконтролироватьего чистоту.

Давлениепара, применяемогодля подогреватоплива, недолжно превышать0,5 МПа.

Устройствадля удаленияводы из топливныхцистерн.

Для удаленияводы в расходныхи отстойныхцистернахдолжны предусматриватьсяклапаны самозапорноготипа и трубопроводык сточным цистернам.

На сточныхтрубопроводахдолжны устанавливатьсясмотровыестекла. Приналичии поддоноввместо стёколдопускаетсяприменениеоткрытых воронок.

Устройствадля сбора утечектоплива.

Вкладныецистерны, насосы,фильтры и другоеоборудованиев местах возможнойутечки топливадолжны снабжатьсяподдонами.

Сточныетрубы от поддоновдолжны бытьотведены всточные цистерны.

Внутреннийдиаметр сточныхтруб долженбыть не менее15 мм.

Сточныетрубы должныдоводитьсядо днища сточнойцистерны сминимальнымзазором.

При расположениисточной цистерныв междудонномпространстведолжны бытьприняты конструктивныемеры, предотвращающиепоступлениеводы в машинныепомещения черезоткрытые концысточных трубв случае повреждениянаружной обшивки.Должна бытьпредусмотренапредупредительнаясигнализацияпо верхнемупредельномууровню в сточныхцистернах.

Если сточнаяцистерна являетсяобщей для сточныхтруб от поддонов,расположенныхв разных непроницаемыхотсеках, тодолжны бытьпредусмотреныконструктивныемеры, предотвращающиеперелив водыиз одногозатопленногоотсека в другойчерез открытыеконцы сточныхтруб.

Наполнениезапасных цистерн.

Приемжидкого топливана судно долженпроизводитьсячерез постоянныйтрубопровод,снабженныйнеобходимойарматурой,обеспечивающейподачу топливаво все цистерныосновногозапаса.

Трубопроводнаполнениятоплива должендоводитьсядо днища цистерныс минимальнымзазором.

Напассажирскихсудах для приематоплива должныпредусматриватьсяспециальныеприемные станции,отделенныеот других помещенийи оборудованныесточными трубами,идущими в сточныетопливныецистерны.

Наполнительныетрубопроводыцистерн, расположенныхвыше двойногодна, а такженаполнительныетрубопроводыцистерн междудонногопространствадолжны присоединятьсяк верхним частямцистерн. Еслиэто осуществитьнельзя, тонаполнительныетрубы должныиметь невозвратныеклапаны, устанавливаемыенепосредственнона цистернах.

В техслучаях, когданаполнительнаятруба используетсяв качествеприемной, вместоневозвратногоклапана следуетустанавливатьзапорный клапанс дистанционнымзакрытием,выведеннымв доступноеместо, расположенноеза пределамипомещения, вкотором находитсяцистерна.

Топливныецистерны.

Топливныецистерны,расположенныена открытыхпалубах инадстройках,а также в другихместах, подверженныхвлиянию атмосферы,должны бытьзащищены отвоздействиясолнечныхлучей.

Расходныетопливныецистерны,предназначенныедля непосредственногопитания главныхдвигателейв машинныхпомещенияхбез постояннойвахты, должныиметь устройство,подающее оптическийи звуковойсигнал в рулевуюрубку по допускаемомунизшему уровнютоплива в цистернах,или автоматическоенаполнениерасходнойтопливнойцистерны.

Отсеки,расположенныев нос от тараннойпереборки, недолжны использоватьсядля перевозкитоплива илидругих жидкихвоспламеняющихсявеществ.

Подвод топливак двигателямвнутреннегосгорания.

Оборудованиетопливнойсистемы должнообеспечиватьподвод топлива,подготовленногонадлежащимобразом и очищенногов степени,требующейсядля данногодвигателя.

Фильтрытоплива должныдопускать ихочистку безостановкидвигателей.

Судовыемеханическиеустановки, всостав которыхвходят двигатели,работающиена тяжеломтопливе, должныбыть оборудованыдвухтопливнымисистемами.

Приработе главныхдвигателейна двух сортахтоплива (дизельноми тяжелом) должныбыть принятымеры противсмешиваниятяжелого топливас дизельнымтопливом длявспомогательныхдвигателей.

Дляудаленияпаровоздушныхвключений изтрубопроводовподачи подогретоготяжелого топливак насосам высокогодавления должныбыть установленыдеаэрационныеустройства.

В системахтяжелого топливарекомендуетсяпредусматриватьустановкуавтоматизированныхфильтров.

