Проект современной судовой холодильной установки для судов типа "Большой морозильный рыболовный траулер"

Q0=f (t0; tк) и Ne= f (t0; tк)

для агрегата 1 ступень S3-900

2 ступень S3-315

Произведем расчет для tк=20C

8.2.1 Исходное уравнение для Q0=f (t0; tк)

Q0/Vh=exp*(A1+В1tк)*( t0+90)(a+d1tк) (8.8)

где: Vh=VhS3-900+VhS3-315 ;

VhS3-900= 792 м3/ч;

VhS3-315= 317 м3/ч;

Vh=792+317=1109 м3/ч

Для точек:

t0=-40С; Q0=170,26;

t0=-55С; Q0=79,477;

Записываем исходное уравнение в виде:

Q0/Vh=а+( t0+90)b (8.9)

где: а=(A1+В1tк);

b=(a+d1tк)

логарифмируя обе стороны получаем:

ln(170,26/1109)=ln a+b*ln (-40+90)

ln(79,477/1109)=ln a+b*ln (-55+90)

решаем систему уравнений

_-1,873888= ln a+b*3,912023

-2,635747= ln a+b*3,555349

0,761859=b*0,356674

откуда b=0,761859/0,356674=2,136;

Подставляем значение в любое уравнение получаем а:

ln a=-10.230005

a=0.000036

При подстановке коэффициентов в уравнение получаем:

Q0/Vh=3,607*10-5(t0+90)2,136 (8.10)

Рассчитываем при tк=30С

Для точек:

t0=-40С; Q0=164,41;

t0=-55С; Q0=76,266;

Записываем исходное уравнение в виде:

Q0/Vh=а+( t0+90)b (8.11)

логарифмируя уравнение получаем:

ln (Q0/Vh)= ln a+b*ln ( t0+90)

Подставляем значения и вычисляем:

ln(164,41/1109)=ln a+b*ln (-40+90)

ln(76,266/1109)=ln a+b*ln (-55+90)

решаем систему уравнений

_-1,908852= ln a+b*3,912023

-2,676988= ln a+b*3,555349

0,768136=b*0,356674

откуда b=0,768136/0,356674=2,153608;

Подставляем значение в любое уравнение получаем а:

ln a=-10.109749

a=4.068*10-5

При подстановке получаем исходное уравнение:

Q0/Vh=4.068*10-5/( t0+90)2,0936; (8.12)

Аналогично проводим расчет для других температур tк и получаем значения коэффициентов а и b:

1) tк=20С; а=3,607*10-5; b=2,136;

2) tк=25С; а=3,424*10-5; b=2,144;

3) tк=30С; а=3,252*10-5; b=2,154;

4) tк=35С; а=3,092*10-5; b=2,162;

5) tк=45С; а=2,803*10-5; b=2,179;

Произведем расчет коэффициентов с1 и d1в уравнении:

b=c1+d1tк (8.13)

Для значений tк :

tк=20С; b=2,136;

tк=25С; b=2,144;

подставляем значения в уравнение и вычисляем:

_2,136= a+d1 *20

2,179= a+d1 *45

25d1 =0,0427

Откуда d1=0,0427/25=17,07*10-4;

Подставляя в первое уравнение значение d1 получаем с1:

с1=2,10184;

Исходное уравнение будет иметь вид:

b=2,1+17,08*10-4tк

Произведем расчет коэффициентов А1 и В1 в уравнении:

а=exp(A1+В1tк) (8.14)

Для значений tк:

tк=20С; а=3,607*10-5;

tк=45С; а=2,803*10-5;

Логарифмируя получаем:

ln a= A1+В1tк

Подставляя значения решаем систему уравнений:

ln 3,706*10-5 = A1+В1 *20

ln 2,803*10-5 = A1+В1 *45

_-10,23005 = A1+В1 *20

-10,482334= A1+В1 *45

-0.252329= В1 *25

Откуда В1= -0.252329/25= -1,00931*10-2, подставляя значения В1 в уравнение получаем:

А1=-10,028143

Исходное уравнение будет иметь вид:

а=ехр (-10,028-1,00931*10-2*tк)

Получаем значения коэффициентов:

А1=-10, 028143; с1=2,102;

В1=-1,00931*10-2; d1=17,08*10-4

Проверка:

Подставляем в первоначальное уравнение:

Q0/Vh=exp*(A1+В1tк)*( t0+90)(a+d1tк)

значение коэффициентов и значения

tк=45С; t0= - 45С

получаем:

Q0р=1109*exp*(10,028-1,00931*10-2*45)*(-45+90)(2,102+17,08*0,0001*45)=124,36

Значение Q0=123,93 при tк=45С; t0= - 45С.

