Проект дизельной установки для универсального сухогруза "Dewi Laksmi"

Выбор дизель-генераторов.

Для выработки электроэнергии на ходовом и стояночном режиме на всех судах с дизельной установкой используют дизель-генераторы, так как они обладают рядом преимуществ перед другими типами генераторов:

- хорошей ремонтопригодностью;

- высоким КПД двигателя-дизеля;

- высокой готовностью к пуску и приёму загрузки;

- способностью работы на дешёвых средневязких и высоковязких сортах топлива;

- низкой относительной массой ДГ.

Согласно требованиям Регистра МФ РФ на морском судне должно быть не менее двух одновременно работающих генераторов, плюс один резервный, а так же один аварийный дизель-генератор с высоконадёжным пуском, который вместе с распределительным щитом, топливной цистерной и другим оборудованием размещают в отдельном помещении, находящемся выше уровня переборок и имеющем выход на открытую палубу. Рекомендуется, чтобы все 3 ДГ были одинаковой мощности, и загрузка каждого работающего ДГ в каждом режиме была бы наиболее полной - не менее 75% от номинальной мощности. Мощность аварийного ДГ выбирается достаточной для обеспечения электроэнергией всего оборудования, работа которого необходима во время аварии (пожарный насос, аварийное освещение, рулевой привод, связь и др.) и обычно составляет 100 кВт.

На каждом судне имеется достаточно много потребителей электроэнергии: электродвигатели механизмов, нагревательные и осветительные приборы, средства судовождения и связи. Основными элементами электростанции являются: источники энергии (первичные двигатели и генераторы тока), распределительные устройства и электрическая сеть, мощность судовых электростанций составляет 10-20% от мощности главных агрегатов. При этом рассматривают следующие режимы судна:

1. ходовой режим;

2. стоянка без грузовых операций;

3. стоянка с грузовыми операциями;

4. режим маневрирования.

Для выбора ДГ необходимо знать потребляемую им мощность на каждом из режимов [4, с. 260]:

1. Ходовой режим

Лето:

Зима:

2. Стоянка без грузовых операций

Лето:

Зима:

3. Стоянка с грузовыми операциями

,

где n - число грузовых лебёдок (n = 4); G =10 т - грузоподъёмность одной лебёдки; V= 65 м/мин - скорость подъёма груза.

4. Режим маневрирования

кВт

После расчёта нагрузок электростанции на основных режимах работы судна выбираем максимальную мощность и для неё подбираем дизель-генератор. Максимальной будет мощность на стоянке с грузовыми операциями летом N = 555 кВт. Выбираем 3 дизель-генератора, два из которых являются одновременно работающими, а третий - резервным.

Характеристики основного дизель-генератора 6ДГ50М1 [4, с. 237, табл. 4.14]

Мощность генератора, кВт 600

Напряжение, В 420

Удельный расход топлива, кг/кВтч 0,224

Удельный расход масла, г/КВтч 4,2

Масса, т 22,8

Длинна, мм 6652

Ширина, мм 1577

Высота, мм 2520

Характеристики резервного дизель - генератора ДГА-200:

Мощность генератора, кВт: 200

двигателя - 220

Напряжение, В 420

Частота вращения коленчатого вала двигателя, мин-1 500

Удельный расход, г/кВтч:

топлива 238

масла 5,4

Габаритные размеры, мм 343011101265

Масса, кг 12200

5. Расчет запасов топлива и масла

Количество топлива, принимаемого на борт, зависит от удельного расхода топлива главными и вспомогательными двигателями, дальности и продолжительности рейса.

1. Продолжительность эксплуатации СЭУ за рейс [14]:

Время эксплуатации СЭУ на ходовом режиме.

, где:

- дальность плавания (миль);

- скорость движения судна (уз);

- коэффициент, учитывающий сопротивление движению судна.

Время эксплуатации СЭУ на режиме маневрирования.

ч

Время эксплуатации СЭУ на режиме стоянка.

ч

а) время эксплуатации СЭУ на режиме стоянка с грузовыми операциями.

б) Время эксплуатации СЭУ на режиме стоянка без грузовых операций.

Суммарная продолжительность эксплуатации СЭУ за рейс

ч (40 сут)

2. Суммарный расход топлива МDO за рейс:

, где:

G_х - расход топлива на ходовом режиме.

, где

- расход топлива главного двигателя, кг;

- расход топлива дизель - генераторами на ходу, кг:

- расход топлива вспомогательным котлом, кг:

, где:

- расход топлива на стоянке, кг

, где:

- расход топлива дизель - генераторами, кг

 - расход топлива вспомогательным котлом, кг:

, где:

-коэффициент использования котла.