Приналичии расходомеровпоследние недолжны прерыватьработу двигателяв случае ихрегулировкиили выхода изстроя.

Подводтоплива кдизель-генераторам,предназначеннымдля использованияв качествеаварийных,должен осуществлятьсяот автономнойрасходнойцистерны,расположеннойв помещенииаварийногодизель-генератора.Не допускаетсярасход топливаиз этой цистерныдля другихцелей.

Трубопроводподачи топливак дизель-генераторамдолжен бытьотдельным, ссамостоятельнымифильтрами изапорной арматурой.

Подвод топливак котлам.

Натрубопроводе,подающем топливок форсункамкаждого котла,следует предусмотретьбыстрозапорныйклапан с местнымуправлением.При установкеавтоматизированноговспомогательногокотла быстрозапорныйклапан не требуется.

Дляпроверки температурыи давлениятяжёлого топлива,подаваемогок форсункам,в соответствующихместах трубопроводовнеобходимопредусматриватьтермометрыи манометры.

Приподаче топливак котлам подгидростатическимдавлением натрубопроводе,подающем топливок форсункам,должны предусматриватьсяфильтры.

Расчётсистемы

Вместимостьзапасной цистерны:

м³,

где– коэффициентходового времени;

и – удельныеэффективныетоплива маслаглавного ивспомогательногодвигателя,кг/(кВтч);

– коэффициентиспользованияавтономногокотла;

кг/м³ – плотностьтоплива;

ч – продолжительностьавтономногоплавания.

Вместимостьрасходнойцистерны главныхдвигателей:

м³.

Вместимостьрасходнойцистернывспомогательныхдвигателей:

м³.

Вместимостьрасходнойцистерны автономногокотла:

м³.

Вместимостьсточной цистерны:

м³,

гдекВт – суммарнаямощность всехдизелей СЭУ.

Вместимостьцистерны аварийногозапаса топлива:

м³.

Подачатопливоперекачивающегонасоса:

м³/ч,

гдеч – время заполненияцистерны.

Производительностьсепаратора:

м³/ч,

гдеч – время работысепараторав сутки.

Ёмкостьзапасной цистерныпроекта равна22 м³. Следовательно,менять запаснуюцистерну ненадо.

6.2 Маслянаясистема

ТребованияРегистра кмасляной системе

Масляныенасосы двигателейвнутреннегосгорания.

При одномглавном двигателемощностью 220кВт и болеедолжно бытьне менее двухмасляныхциркуляционныхнасосов – основногои резервного,один из которыхможет иметьпривод от двигателя.

Подачарезервногонасоса должнабыть не менееподачи основногонасоса.

При наличиидвух и болееглавных двигателейрезервныймасляный насосне требуется.

Следуетпредусматриватьсредства контроляза протокоммасла в подшипникахтурбонагнетателей.

Каждыйвспомогательныйдвигательдолжен иметьнезависимуюмасляную систему.

Объединениемасляных системвспомогательныхдвигателейявляется вкаждом случаепредметомспециальногорассмотренияРечным Регистром.

Еслимасляный насосне оборудованпредохранительнымили перепускнымклапаном, установкатакого клапанадолжна предусматриватьсяна напорномтрубопроводе.

Подводсмазочногомасла к двигателямвнутреннегосгорания.

Маслянаясистема должнаисключатьвозможностьсмешения различныхсортов масла.

Концысливных трубиз картерадвигателя всточно-циркуляционнуюцистерну должныбыть в нейрасположенытаким образом,чтобы во времяработы двигателяони были постояннопогружены вмасло.

Сливныетрубы от двухили более двигателейне должны соединятьсямежду собой.

Трубопроводымасляной системыне должны соединятьсяс трубопроводамидругого назначения,за исключениемприсоединенияк сепараторам,которые могутиспользоватьсядля сепарированиятоплива приналичии надёжныхустройств,предотвращающихсмешение топливаи масла.

При сепарированиимасла необходимопредусматриватьмеры, исключающиевозможностьсмещения маслаглавного ивспомогательногодвигателей,если они работаютна разных маркахмасла.

На трубопроводахмасляныхциркуляционныхсистем должныбыть установлены:

• на всасывающемтрубопроводенасоса зубчатыхпередач – магнитныйфильтр;

• на всасывающемтрубопроводенасоса – одинфильтр грубойочистки (сетка);

• на нагнетательномтрубопроводенасоса главногодвигателя –два параллельныхфильтра илиодин сдвоенныйпереключаемыйфильтр, илиодин самоочищающийсяфильтр.