По вычисленным значениям коэффициентов а и b строим график рис. 8.6.

8.2.2 Исходное уравнение для Q0=f (t0; tк)

Ne/Vh=(a2tк+b2)*t0+(c2tк+d2) (8.16)

Vh=1109 м3/ч

Произведем расчет для tк=20С;

Для точек:

t0=-40С; Ne =91,646;

t0=-55С; Ne =78,456;

Преобразуем исходное уравнение:

Ne =аt0+b (8.17)

где: а=(A2tк+В2);

b=(с2tк +d2)

подставляем значения и вычисляем

_91,646= a*-40+b

78,456= a*-55+b

13,190=а*15

откуда а=0,879333

91,646=0,879333*-40+b

b=126,81933

Подставляем коэффициент в уравнение:

Ne =0,879333t0+126,81933 (8.18)

Аналогично проводим расчет для tк = (25; 30; 35; 40; 45)С и получаем значения коэффициентов а и b:

1) tк=20С; а=0,879333; b=126,81933;

2) tк=25С; а=0,894333; b=136,71333;

3) tк=30С; а=0,9090666; b=146,5566;

4) tк=35С; а=0,9233333; b=156,32333;

5) tк=40С; а=0,9373333; b=166,05333;

5) tк=45С; а=0,952; b=175,77;

Произведем расчет коэффициентов А2 и В2в уравнении:

а=(A2tк+В2) (8.19)

Для значений tк :

tк=20С; а=0,879333;

tк=45С; а=0,952;

подставляем значения в уравнение и решаем систему:

_ 126,81933= с2 *20+d2

175,77= c2 *45+ d2

48,95067= с2 *25

Откуда с2=48,95067/25=1,9580268;

тогда: 126,81933= 1,9580268*20+d2

d2=87,6588;

Исходное уравнение будет иметь вид:

b=1,9580268tк+87,6588 (8.20)

Значения коэффициентов:

А2=0,0029066; с2=1,9580268;

В2=0,821203; d2=87,6588;

Исходное уравнение при подстановке и вычислении:

Ne=(0,0029066tк +0,821203)t0+(1,9580268+87,6588)

Ne/Vh=(0,262*10-5tк +0,74*10-3)t0+(1,765510-3tк+0,079)

Проверка: при t0= -50С; tк=35С

Подставляем в первоначальное уравнение:

Ne/Vh=(0,262*10-5*35+0,74*10-3)*-50+(1,765510-3*35+0,079)=110,02 кВт

Neр= Ne=110,02 кВт

По полученным результатам строим график рис. 8.7.

9. Таблица рабочих режимов СХУ

Таблица 9.1

10. Выводы и рекомендации

По данной дипломной работе можно сделать вывод, что вместе с реализацией лучших достижений современной холодильной техники данная СХУ имеет некоторые недостатки, выражающиеся в конструктивных недоработках тех или иных узлов СХУ.

конструкция фреонового насоса CNF 10/165 недоработана в части защиты обмотки ротора приводного электродвигателя от воздействия жидкого фреона, что приводит к понижению сопротивления изоляции и как следствие к замыканию и выходу насоса из строя.

Рекомендации: защитный кожух из металла на ротор злектродвигателя, чтобы обмотка не имена контакта с жидким хладагентом, что практикуется на насосах других марок.

Недоработан узел возврата масла из потока циркуляции маслофреоновой смеси через ЦР. В результатемасло застывает в ТВМ (теплообменник возврата масла) и в обратнойм клапане на пути паров хладагента и масла на дозаряд в КМ СНД S3-900, нарушая режим работы СХУ.

Рекомендации: установить РТО (регенеративный теплообменник) по пути паров масла на дозаряд с использованием тепла нагнетательных паров КМ СНД.

