Парокотельная установка судна

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Состав судовой котельной установки

Суда, на которых в качестве главных (основных) двигателей установлены паровые машины или турбины, называются пароходами, а силовая установка -- паросиловой.

Паросиловая установка представляет собой совокупность ряда устройств и механизмов, которые предназначены для преобразования тепловой энергии, получаемой при сжигании топлива, в механическую энергию движения судна.

Основными элементами судовой паросиловой установки являются: котельная установка, служащая для получения водяного пара; главная паровая машина или турбина, служащая для преобразования тепловой энергии водяного пара в механическую, которая используется для приведения в действие судового движителя (гребного винта); вспомогательные устройства, системы и механизмы, предназначенные для обеспечения работы котла и главной машины.

Судовая котельная установка состоит из котельных агрегатов и вспомогательных устройств для их обслуживания (фильтров, насосов, дымовой трубы и т. д.); она располагается на судне в одном или нескольких котельных отделениях. Котельный агрегат представляет собой единую конструкцию, объединяющую паровой котел, топочное устройство, пароперегреватель, воздухоподогреватель, экономайзер.

Элементы судовой котельной установки делятся на основные и дополнительные. К основным относятся такие, без которых котельная установка не может работать, а именно:

паровой котел -- устройство, в котором происходит преобразование воды в водяной, пар;

топка и топочное устройство, служащие для сжигания топлива;

газоходы и дымовая труба, отводящие продукты сгорания топлива из топки;

питательные средства, служащие для подачи воды в котел;

арматура и основные измерительные приборы (стопорный и предохранительный клапан, водоуказательные приборы, питательный клапан).

К дополнительным элементам, которые встречаются не у всех котельных установок, относятся:

водяной экономайзер -- устройство для подогрева воды, подаваемой в котел, за счет теплоты уходящих из котла газообразных продуктов сгорания топлива;

пароперегреватель -- устройство для, перегрева насыщенного пара, полученного в котле;

воздухоподогреватель -- устройство для подогрева воздуха перед его поступлением в топку котла;

устройства для создания тяги: дымососы, вентиляторы, пароструйные дутьевые аппараты и т.д.;

системы автоматического регулирования работы котельной установки.

Пар, вырабатываемый судовой котельной установкой, используется:

в главных машинах или турбинах, служащих для вращения гребных винтов;

во вспомогательных механизмах, установленных в машиннокотельном отделении (паровой динамомашине, циркуляционном насосе и т. д.);

в палубных вспомогательных паровых механизмах (рулевой машине, брашпиле, шпилях, грузовых и буксирных лебедках);

для подогрева груза (нефти, мазута), обогрева помещений;

на бытовые нужды (баню, прачечную, камбуз и т. д.).

Тип судовой котельной установки определяется конструкцией установленных паровых котлов, видом сжигаемого топлива, мощностью, параметрами пара (давление и температура) и рядом других факторов.

2. Принцип действия парового котла и его характеристики

Паровым котлом называется агрегат, предназначенный для непрерывного производства (генерации) пара за счет превращения какого-либо вида энергии в тепловую. Для получения пара может быть использована химическая энергия топлива (обычные паровые котлы), атомная энергия (атомные котлы) или электроэнергия (электрокотлы).

Электрокотлы устанавливают на морских судах в единичных случаях и они не представляют интереса для судовых машинных команд. В обычных паровых котлах пар образуется в результате передачи тепла, возникающего при горении топлива, рабочему веществу, которым служит вода.

В котлоагрегате непрерывно происходят следующие процессы, в результате которых осуществляется непрерывное производство водяного пара в котле:

топочный -- горение топлива в топке котла;

аэродинамический -- подача в топку воздуха и удаление из газоходов газообразных продуктов горения топлива:

теплопередача -- передача тепла от газов к воде через поверхность нагрева;

гидродинамический -- движение (циркуляция) воды и пара внутри котла вдоль его поверхности нагрева.

Все паровые котлы делятся на огнетрубные, водотрубные и комбинированные. В огнетрубных котлах горячие газы проходят внутри труб, а вода находится между ними; в водотрубных газы омывают трубы снаружи, а внутри труб перемещается нагреваемая среда -- вода и пар; в комбинированных сочетаются элементы конструкции водотрубного и огнетрубного котлов.