При общеймасляной системедвигателя итурбонагнетателейперед подшипникамитурбонагнетателейдолжны устанавливатьсяфильтры тонкойочистки, конструкциякоторых должнадопускать ихочистку безпрекращенияциркуляциимасла. Послефильтров следуетустанавливатьманометр.

Пропускнаяспособностькаждого масляногофильтра должнапревышать на10% наибольшуюподачу насоса.

Маслянаясистема должнаснабжатьсянеобходимымиконтрольно-измерителнымиприборами.

На масляномтрубопроводередукторадолжно предусматриватьсясмотровоестекло дляконтроля запротоком масла.

Масляныецистерны.

Приёмныетрубопроводыот цистерн,расположенныхвне двойногодна, должныбыть снабженызапорнымиклапанами,установленныминепосредственнона цистернах.

При устройствеподогрева масладолжны бытьвыполненытребованиядля устройствподогреватоплива.

Расчёт системы

Вместимостьзапасной цистерны:

м³,

где– коэффициентходового времени;

и – удельныеэффективныерасходы маслаглавного ивспомогательногодвигателя,кг/(кВтч);

кг/кВт – удельнаямасса маслав картерахдвигателей;

кг/м³ – плотностьмасла;

ч – продолжительностьавтономногоплавания;

кВт – суммарнаямощность всехдизелей СЭУ.

Вместимостьмаслосборниковглавных двигателей:

м³.

Вместимостьмаслосборниковвспомогательныхдвигателей:

м³.

Вместимостьрасходнойцистерны главныхдвигателей:

м³.

Вместимостьрасходнойцистернывспомогательныхдвигателей:

м³.

Подачамаслоперекачивающегонасоса:

м³/ч,

гдеч – время заполненияцистерны.

Производительностьсепаратора:

м³/ч,

где– кратностьочистки масла;

– суммарнаявместимостьмаслосборниковглавных ивспомогательныхдизелей, м³;

ч – время работысепараторав сутки.

6.3 Системаводяного охлаждения

ТребованияРегистра ксистеме водяногоохлаждения

Насосы.

Системаохлаждениядвигателядолжна бытьдвухконтурной;при этом должнабыть предусмотренавозможностьохлаждениядвигателязабортной водойот насоса внешнегоконтура. Насудах длинойменее 20 м допускаетсязамкнутаяодноконтурнаясистема.

Насудах классов«М» и «О» содновальнойустановкойдолжен бытьпредусмотренодин насос снезависимымприводом достаточнойподачи длярезервированияработы насосоввнешнего ивнутреннегоконтуров; примощности установкименее 220 кВтрезервный насосдопускаетсяне устанавливать.

Допускаетсяохлаждатьнесколькодвигателейодним насосомс независимымприводом. Подачанасоса в этомслучае должнабыть достаточнойдля одновременногоохлаждениявсех двигателейпри их работес максимальнойнагрузкой.

Наохлаждающемтрубопроводеперед каждымдвигателемдолжен бытьпредусмотренклапан длярегулированияколичестваохлаждающейводы.

Есликаждый извспомогательныхдвигателейимеет самостоятельныйнасос водяногоохлаждения,то резервныенасосы для этихдвигателейне требуются.

Еслидля группывспомогательныхдвигателейпредусматриваетсяобщая системаохлаждения,достаточноиметь одинрезервный насосдля внутреннегои внешнегоконтуров.

Вобъединённойсистеме охлажденияглавных ивспомогательныхдвигателейрезервныенасосы дляохлаждениявспомогательныхдвигателейне требуются.

Вкачестве резервныхохлаждающихнасосов могутприменятьсябалластныеили другиенасосы общесудовогоназначения,используемыедля чистойводы.

Расположениетрубопроводов.

Всистеме охлаждающейводы должнобыть предусмотреноне менее двухприёмников,соединенныхмежду собой.

Насудах с однимглавным двигателеммощностью менее220 кВт допускаетсяодин приёмник,расположенныйв машинномпомещении; приэтом должныбыть предусмотреныдва параллельносоединенныхфильтра.

Фильтрыохлаждающейводы.

Наприёмных магистраляхохлаждающейзабортной водыглавных ивспомогательныхдвигателейвнутреннегосгорания следуетустанавливатьфильтры.

Должнапредусматриватьсявозможностьочистки фильтровбез прекращенияработы охлаждающихнасосов.

Охлаждениедвигателявнутреннегосгорания.