3. Расход легкого топлива.

Составляет 15 20% от расхода тяжёлого топлива.

4. Запас топлива для аварийных дизель-генераторов:

По правилам Регистра запас топлива должен обеспечивать работу аварийной электростанции в течение 6 часов.

Производитель ГД рекомендует установить запасы смазочного масла в 2 цистернах по 5 тонн (всего 10 т смазочного масла) и одну донную отстойную цистерну объёмом 17,5т. Запасы цилиндрового масла рекомендованы в размере 2х34 т, а также должна быть расходная цистерна цилиндрового масла на 2,6 т.

6. Расположение оборудования

СЭУ располагается в одном или нескольких водонепроницаемых отсеках судна, что определяется в значительной мере общей компоновкой судна, его назначением и возможностью обеспечить требования живучести и у дифферентовки. Число отсеков для размещения СЭУ по возможности должно выбираться минимальным. Это сокращает коммуникации, упрощает обслуживание и уменьшает массу всей установки. Длина отсека СЭУ ограничивается обычно условиями непотопляемости. В отдельных случаях, при повышенных специальных требованиях к обеспечению живучести и при подразделении всей установки на несколько групп (эшелонов), установка располагается в нескольких несмежных отсеках. Ориентировочная длина помещений СЭУ, отнесенная к длине судна между перпендикулярами, составляет для транспортных судов от 12 до 18%, а для ледоколов и буксиров от 50 до 65%. Относительный объем отсеков СЭУ может быть равным 200-400 м³ на каждую 1000 кВт мощности главных двигателей [6].

В зависимости от места размещения СЭУ по длине судна различают среднее, кормовое и промежуточное ее расположение [3, с. 389].

Рис. 11. Расположение помещений СЭУ по длине судна: а) - средне, б) - кормовое, в) - промежуточное

Существенным недостатком среднего расположения является значительная длина валопровода, для которого требуется выделять специальные коридоры в кормовых отсеках. При кормовом расположении СЭУ длина валопровода минимальна, однако в этом случае увеличивается общая длина отсеков СЭУ из-за влияния заостренности кормовых обводов, снижается аварийная непотопляемость (при затоплении больших кормовых отсеков СЭУ), создаются неблагоприятные условия обитаемости (из-за увеличенной амплитуды и ускорений при килевой качке) и затрудняется работа на судах. В том числе и обзор из ходовой рубки при ее размещении в общей надстройке. Несмотря на это, кормовое расположение СЭУ получило широкое распространение на танкерах, на судах для перевозки массовых грузов и транспортных судах внутреннего плавания (речных и озерных).

При промежуточном расположении многие недостатки как кормового, так и среднего расположения СЭУ отсутствуют, и поэтому оно часто применяется на судах различных типов. При размещении оборудования СЭУ в нескольких отсеках оно может располагаться по линейной или эшелонной схеме. Эшелонная схема менее удобна с точки зрения обслуживания судовыми механиками, но обеспечивает наибольшую живучесть установки.

Для расположения валопроводов вне машинных отделений выгораживаются водонепроницаемые коридоры достаточных размеров для обслуживания подшипников, смены отдельных валов и выполнения ремонта. Коридор валопровода оборудуется аварийным выходом на открытую палубу.

Шахты помещений СЭУ служат для выхода дымоходов и газовыпускных трубопроводов, размещения глушителей, утилизационных судовых котлов, подачи воздуха, обеспечения входа и расположения лифтов, а в периоды ремонтов - для погрузки и выгрузки механизмов и отдельных узлов двигателей и агрегатов. Шахты МО заканчиваются на открытых палубах световыми люками, с крышками.

Кожухи дымовых труб предназначены для вывода газовыпускных труб и дымоходов и иногда могут служить для вывода - вытяжной вентиляции. Форма кожухов и их количество определяются общей компоновкой судна, его силуэтом и местом расположения СЭУ.

Размеры кожухов труб находятся в зависимости от количества газоотводных трубопроводов и дымоходов и размеров их сечений. В отдельных случаях кожухи труб могут быть совмещены с мачтами.

Ниже представлена схема расположения механизмов в МО универсального сухогрузного судна (Рис. 12).