3. Классификация паровых котлов и предъявляемые к ним требования

Специфические условия морского плавания, большое разнообразие типов судов и районов их плавания, различная мощность силовой установки и другие факторы обусловили появление паровых котлов самых разнообразных типов и конструкций.

Морские паровые котлы можно классифицировать по ряду признаков:

по типу омывания поверхности нагрева газами -- огнетрубные, водотрубные и комбинированные;

по назначению -- главные паровые котлы, вырабатывающие пар, используемый в главных машинах или турбинах; вспомогательные, устанавливаемые на судне для вспомогательных целей - (отопления судовых помещений, обогрева судовых систем, разогрева груза и т. п.);

по давлению пара -- котлы низкого, среднего, повышенного и высокого давления. Однако необходимо отметить, что этот вид классификации весьма неточен и может меняться с развитием котельной техники. Например, в морском котлостроении котлы, вырабатывающие пар давлением ниже 15 -- 22 атм, называют котлами низкого давления, до 32 атм -- среднего, от 32 до 64 атм повышенного и более 64 атм -- высокого. В стационарных же установках все эти котлы считаются котлами низкого или среднего давления;

по виду сжигаемого топлива -- котлы, работающие на жидком топливе, на твердом, и утилизационные котлы, работающие на отходящих газах двигателей внутреннего сгорания;

по типу цикуляции пароводяной смеси -- котлы с естественной и искусственной (принудительной) циркуляцией.

Приведенная классификация не охватывает всех типов морских котлов, например котлов специальных конструкций. Существует еще целый ряд детальных подразделений: по числу барабанов, наклону водогрейных трубок, расположению пароперегревателя и т.д.

В настоящее время в качестве главных котлов получили наибольшее распространение водотрубные котлы, работающие на жидком топливе. Они имеют меньший вес по сравнению с ранее применявшимися огнетрубными котлами и более экономичны в эксплуатации.

Основные характеристики ВПК следующие: паропроизводительность D-количество производимого пара в единицу времени, кг/с; рабочее давление пара p -- избыточное давление в пароводяном коллекторе (сепараторе), МПа; температура перегретого пара на выходе из пароперегревателя t_пп, ⁰С; температура питательной воды на входе в экономайзер или в пароводяной коллектор (сепаратор) при отсутствии экономайзера t_пв, ⁰С; расход топлива B, кг/с; коэффициент полезного действия (КПД) ?, представляющий собой отношение полезно используемой теплоты к теплоте, которая выделяется при полном сжигании топлива, израсходованного за тот же промежуток времени, в долях единицы или в процентах; масса ПК без воды (сухая масса) G_с и с водой G_c + G_в, кг.

Для сравнительной оценки ПК пользуются удельными характеристиками, к которым относятся: удельный паросъём d =D/H_п, кг/(м²с), где H_п - парообразующая поверхность нагрева с поверхностью экономайзера (если он имеется); относительная масса g_c = G_c/D, кг/(кг/с); относительное водосодержание g_в = G_в/D, кг/(кг/с) - отношение массы воды в ПК к паропроизводительности; относительный объём ? = V/D, м³/(кг/с), представляющий собой отношение объёма ПК к его паропроизводительности.

При определении этих характеристик за величину D принимают номинальную паропроизводительность, т.е. наибольшую паропроизводительность, которую ПК может устойчиво обеспечить в течение длительного периода.

К паровым котлам морских судов предъявляется ряд особых требований. Паровой котел должен обладать достаточно высокой надежностью, иметь простую и удобную в обслуживании конструкцию и наивысшую экономичность при возможно меньших габаритах и весе. Стоимость постройки и эксплуатационные расходы должны быть невысокими. Перечисленные требования могут быть удовлетворены лишь в том случае, если котел выбран в соответствии с назначением судна и типом паросиловой установки.