Насудах с ледовымиусилениямирекомендуетсяпредусматриватьустройствадля подогревадвигателейперед пуском.Прогрев долженосуществлятьсяподогретойохлаждающейводой, прогревдвигателейпаром не допускается.

Вдвухконтурнойсистеме охлаждениядвигателядолжна бытьпредусмотренарасширительнаяцистерна, уровеньводы в которойдолжен бытьвыше максимальногоуровня в двигателе.Расширительнаяцистерна должнаприсоединятьсяк приёмнымтрубопроводамнасосов и можетбыть общей всистеме охлаждениянесколькихдвигателей.

В системеохлаждениядвигателейрасположениеотливноготрубопроводазабортной водыдолжно обеспечитьзаполнениеводой самыхвысоких охлаждаемыхполостей двигателей,водоохладителейи маслоохладителей,а также исключатьобразованиезастойных зон.

Расчётсистемы

В дизельныхустановкахсистема водяногоохлаждениядвухконтурная.Вода внутреннегоконтура охлаждаетдвигатели, ав открытомвнешнем контуречерез водянойи масляныйохладителипрокачиваетсязабортная вода.Циркуляцияводы в системеохлажденияобычно осуществляетсяцентробежныминасосами.

Подачанасосов внутреннегоконтура:

м³/ч,

где– доля теплоты,отводимаяводой;

кДж/(кгК)– теплоёмкостьпресной водывнутреннегоконтура;

кг/м³ – плотностьводы внутреннегоконтура;

С– разностьтемпературводы на выходеи входе в дизель.

В целяхунификацииподачу насосоввнешнего контурапринимаютравной подаченасосов внутреннегоконтура:

м³/ч.

Принимаем:

• охлаждающийнасос преснойводы: подача– 30 м³/ч, количество– 2 шт.;

• охлаждающийнасос забортнойводы: подача– 30 м³/ч, количество– 2 шт.

Поверхностьохлажденияводяногохолодильника:

м²,

где– общий коэффициенттеплопередачиот воды к водедля пластинчатогохолодильника;

С– среднелогарифмическаяразность температур.

6.4 Системасжатого воздуха

ТребованияРегистра ксистеме сжатоговоздуха

Числовоздухохранителейи запас пусковоговоздуха.

Системасжатого воздухаглавных двигателейдолжна обеспечиватьодновременныйпуск и реверсированиевсех главныхдвигателей.

Запассжатого воздухадля пуска главныхдвигателейи действиясистемы управлениядолжен хранитьсяне менее чемв двух воздухохранителяхили в двух группахвоздухохранителей,при этом в каждомиз этих двухвоздухохранителейили в каждойгруппе воздухохранителейдолжен хранитьсязапас пусковоговоздуха неменее половинытребуемого.

Запассжатого воздухаво всех воздухохранителях,предназначенныйдля пуска иреверсированияглавных двигателей,должен обеспечиватьне менее 12 пусковпопеременнона переднийи задний ходкаждого двигателя,подготовленногок действию.

Общийзапас сжатоговоздуха дляпуска главныхнереверсивныхдвигателей,а также главныхдизель-генераторовдолжен бытьдостаточнымдля выполненияне менее 6 пусковнаибольшегопо мощностииз установленныхдвигателей,подготовленногок действию, апри наличииболее двухдвигателей– не менее 4 пусковкаждого двигателя,подготовленногок действию.

Дляпуска вспомогательныхдвигателейдолжен бытьпредусмотренкак минимумодин воздухохранительвместимостью,достаточнойдля выполнения6 пусков каждоговспомогательногодвигателя,подготовленногок действию, апри наличииболее двухвспомогательныхдвигателей– не менее 4 пусковкаждого двигателя,подготовленногок действию.

Приустановкеодного такоговоздухохранителядолжна предусматриватьсявозможностьпуска вспомогательныхдвигателейот одноговоздухохранителяили от однойгруппы воздухохранителейглавных двигателей.

Запаспусковоговоздуха извоздухохранителейглавных двигателейможет бытьиспользовандля работытифона и нахозяйственныенужды при следующихусловиях:

–одинвоздухохранитель(группа воздухохранителей)отделен отостальныхневозвратнымклапаном ипредназначентолько дляпуска главныхдвигателей;

–предусмотреныавтоматическоепополнениезапаса воздухав воздухохранителеи сигнализация,включающаясяпри падениидавления неболее чем на0,5 МПа ниже рабочего.

Воздухохранителивспомогательныхдвигателейдопускаетсяпополнятьвоздухом извоздухохранителейглавных двигателей;при этом должнаисключатьсявозможностьперепускавоздуха в обратномнаправлении.