Данный узел: см. рис 10.1

Рис. 10.1

Данный узел после установки РТО, см. рис. 10.2

Рис. 10.2

Применяемый ОЖФ секционный по принципу «труба в трубе» через 6 - 8 лет после эксплуатации выходит из строя - появляется течь сварных соединений из-за коррозийного износа и значительной температурной разности сред на входе и выходе внутренних труб через выпуклое донышко, что создает трудности в ремонте из-за низкой ремонтопригодности этой части ОЖФ.

Рекомендации: применить кожухотрубный ОЖФ с «сухим» испарением в трубах и циркуляцией переохлажденного хладагента в межтрубном пространстве.

Как видно из работы данной СХУ все неполадки происходят из-за пониженной температуры to и высокой температуры замерзания. Так при to = -56°Сприменяется масло зарубежного производства ХК-57. Shell Clamis C46, Shell S0, Castrol Icemet 299 и т.д. данные масла рекомендуются для применения при to до -50°С.

Рекомендации: предлагается обратиться к промышленности и науке для разработки и получения отечественных масел для низкотемпературных СХУ (с температурой застывания масла -65 - 70°С), чтобы не иметь проблем с замерзанием масла в системах.

Серьезная проблема возникает с техническим состоянием трубок из алюминиевого сплава на подаче фреона в плиты роторного МА FCP 25-3. На стыке различных металлов происходит интенсивное разрушение поверхностного слоя металла алюминиевого сплава, превращение его в быстрооблетающую белую пыльцу. Например, у находящегося на промысле СТМ «Калуга» по этой причине вышел из строя один МА.

Рекомендации: данная проблема решается постоянной (один раз в неделю) очисткой трубок от окислов и покрытие их слоем эпоксидной смолы или другим антикоррозионным покрытием, например типа «Мифотекс» (жидкий металл зарубежного производства).

В целом данная холодильная установка хорошо может эксплуатироваться на данном судне БМРТ типа «Маяковский»

11. Охрана труда

Охрана труда - это система законодательных социально-экономических, технических. Санитарно - гигиенических мероприятий, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда. Охрана труда имеет непосредственную связь с рядом общеобразовательных и специальных дисциплин, она базируется на знаниях экономики, организации производства, психологии, физиологии труда, технической эстетики.

Рассматриваемые вопросы:

11.1 Опасные и вредные факторы при эксплуатации судовых холодильных установок (СХУ)

- вредные вещества в воздухе

- шумовые факторы

- вибрация

- электробезопасность

11.2 Техника безопасности при ремонте оборудования СХУ. Пожарная безопасность

В данной дипломной работе была рассмотрена холодильная установка, работающая на фреоне 22. Этот холодильный агент обладает высокой текучестью и проходит даже через мелкие поры металла в таких местах, где менее текучие газы (аммиак или азот) при равных условиях пройти не могут. Все хладоны без атомов водорода, негорючие, а содержащие их - легко воспламеняются. Хладон растворяется в масле, при этом вязкость масла понижается.

Это бесцветный тяжелый газ, плотность его в 4,3 раза превышает плотность воздуха. При малых концентрациях его запах не чувствуется.

Хладон считается неядовитым газом, но при содержании его в воздухе свыше 30% по объему появляются признаки отравления организма вследствие недостаткакислорода.

Вредное воздействие хладонов на человеческий организм увеличивается с возрастанием в их молекуле числа атомов фтора.

При эксплуатации СХУ и холодильного оборудования и в ряде технологических процессов происходит выделение различных вредных веществ.

Все вредные вещества разделяют на химические вещества и производственную пыль. Согласно ГОСТ 12.0.003-74 химические вещества по характеру воздействия на организм делятся на следующие группы:

- общетоксичные

- раздражающие

- мутагенные

- канцерогенные

- влияющие на репродуктивную функцию

К числу общетоксичных веществ относятся ароматические углеводороды и их амино и нитропроизводные (бензол, тоулол и др.), а также ртуть, органические соединения хлорированные углеводороды.

Раздражающим действием обладают кислоты, щелочи, фосген, аммиак, оксиды серы и азота, сероводород, автор данного диплома и другие. Эти вещества при контакте с открытыми частями тела человека вызывают воспалительную реакцию кожи, слизистой оболочки глаз и органов дыхания.