На рисунке 1.1. в координатах sT (s - удельная энтропия, Дж/(кгК); T - абсолютная температура, К) изображён термодинамический цикл паротурбинной установки (ПТУ). Нижняя (x=0, где x - степень сухости) и верхняя (x=1) пограничные кривые соответствуют состояниям насыщения кипящей воды и сухого водяного пара при различных давлениях. Изобарический процесс 1-2-3-4 (p₁=p₂=p₃=p₄; p₁=const) реализуется в пароводяном тракте котла. Он состоит из более простых процессов: подогрева питательной воды до состояния, близкого к состоянию насыщения при давлении в котле (линия 1-2); подогрева воды до кипения и образования влажного насыщенного пара, степень сухости которого близка к единице (линия 2-3); подсушки и перегрева пара (линия 3-4).

Рис.1.1. Термодинамический цикл паротурбинной установки.

Процессы превращения воды в перегретый пар происходят соответственно в экономайзере (линия 1-2), в испарительной поверхности нагрева (линия 2-3) и в пароперегревателе (линия 3-4) парового котла.

Цикл ПТУ, изображённый на рисунке 1.1. включает в себя процессы, происходящие не только в котле, но и в других элементах СЭУ: 4-5 - адиабатное расширение пара в турбине; 5-6 - изобарно-изотермический процесс конденсации пара в конденсаторе; 6-7 - адиабатный процесс в насосах; 7-1 - изобарный процесс подогрева питательной воды в деаэраторе.

Энергетическая установка предназначена для обеспечения движения и маневрирования корабля, снабжения всех потребителей электроэнергией, паром, водой, холодом и сжатым воздухом.

В состав энергетической установки входят следующие элементы:

главная энергетическая установка;

электроэнергетическая установка;

вспомогательная энергетическая установка;

механизмы общекорабельного назначения.

Энергетическая установка выполнена с эшелонным расположением. В носовой эшелон входят:

носовое МКО;

носовая электростанция;

отделение вспомогательных механизмов.

В кормовой эшелон входят:

кормовое МКО;

помещение кормовых генераторов;

кормовая электростанция.

Главная энергетическая установка состоит из двух турбокотельных комплексов и валопровода с винтами. В состав каждого турбокотельного комплекса входят один ГТЗА и два главных котла с обслуживающими их механизмами, аппаратами и системами.

Турбокотельный комплекс правого борта размещён в носовом МКО, турбокотельный комплекс левого борта - в кормовом МКО. Каждое МКО имеет главный вход из коридора на второй палубе и выход на вторую палубу из ПДУ, вход в ПДУ предусмотрен из МКО. Каждое МКО имеет аварийный выход через шахту естественной вентиляции.

Электроэнергетическая установка размещена в носовой и кормовой электростанциях и в помещении кормовых генераторов. Носовая электростанция расположена между второй и третьей палубами. Помещение кормовых генераторов расположено под третьей палубой.

В носовой электростанции расположен турбогенератор и главный распределительный щит, в помещении кормовых генераторов расположен турбогенератор, главный распределительный щит расположен в кормовой электростанции. Дизель-генераторы (по два) расположены в отдельных выгородках носовой электростанции и помещении кормовых генераторов, пульты управления ДГ расположены в помещениях носовой и кормовой электростанций. Носовая электростанция имеет главный вход у носовой переборки со 2 палубы и аварийный выход через люк на вторую палубу.

Помещение кормовых генераторов имеет главный вход с третей палубы и аварийный выход через люк на третью палубу из выгородки ДГ в помещение кормовой электростанции.

Вспомогательная энергетическая установка.

В состав вспомогательной энергетической установки входят:

1) вспомогательная котельная установка, которая размещена в отделении вспомогательных механизмов, расположенном под носовой электростанцией. Отделение вспомогательных механизмов имеет главный вход из тамбура с левого борта и аварийный выход через люк в носовую электростанцию с правого борта;

2) вспомогательные конденсационные установки, которые размещены в отделении вспомогательных механизмов и в помещении кормовых генераторов;

3) водоопреснительные установки, которые размещены в отделении вспомогательных механизмов и в помещении кормовых генераторов.

Пост энергетики и живучести размещён на второй палубе в районе носового МКО.

Посты дистанционного управления машинно-котельной установкой размещены в герметичных кабинах, расположенных в МКО. В ПДУ размещены пульты управления и щиты теплоконтроля главных котлов и ГТЗА. В ПДУ кормового МКО размещён запасной ПЭЖ. Водохимическая лаборатория размещена рядом с ПЭЖем. Вход в ПЭЖ и ВХЛ раздельный из одного тамбура.