Воздухохранителидолжны устанавливатьсятаким образом,чтобы в любыхусловиях эксплуатациибыло возможнополное удалениеиз них влаги.

Компрессоры.

Количествоосновныхкомпрессоров,как правило,должно бытьне менее двух,один из которыхможет бытьнавесным. Приэтом в случаевыхода из строякомпрессоранаибольшейподачи подачаостальныхкомпрессоровдолжна бытьдостаточнойдля заполнениявоздухохранителейглавных двигателейв течение 1 ч,начиная отдавления, прикотором возможенпоследний пуски маневр.

Наскоростныхсудах допускаетсяустановкаодного независимогокомпрессорас приводом отвспомогательногодизеля, имеющегоэлектростартёрныйи ручной пуск,или установкаодного навесногокомпрессора,если предусмотренавозможностьзаполнениявоздухохранителейбереговымисредствами.

На судахс нереверсивнымидвигателямизаполнениевоздухохранителейможет производитьсянезависимымкомпрессором.В качествевторого пусковогосредства могутбыть использованысжатый газ отгазоотборочногоустройства,электростартёрныйпуск или другиепусковые средства.

Расположениетрубопроводов.

Трубопроводы,предназначенныедля заполнениявоздухохранителей,должны бытьполностьюотделены отпусковыхтрубопроводов.

Каждыйиз пусковыхвоздухохранителейдолжен иметьвозможностьзаполненияот каждогоосновногокомпрессора.

Натрубопроводепосле каждогокомпрессорадолжны устанавливатьсяневозвратно-запорныеклапаны.

Натрубопроводе,подающем воздухк каждому двигателю,перед его пусковымклапаном долженбыть установленневозвратныйклапан.

Еслив конструкциидвигателяпредусмотреныустройства,предотвращающиераспространениевзрыва, установканевозвратногоклапана необязательна.

Трубопроводыдолжны прокладыватьсяпо возможностипрямолинейнос небольшимуклоном дляспуска воды.Трубопроводыне должны иметьуклон в направленииглавного пусковогоклапана двигателя.

Температуравоздуха илисжатых газов,поступающихв воздухохранители,не должна превышать90С.В необходимыхслучаях должныбыть предусмотренысоответствующиеохладители.

Трубопроводысжатого газаот газоотборныхустройств недолжны прокладыватьсяпод настиломмашинных помещений.

Натрубопроводахмежду компрессорамии воздухохранителямидолжны бытьпредусмотреныустройствадля удаленияводы и масла,если такиеустройстваотсутствуютна самих компрессорах.

Расчётсистемы

Вместимостьпусковых баллоновопределяетсяпо формуле, м³:

,

гдем³/м³ – удельныйрасход свободноговоздуха на 1 м³объёма цилиндрадизелей припуске;

– рабочий объёмцилиндра, м³;

z –число цилиндров;

– число двигателей;

– число последовательныхпусков двигателядля нереверсивныхдизелей;

МПа – давлениеокружающейсреды;

МПа – начальноедавление воздухав баллонах;

МПа – нижнийпредел давлениявоздуха в баллонах,при которомещё возможенпуск двигателя.

Вместимостьбаллонов длятифона, м³:

,

где– коэффициентнасыщениясигналами;

м³/мин – расходтифоном свободноговоздуха;

мин – продолжительностьподачи сигнала;

МПа – начальноедавление воздухав баллонах;

МПа – нижнийпредел давлениявоздуха в баллонах,при которомещё возможнаподача сигнала.

Вместимостьпусковых баллоновдля главныхдвигателей:

м³.

Вместимостьпусковых баллоновдля вспомогательныхдвигателей:

м³.

Вместимостьбаллонов длятифона:

м³.

Принимаем:

• ёмкостьпусковых баллоновглавного двигателя– 60 литров;

• количество– 2 шт.;

• ёмкостьпусковых баллоноввспомогательныхдвигателей– 50 литров;

• количество– 2 шт.;

• ёмкостьбаллона длятифона – 100 литров;

• количество– 2 шт.

Подачакомпрессорапо свободномувоздуху:

м³/ч,

гдеч – время заполнениябаллонов.

Принимаем:

• подачакомпрессора– 3 м³/ч;

• количество– 2 шт.

6.5 Газовыпускнаясистема

ТребованияРегистра кгазовыпускнойсистеме

Газовыпускныетрубопроводы.

Газовыпускныетрубопроводыдолжны выводиться,как правило,на открытыепалубы.