К мутагенным веществам относят различные яды, которые влияют на гентический аппарат зародышевых и соматических клеток организма.

Канцерогенные вещества вызывают развитие злокачественных опухолей. К их числу относят полициклические ароматические углеводороды, которые могут входить в состав сырой нефти, мазута, смазочных масел, сажи и др.

К веществам, влияющим на репродуктивную функцию относят бензол и его производные, сероуглерод, свинец, никотин, ртуть.

По степени опасности на организм человека все вредные вещества делятся на 4 класса:

1 - чрезвычайно опасные (ртуть, свинец, азот и др.)

2 -высоко опасные (оксид азота, бензол, йод, медь, марганец и др.)

3 - умеренно опасные (ацетон, ксилол, метиловый спирт и др.)

4 - малоопасные (аммиак, бензин, скипидар, этиловый спирт, оксид углерода и др.)

В табл. 11.1 приведены нормы предельно допустимых концентрации (ПДК) основных вредный веществ.

Таблица вредных веществ.

Таблица 11.1

Шум относится к общебиологическим раздражителям, так как он в определенных условиях может влиять на все органы и системы организма человека. Длительное воздействие интенсивного шума приводит к профессиональному заболеванию тугоухости. При очень большом звуковом давлении может произойти разрыв барабанной перепонки. Высокочастотный шум (1000 … 8000) Гц вызывает явление, неблагоприятное для слуха, а также влияет на различные отделы головного мозга, вызывая головную боль, плохой сон, раздражительность, утомляемость, ослабление памяти и др.

Для защиты от шума одним из наиболее эффективных средств является звукоизоляция. С помощью звукоизолирующих конструкций можно снизить уровень шума на 30 … 40 Дб. Снижение уровня шума методом звукопоглощения основан на переходе энергии звуковых колебаний частиц воздуха в теплоту вследствие потерь на трение в порах звукопоглощающего материала. Поэтому звукопоглощающие материалы (пористые, пористоволокнистые) наносятся на внутренние поверхности а также располагаются на штучных звукопоглотителях.

Максимальное снижение шума в отраженном поле с помощью акустической обработки внутренних поверхностей помещения не превышает 6 …8 Дб.

Вибрация - это сложный колебательный процесс, возникающий при периодическом смещении центра тяжести какого-либо тела от положения равновесия, а также при периодическом изменении формы тела по сравнению с той, которое оно имело их в статическом состоянии.

В зависимости от воздействия на человека вибрация делится на общую и местную. Общая вибрация воспринимается всем телом и в первую очередь его нервной системой и костной тканью.

Местная вибрация передается от соприкосновения отдельных частей тела человека с вибрирующим инструментом или оборудованием.

Основным защитным мероприятием от вибрации на судах являются: использование вибробезопасных машин и механизмов, применение средств виброзащиты, снижающих вибрацию на путях ее распространения, проектирование технологических процессов, производственных, бытовых и жилых помещений, обеспечивающих отсутствие вибрации, разработка рациональных режимов труда и отдыха.

В соответствии с ГОСТ 12.1.009-76 электрозащитными средствами называют переносимые и перевозимые изделия, служащие для защиты людей от поражения электрическим током, воздействия электрической дуги и электромагнитного поля.

По назначению средства защиты условно разделяют на изолирующие, ограждающие и вспомогательные.

Изолирующие средства защиты предназначаются для изоляции человека от токоведущих частей электроустановки, находящейся под напряжением, а также от корпуса судна, если человек одновременно касается токоведущих и заземленных частей электроустановки.

Ограждающие средства защиты предназначены для временного ограждения токоведущих частей, находящихся под напряжением. К ним относят щиты, барьеры, ограждения - клетки, а также временные переносные заземления.

Вспомогательные средства защиты предназначены для защиты персонала от случайного падения с высоты (предохранительные пояса), световых, тепловых механических и химических воздействий электрического тока.

Все защитные средства при приемке в эксплуатацию должны быть испытаны независимо от заводского испытания, а также подвергнуты контрольным осмотрам в сроки по нормам согласно табл. 11.2

Сроки испытания средств защиты

Таблица 11.2

Внеочередные испытания защитных средств должны производится при наличии признаков неисправности, после их ремонта и при замене каких-либо частей.