Запасные части и специнструмент размещены в качестве одиночного комплекта ЗИП.

Механическая мастерская расположена на левом борту, между второй и третьей палубами. В мехмастерской установлены:

токарно-винторезный станок;

вертикально-сверлильный станок;

точильно-шлифовальный станок;

пылеулавливающий агрегат;

Размещение оборудования энергетической установки обеспечивает надёжную и безопасную эксплуатацию этого оборудования в условиях корабля и безопасность персонала, обслуживающего установку. Расположение всего оборудования ЭУ обеспечивает свободный и безопасный доступ ко всем механизмам во время их действия, а также при разборке и ремонте. Посты управления размещены в изолированных герметичных кабинах. Надёжность и живучесть энергетической установки обеспечивается эшелонным расположением элементов установки и резервированием отдельных её элементов.

Оборудование ЭУ крепится к корпусному набору посредством амортизаторов. Энергетическая установка выдерживает динамическую перегрузку, эквивалентную статической 15g в вертикальном направлении, 8g в горизонтальном поперёк корабля и 2,5g в горизонтальном вдоль корабля.

Перегретый пар от стопорных клапанов главных котлов поступает по главному паропроводу к ГТЗА через маневровое устройство.

До маневрового устройства перегретый пар отбирается для вспомогательного паропровода, по которому пар подаётся к ТНА, ПКБТ и ТГ своего эшелона. Кроме того, перегретый пар через дроссельную шайбу подаётся в магистраль насыщенного пара для обеспечения работы вспомогательных механизмов ЭУ и общекорабельных потребителей.

Насыщенный пар от стопорных клапанов котлов через дроссельную шайбу, ограничивающую отбор насыщенного пара от каждого котла не более 5 т/ч, после добавки в эту магистраль перегретого пара подаётся к следующим потребителям:

- циркуляционному, масляному, топливному турбонасосам;

- главному и вспомогательному эжекторам;

- топливоподогревателю, маслолподогревателю и через пароохладители на обогрев приёмников топлива и к зачистным насосам;

- пароэжекторным холодильным машинам;

- водоопреснительным установкам;

- системе парового отопления и на бытовые нужды.

Примечания: 1. В результате добавки перегретого пара в магистраль насыщенного- до 300 С), который и подаётся к указанным выше получается слабоперегретый пар (с параметрами: давление - 25 кгс/см, температура потребителям.

2. Необходимость добавки перегретого пара в насыщенный вызвана ограниченным отбором насыщенного пара от котла (не более 5 т/ч), (допускается нагрузка на котёл по слабоперегретому пару не более 10 т/ч.)

Давление слабоперегретого пара 25 кгс/см², подаваемого к потребителям, поддерживается автоматически регулятором. На случай аварийного повышения давления в магистрали слабоперегретого пара установлено защитно-предохранительное устройство, которое срабатывает при давлении 32 кгс/см².

Отработавший пар от ГТЗА и ТЦН отводится непосредственно на главный конденсатор. Отработавший пар от турбогенераторов на ходовых режимах отводится на главный конденсатор, на стоянке при работе вспомогательного котла - на вспомогательный конденсатор. Отработавший пар от всех прочих турбомеханизмов отводится на магистраль отработавшего пара, из которой большая его часть поступает на подогрев воды в деаэраторе, а остальной пар поступает на уплотнение главных турбин или отводится на главный конденсатор.

Кроме того, отработавший пар подаётся на обогрев сепараторов, установленных на приёме воздуха к ТНА.

В магистрали отработавшего пара регулятором автоматически поддерживается давление 1 кгс/см² за счёт отвода избытков пара на главный конденсатор или добавки из магистрали слабоперегретого пара, а на больших нагрузках кроме того, из ресивера ГТЗА (при давлении в ресивере более 1 кгс/см²)

В случае повышения давления в магистрали свыше 1,4 кгс/см² срабатывает импульсное устройство перепускного клапана. Перепускной клапан открывается и сбрасывает пар из магистрали на главный конденсатор.