Рис. 12. Общее расположение механизмов в МО универсального сухогруза пр. 15760

План трюма: 1 - ГД; 2-сепаратор масла СЛ-1; 3-сепаратор дизельного топлива СЛ-1; 4 - сепаратор тяжелого топлива (самоочищающийся); 5 - подогреватель топлива ПТК5-108; 6 - подогреватель масла ПМ1, 7В-10; 7 - электронасос циркуляционной смазки; 8 - блок топливо-подготовки; 9 - блок охлаждения забортной водой; 10 - блок охлаждения пресной водой; 11 - стояночный электронасос охлаждения пресной водой ДГ; 12 - электронасос охлаждения холодильной установки провизионных кладовых; 13 - блок перекачки технической воды; 14 - блок очистки холодильников воздуха; 15 - электронасос перекачки тяжелого топлива; 16 - блок подпорных топливных насосов ГД; 17 - электронасос смазки дейдвуда; 18 - электронасос откачки шлама; 19 - электронасос перекачки масла; 20 - электронасос очистки масла сальников, штоков, поршней ГД; 21 - насос фекальный; 22 - пожарный электронасос; 23 - балластно-осушительный насос; 24 - поршневой осушительный электронасос; 25 - установка для сепарации сточных вод; 26 - цистерна сбора масла из подпоршневых полостей; 27 - цистерна управляющей воды сепараторов; 28 - аппарат CO-II; 29 - цистерна дизельного топлива; 30 - цистерна тяжелого топлива; 31 - расходные цистерны тяжелого топлива; 32 - отстойная цистерна; 33 - кингстонный ящик; 34 - ледовый ящик; 35 - цистерна сточных вод; 36 - шахта аварийного выхода; 37 - помещение сепарации и топливоподготовки; 38 - портовый насос забортной воды

Судовая энергетическая установка является составной частью судна, и поэтому тип судна и его параметры оказывают влияние на состав и параметры СЭУ. Это влияние определяется требованиями к СЭУ различных судов, составом, параметрами потребителей энергии, режимами и условиями эксплуатации судов.

Выводы

В ходе курсового проекта была разработана энергетическая установка для универсального сухогрузного судна Dewi Laksmi. В качестве главного двигателя был выбран дизель Man B&W L42MC с 6 цилиндрами. Эффективная мощность двигателя была рассчитана и составила 5790 кВт. Так как главный двигатель является малооборотным и обеспечивает прямую передачу мощности на движитель, применение редуктора не требуется. Пропульсивная установка принята одновальной. В качестве движителя был выбран винт фиксированного шага. Диаметр винта был рассчитан и составил 4,24 м.

Также были представлены принципиальные схемы основных систем СЭУ: топливной, масляной, систем охлаждения, пускового воздуха, утилизации теплоты, газовыпуска. Оборудование систем (насосы, компрессоры, вентиляторы) было подобрано из типоразмерных рядов и каталогов.

В ходе расчета СЭС были выбраны вспомогательные дизель - генераторы: один работающий постоянно, два - при режимах маневрирования и плавания в сложных условиях, один - аварийный. Мощность генераторов рассчитывалась в соответствии с режимом работы (стоянка/ход) и временем года. При расчете энергетических запасов было определено необходимое количество топлива и масла.

В заключение была представлена схема кормового расположения СЭУ в МКО.

Литература и ресурсы интернет

1. Даниловский А.Г., Орлов М.А., Боровикова И.А. Оптимизация судового пропульсивного комплекса - СПб, изд. СПбГМТУ, 2008.

2. Румб В.К. Судовая пропульсивная установка с двигателем внутреннего сгорания: учебное пособие - СПб: изд. СПБ ГМТУ, 2012.

3. Артемов Г.А., Волошин В.П. Судовые энергетические установки - Л.: Судостроение, 1987.

4. Румб В.К., Яковлев Г.В. Судовые энергетические установки. Судовые дизельные энергетические установки / учебник - СПб.: изд. СПбГМТУ, 2007.

5. Архипов Г.А., Даниловский А.Г. Учебно - исследовательская система автоматизированного проектирования судовых энергетических установок. Выбор главного двигателя для морского транспортного судна - СПб.: изд. СПбГМТУ, 1999.

6. Голубев Н.В., Чистяков В.А., Яковлев Г.В. Основы проектирования расположения судовых энергетических установок - Л.: изд. ЛКИ, 1988 г.

7. http://www.tehnorma.ru/doc_ussrperiod/textussr/usr_17959.htm

8. http://www.moven.ru/new/catalog/vrs.php

9. http://www.femco.ru/uploads/files/Alaed_spec_rus

10. http://www.hydrotehnika.ru/rush.htm

11. http://www.hms-pumps.ru/pump.shtml? 297

12. www.sailormall.ru/опреснители-серии-custom-070220

13. http:// www.standartov.ru

14. http://www.userdocs.ru/fizika/7408/index.html? page=8

Размещено на Allbest.ru