Результаты электрических и механических испытаний заносят в журнал произвольно формы в лаборатории, производящей эти испытания (кроме инструмента с изолирующими ручками), должен ставится на защитное средство несмываемый красный штамп.

Ремонтные работы на холодильных установках производятся под непосредственным руководством рефмеханика, который, перед началом работ обязан: проверить исправность подъемных механизмов, инструментов и приспособлений, обеспечить работающих защитными средствами, спецодеждой, предохранительными устройствами, нормальную освещенность мест ремонта, убедится, что в компрессорах, аппаратах и трубопроводах отсутствует давление или хладагент.

Производить ремонт оборудования, уплотнение сальников арматуры, системы находящейся под давлением правилами запрещено.

При монтажных и демонтажных работах следует пользоваться только стандартным инструментом. Во время перерыва в работе нельзя оставлять грузы в подвешенном состоянии или в приподнятом положении на лебедках, домкратах или других механизмах.

Вскрывать компрессоры, аппараты, трубопроводы разрешается только в защитных очка, маске только после того, как из системы надежно отсосан хладагент и давление снижено до атмосферного. Правилами запрещено вскрывать аппараты, трубопроводы с температурой стенок ниже -33 - 35°С.

Механизмы, аппараты, арматуру на время демонтажа необходимо размещать в заранее намеченных местах, не занимая коридоры, проходы. Укладывать их на палубе следует устойчиво, с целью исключения их перемещения при качке судна.

При пользовании переносными электроинструментами необходимо предварительно изучить инструкции по их эксплуатации.

Сварочные и паяльные работы при ремонте на действующем оборудовании должны выполнятся под действующими рефмехаником и представителем портового надзора с обеспечением все мер предосторожности по предохранению смежных аппаратов от повреждений.

Разъединение фланцев, постановку заглушек, отделяющих аппараты, пломбирование в закрытом состоянии маховиков, вентилей следует производить при непрерывной работе аварийной вентиляции.

Для предотвращение пожара на судах устанавливают огнестойкие или огнесдерживающие конструкции, которые должны выдерживать на огнестойкость стандартные испытания.

Основой конструкции противопожарной защиты корпусной части судов является применение огнестойких конструкций типа В и С.

К конструкциям типа А относятся переборки, палубы, выгородки трапов, шахты, а также закрытия проемов в них. Они выполняются из стали или другого равнопрочного материала, усилены ребрами жесткости и имею термостойкую изоляцию необходимой толщины. Все конструкции типа А сохраняют свою целостность и непроницаемость для дыма и пламени в течении одночасового стандартного испытания на огнестойкость.

Огнезадерживающие конструкции типа В и С применяют на судах для выполнения вспомогательных переборок и закрытий проемов в них. Конструкции этих классов могут быть изготовлены целиком из любых несгораемых материалов, либо из нескольких слоев различных по степени возгораемости. Они должны быть непроницаемы только для пламени в течении получасового стандартного испытания на огнестойкость.

12. Автоматизация СХУ

12.1 Краткое описание автоматики систем

Все сосуды, находящиеся под давлением (дренажный ресивер, ресивер запаса хладагента, циркуляционный ресивер линейный ресивер) оборудованы манометром и указателем уровня для контроля параметров хладагента. Для контроля давления конденсации на КД установлен манометр. Для контроля давления нагнетания насоса хладагента установлен манометр.

Подача жидкого хладагента в циркуляционный ресивер осуществляется через ТРВ и соленоидный клапан, которыми управляет реле уровня LCS. Для защиты КМ S3-900 низкой ступени от влажного хода и недопустимого повышения уровня жидкого хладагента в циркуляционном ресивере установлены два аварийных реле уровня LSA.

Для контроля температуры в МА FCP 25-3 установлен датчик температуры (контролирует температуру хладагента, поступающего в МА).

На охлаждение грузовых трюмов используется КМ S3-600, который оборудован следующими приборами автоматики:

- реле давления нагнетания, отключает КМ при недопустимых давлениях нагнетания

- реле давления всасывания, отключает КМ при недопустимом понижении давления всасывания