Выводгазовыпускныхтруб черезобшивку в кормедопускаетсяна судах длинойменее 20 м, наостальных судахтакой выводявляется вкаждом случаепредметомспециальногорассмотренияРечным Регистром.Вывод газовыпускныхтруб черезбортовую обшивкув атмосферуне допускается.

Каждыйглавный двигательдолжен иметьотдельныйгазовыпускнойтрубопровод.В необходимыхслучаях могутбыть допущеныотступления,которые являютсяпредметомспециальногорассмотренияРечным Регистром.

Газовыпускныетрубопроводывспомогательныхдвигателеймогут бытьобъединеныв общий газовыпускнойтрубопроводпри условииналичия надежнодействующегопредохранительногоустройства,предотвращающего:

–потокгаза из общеготрубопроводав трубопроводынеработающихдвигателей;

–повреждениелюбого двигателяпри его пуске.

Приобъединениидымоходовкотлов допускаетсяустановкадымовых заслонок,оборудованныхустройствомдля крепленияих в открытомсостоянии. Дляосмотра и очисткидымоходов, атакже воздухопроводовкотла в необходимыхместах должныпредусматриватьсялазы и скоб-трапы.

В утилизационныхи комбинированныхкотлах, которыепо своей конструкциине могут находитьсябез воды приобогреве ихвыхлопнымигазами, должныпредусматриватьсяобводные трубопроводыс перепускнымизаслонками,отключающимикотлы от выпускноготрубопровода.

Газовыпускныетрубопроводыкотлов и двигателейвнутреннегосгорания должныбыть теплоизолированыс помощьюизолирующегоматериала,двойных стенокили экрана.

Газовыпускныетрубопроводыдвигателейс «мокрым»выхлопом допускаетсяне изолировать,если температурана поверхноститрубопроводане превышает60С.

Газовыпускныетрубы двигателейдолжны снабжатьсятепловымикомпенсаторами.Там, где этовозможно,газовыпускныетрубопроводыдолжны иметьлючки для очисткии в необходимыхслучаях спускныекраны.

Газовыпускныетрубы, проходящиечерез жилыепомещения илирулевую рубку,должны бытьвыгороженывнутри этихпомещенийгазонепроницаемымзащитным кожухом.Пространствомежду газовыпускнымитрубами и защитнымкожухом должносообщатьсяс открытойатмосферой.

Глушителии искрогасители

Глушителии искрогасителидолжны бытьрасположенытаким образом,чтобы обеспечиваласьвозможностьих очистки. Дляэтой цели онидолжны оборудоватьсялючками и спускнымикранами.

Приустановкеутилизационныхкотлов и искрогасителеймокрого типадолжны предусматриватьсямеры противвозможногопопадания водыв двигательпри появлениитечи в трубахкотлов илидругих неисправностей.

Спускныетрубы должнынаправлятьсяв льяла машинногоотделения ииметь гидравлическиезатворы.

Расчёт системы

В составгазовыпускнойсистемы входятгазовыпускныетрубы на каждыйглавный ивспомогательныйдвигатель иавтономныйкотёл, компенсаторы,изоляция, глушителии искрогасители.

Площадьсечения газовыпускныхтрубопроводовдвигателейи котлов определяетсяпо формуле, м²:

,

где– часовой расходтоплива, кг/ч;

– коэффициентизбытка воздуха;

кг/кг – теоретическинеобходимоеколичествовоздуха длясгорания 1 кгтоплива;

кДж/(кгК)– газовая постояннаяпродуктовсгорания;

T –температуравыпускныхгазов, К;

– допустимаяскорость движениягазов в трубопроводе,м/с;

кПа – допустимоедавление втрубопроводе.

Площадьсечения газовыпускныхтрубопроводовглавных двигателей:

м².

Площадьсечения газовыпускныхтрубопроводоввспомогательныхдвигателей:

м².

Площадьсечения газовыпускноготрубопроводакотла:

м².

7. Сопоставлениепоказателейэнергетическойустановкисудна и проекта

ПроизведёмсопоставлениепоказателейЭУ судна и проекта.Это удобновыполнить втабличной форме(табл. 7.1). Формулыпредставленыв разделе 1 курсовогопроекта.

Таблица7.1

Сводная таблицапоказателейэнергетическихустановок

В расчётахпринимаем:

• скоростьсудна в полномгрузу – 16,9 км/ч;

• сухаямасса энергетическойустановки –20 т;

• КПДреверс-редукторнойпередачи –0,95.