Конденсат от главного эжектора и эжектора системы отсоса и уплотнения отводится на главный конденсатор. Конденсат от топливо- и маслоподогревателей, змеевиков обогрева приёмников топлива, холодильных машин и бытовых нужд отводится на цистерну грязных конденсатов, откуда отводится на главный конденсатор или в трюм при повышении солёности или загрязнении ГСМ. Клапан с пневмоприводом на сливе конденсата в трюм управляется из ПДУ. Конденсат из главного конденсатора конденсатным насосом подаётся в деаэратор для подогрева и деаэрации. Из деаэратора конденсат бустерным насосом подаётся на всасывание питательного насоса для подачи его в котёл через автоматический питательный клапан. Этим замыкается цикл пар - конденсат. Охлаждение эжекторов производится конденсатом, подаваемым конденсатным насосом. Эжекторы по линии конденсата установлены последовательно. Для очистки питательной воды от солей за конденсатным насосом установлены ионитные обессоливающие фильтры.

Паровоздушная смесь из главных конденсаторов главным эжектором отсасывается на свой конденсатор, где и конденсируется. От уплотнения ГТЗА и вспомогательных механизмов паровоздушная смесь отсасывается эжектором отсоса пара от уплотнений на свой конденсатор, где частично конденсируется, окончательная конденсация происходит в дополнительном охладителе паровоздушной смеси, который прокачивается забортной водой от ТЦН.

Регулятор уровня в главном конденсаторе предназначен для поддержания уровня воды в главном конденсаторе на определённой высоте по отношению к приёмным патрубкам конденсатных насосов ПКБТ. Исполнительными органами регулятора являются: дроссельный клапан и клапан рециркуляции.

Пополнение утечек питательной воды из цикла производится из запасной цистерны автоматически на главный конденсатор через регуляторы рабочего и нижнего уровней, установленные на деаэраторе. Кроме того, предусмотрено пополнение утечек через ручной клапан.

Поддержание необходимого запаса питательной воды производится водоопреснительными установками, которые подают дистиллят в расходные и запасные цистерны питательной воды через ионитный обессоливающий фильтр.

Энергетическая установка снабжена:

1) перемычкой между эшелонами по главному пару, которая обеспечивает подачу 50 % перегретого пара из одного эшелона в другой;

2) перемычкой между эшелонами по слабоперегретому пару, которая соединена также со вспомогательным котлом;

3) перемычкой между эшелонами по конденсатной линии, которая обеспечивает возвращение питательной воды при линейной работе эшелонов;

4) магистралью перегретого пара от вспомогательного котла для обеспечения режима стоянки и приготовления энергетической установки.

Главные котлы и обслуживающие их механизмы и аппараты.

На корабле установлено четыре главных котла типа КВГ-3, по два в каждом МКО.

Основные теплотехнические характеристики на максимальной нагрузке следующие:

паропроизводительность - 100 т/ч;

в том числе насыщенного пара - 5т/ч;

рабочее давление в паровом коллекторе - 65 кгс/см2;

температура перегретого пара - 470 С;

расход условного топлива - 8,66 т/ч.

Главные котлы работают на высоких и низких (65 кгс/см² и 38 кгс/см²) параметрах пара.

На всех передних ходах до хода со скоростью 26 узлов включительно в котлах поддерживается давление 38 кгс/см² и температура примерно от 330 ^оС до 420 ^оС в зависимости от нагрузки котла.

При дальнейшем увеличении хода корабля, а также на задних ходах, давление пара в котлах от 59,5 кгс/см² до 65 кгс/см².

В момент подъёма давления от 38 кгс/см² до 65 кгс/см² обороты турбины не увеличивают.

Главные котлы - высоконапорные, вертикально-водотрубные, с естественной циркуляцией воды, с вертикальным двухколлекторным пароперегревателем, с дутьём в топку котла, с водяным гладкотрубным экономайзером, с газодинамической решёткой для очистки газов, поступающих на газовую турбину ТНА, с устройством для его парового разогрева, обеспечивающем поддержание котла в “горячем резерве” и отбор от неработающего котла слабоперегретого пара в случае его недостатка.