Израсчётов видно,что КПД энергетическогокомплексаповысился на6,46%.

Таккак КПД энергетическогокомплексаповышаетсяболее чем на5%, модернизациюэнергетическойустановкипроводитьцелесообразно.

Библиографическийсписок

1. Грицай Л.Л.Справочниксудового механика:в 2 т. М.: Транспорт,1973.

2. КонаковГ.А., ВасильевБ.В. Судовыеэнергетическиеустановки итехническаяэксплуатацияфлота. М.: Транспорт,1980.

3. Справочникпо серийнымтранспортнымсудам: в 8 т. М.:Транспорт,1988.

4. ПравилаРечного РегистраРСФСР: в 3 т. М.:Транспорт,1989.

5. Методическиеуказания покурсовомупроектированиюпо дисциплине“Судовыеэнергетическиеустановки”.Специальность140200. С-П.: ИПЦ СПбГУВК,1997.

6. Методическиеуказания покурсовомупроектированиюпо дисциплине“Эксплуатациясудовыхэнергетическихустановок”.Специальности240500, 140200, 240200. С-П.: ИПЦСПбГУВК, 2000.

7. Данныекомпьютернойсети Internet.

Введение

Современноеразвитиетранспортногофлота характеризуетсясозданиемвысокопроизводительныхгрузовых, буксирныхи пассажирскихсудов; повышениемих мощностии скоростихода; оборудованиемвысокоэффективнымии экономичнымимеханизмами,устройствами,системами,средствамиавтоматизациии механизации;стандартизациейи унификациейотдельныхмеханизмови судовыхэнергетическихустановок вцелом.

С ростомгрузоподъёмностии скорости ходасудов увеличиваетсяих энергооснащённостьи мощностьглавных двигателей.В связи с этимсудовые энергетическиеустановки,затраты накоторые составляютоколо 35% общейстроительнойстоимостисудов, оказываютбольшое влияниена технико-эксплуатационныеи экономическиепоказателифлота. Большоезначение вповышенииэффективностиработы речноготранспортаимеет техническаяэксплуатацияфлота; на неёприходитсяоколо 50% расходов,отнесённыхна себестоимостьперевозокгрузов и пассажиров.

Судоваяэнергетическаяустановкасостоит изкомплексаоборудования(тепловых двигателей,механизмов,аппаратов,магистралей,систем), предназначенногодля преобразованияэнергии топливав механическую,электрическуюи тепловуюэнергию итранспортировкиеё к потребителям.Указанные видыэнергии обеспечивают:движение суднас заданнойскоростью;безопасностьи надёжностьплавания; работумеханизмовмашинногопомещения,палубных механизмови устройств;электрическоеосвещение;действие средствсудовождения,управлениямеханизмами,сигнализациии автоматики;общесудовыеи бытовые нуждыэкипажа и пассажиров;выполнениеразличныхпроизводственныхопераций натранспортныхсудах, судахтехническогофлота и специальногоназначения.

Судоваяэнергетическаяустановкадолжна удовлетворятьследующимосновнымтехнико-экономическими эксплуатационнымтребованиям:

• бытьэкономичной,т. е. строительнаястоимость иэксплуатационныезатраты на неёдолжны бытьоптимальными;

• ГСЭУдолжна обеспечиватьзаданную скоростьхода судна,обладатьдостаточнымиманевреннымикачествамина всех режимахего движенияи иметь высокиймоторесурс;

• снабжатьпотребителейразличнымивидами энергиии холодом привысокой экономичностипроцессовпревращениятепловой энергиив механическуюи электрическую;

• процессыуправленияи регулированиядолжны бытьавтоматизированы;

• бытьнадёжной, т.е. иметь оптимальнуювероятностьбезотказнойработы, требоватьминимальноевремя на устранениенеисправностейи сохранятьработоспособностьв аварийныхситуациях;

• при работене оказыватьвредного воздействияна обслуживающийперсонал, пассажирови не загрязнятьокружающуюсреду;

• иметьмалые габаритыи массу.

В качествеглавных ивспомогательныхдвигателейв ДЭУ применяютсяпоршневые ДВС– дизели, работающиепо отрытомуциклу.

Дизельныеэнергетическиеустановкиполучили широкоераспространениена судах различногоназначениявследствиеряда положительныхособенностей:

• возможностисоздания большогодиапазонаагрегатныхмощностей набазе стандартныхтипоразмеровцилиндров;

• доступностииспользованияразличныхтипов передач;

• сравнительновысокой экономичности;

• относительнойпростотыавтоматизацииуправления.

На речныхтранспортныхсудах новойпостройки вкачестве главныхи вспомогательныхдвигателейустанавливаютисключительнодизели.

На речномфлоте в большинствеслучаев в качествеглавных применяютчетырёхтактныедизели с наддувом,реверсивныесреднеоборотныеи нереверсивныеповышеннойоборотности.

В качествевспомогательныхобычно устанавливаютсячетырёхтактныедизели безнаддува повышеннойоборотности.

Широкомураспространениюдизелей в СЭУспособствуетнепрерывноеулучшение ихтехнико-экономическихпоказателейпутём совершенствованиянаддува и рабочегопроцесса, применениятяжёлых сортовтоплива, использованиядвухконтурнойсистемы охлаждения,повышениянадёжностии моторесурса,автоматизациипроцессовуправления,контроля идиагностирования.

Дальнейшееповышениеэкономичностисудовых дизелейв основномдолжно происходитьза счёт утилизациитеплоты выпускныхгазов и охлаждающейдизель воды.Теплота, получаемаяв утилизационномкотле, работающемна выпускныхгазах, и охлаждающейдизель водыможет бытьиспользованав системетеплоснабжениясудна или дляполученияискусственногохолода. На теплоходахс большимиагрегатнымимощностями,работающихдлительноевремя на постоянномрежиме и потребляющихбольшое количествоэлектроэнергии,пар, получаемыйв утилизационныхкотлах, можноиспользоватьв паровой турбинетурбоэлектрогенератора.

ПовышениеэкономичностиДЭУ тесно связанос увеличениемуровня их надёжностии ресурса. Поэтомуна перспективупредусматриваетсяувеличениересурса дизелей,приближениесроков службыдизеля к срокамслужбы судна,резкое увеличениесроков службыдо первой переборки,сроков необслуживаемойработы, чтопозволит значительноснизить затратына техническоеобслуживаниеи ремонт.

ЭффективноеиспользованиеДЭУ, надёжнаяих эксплуатацияи высокаяпроизводительностьтруда обслуживающегоперсоналаобеспечиваютсякомплекснойавтоматизациейустановки.АвтоматизированныеДЭУ с безвахтеннымобслуживаемполучили широкоераспространениена судах речногофлота.

Sheet 1: Характеристики ГД

Sheet 2: ГД

Sheet 3: ДГ

Sheet 4: Данные

Санкт-ПетербургскийГосударственныйуниверситетводных коммуникаций

КафедраСудовых энергетическихустановок

Задание

на курсовойпроект по дисциплине“ЭксплуатацияСЭУ”

(специальность– 240500)

студенту ЖдановуД. А., группы СЭ-51,шифр 975134.

Темакурсовогопроекта:

Разработатьпроект модернизацииЭУ грузовогосудна с цельюповышения егоэнергетическойэффективности.

Исходныеданные: проект559Б.

Содержание

Расчётно-пояснительнаязаписка– в объёме до40 листов.

Состав записки:

титульныйлист;

• заданиена курсовойпроект;

• оглавление;

• введение;

1. Анализпоказателейсудна и егоэнергетическойустановки;

2. Обоснованиесостава главнойэнергетическойустановки;

3. Обоснованиеэксплуатационныхрежимов работыглавных двигателейСЭУ;

4. Выбор режимаработы главныхдвигателейСЭУ;

5. Расчёт показателейвспомогательныхдвигателейСЭУ;

6. Расчёт системэнергетическойустановки;

7. Сопоставлениепоказателейэнергетическойустановкисудна и проекта;

• библиографическийсписок.

Графическийматериал– характеристикии графики измененияпараметровглавных ивспомогательныхдвигателейСЭУ.

Сроксдачи: 01 декабря2001 г.

Руководитель: Недошивин А.И.

Оглавление

Оглавление3

Введение4

1. Анализпоказателейсудна и егоэнергетическойустановки6

2. Обоснованиесостава главнойэнергетическойустановки10

3. Обоснованиеэксплуатационныхрежимов работыглавных двигателейСЭУ12

4. Выбор режимаработы главныхдвигателейСЭУ15

5. Расчёт показателейвспомогательныхдвигателейСЭУ18

6. Расчёт системэнергетическойустановки21

6.1Топливнаясистема22

6.2Маслянаясистема26

6.3Система водяногоохлаждения28

6.4Система сжатоговоздуха30

6.5Газовыпускнаясистема33

7.Сопоставлениепоказателейэнергетическойустановки суднаи проекта35

Библиографическийсписок36