Регулятор питания котла ДРП обеспечивает поддержание уровня воды в котле в пределах 30 мм от среднего на установившихся режимах и в пределах 110 мм - на переходных режимах.

Система автоматического регулирования горения обеспечивает поддержание заданного давления пара в котле на установившихся и переходных режимах при бездымном горении. При этом регулирование расхода топлива достигается изменением числа включенных форсунок и давления топлива перед форсунками, а регулирование подачи воздуха - изменением частоты вращения турбонаддувочного агрегата.

Подача топлива в котёл осуществляется через 6 форсунок, расположенных по 3 форсунки на переднем и заднем фронтах. Воздух для сжигания топлива подаётся в котёл их атмосферы через воздухонаправляющие устройства турбонаддувочным агрегатом.

Для контроля за уровнем воды в коллекторе на каждом котле установлено два водоуказательных прибора (колонки). Основным средством контроля за уровнем воды в котлах являются дистанционные указатели уровня ДУУМ-ЭГ (по два указателя на каждый котёл).

В качестве рабочей среды в системе регулирования используется питательная вода с давлением 10 кгс/см², подаваемая специально установленными насосами НЦВ по два в каждом МКО (один - в работе, другой - в автоматическом резерве).

Для внутренней и наружной химической чистки котлов на корабле предусмотрена специальная система, предназначенная для приготовления и прокачки котлов раствором сульфаминовой кислоты при внутренней чистке, раствором углекислого аммония и углекислого натрия при наружной чистке.

Система состоит из электронасоса и двух баков, один из которых установлен в МКО, второй устанавливается на палубе на момент чистки; хранится на базе. Предусмотрены также для этой системы трубопроводы, шланги и арматура. Химическая чистка котлов производится при стоянке в базе.

4. Назначение, состав, устройство и работа котла

Котёл КВГ 3 - высоконапорный водотрубныйс естественной циркуляцией. Сжигание топлива в топке котла осуществляется при повышенном давлении воздуха.

Котёл КВГ 3 предназначен для обеспечения паром энергетической установки, турбогенераторов и других нужд судна.

Котёл укомплектован турбонаддувочным агрегатом ТНА-4, системой регулирования горения, топливным турбонасосом ТНН-10/42 и топливным электронасосом ЭНН-10/42, питательно-конденсатно-бустерным насосом ПКБТ, щитом теплоконтроля.

Котёл имеет парообразующую, пароперегревательную и экономайзерную поверхности нагрева.

Парообразующая часть котла имеет подъёмные и опускные трубы, замкнутые на паровой и водяной коллекторы. Парообразующие трубы экранного ряда и первых рядов основного конвективного пучка образуют топочную камеру, ограниченную со стороны топочных фронтов передней и задней стенками внутреннего кожуха.

Пароперегревательная поверхность нагрева образована пучком труб, замкнутых на паровой коллектор, нижний и верхний коллекторы пароперегревателя.

Экономайзерная поверхность образована змеевиками, замкнутыми на входную и выходную камеры. Над экономайзером установлено газоочистное устройство.

Газоход котла образован стенками внутреннего кожуха. Внутренний и наружный кожухи образуют межобшивочное пространство. Наружный кожух работает при давлении 0,2Мпа (2,0 кгс/см²) и температуре 473К (200^оС), кожух имеет тепловую изоляцию.

Внутренняя изоляция выполнена из огнеупорных кирпичей, карбид-кремниевых изделий и асбеста, а наружная - из известково-кремнезёмистых плит и совелитовой штукатурки.

Краткое описание и принцип действия систем, обеспечивающих работу котла КВГ 3.

Топливная система, обеспечивающая подачу и подогрев топлива - единая для двух котлов. Топливная система включает:

топливный турбонасос;

топливный электронасос;

подогреватель топлива паровой;

подогреватель топлива электрический;

фильтр холодного топлива;

фильтр горячего топлива.

Топливную магистраль с приборами теплоконтроля, систему регулирования горения, устройство регулирования расхода, давления и температуры топлива.

Подача топлива осуществляется двумя насосами - один с турбоприводом, другой с электроприводом.

На малых нагрузках работает турбонасос ТНН-10/42, при увеличении нагрузки автоматически подключается электронасос ЭНН-10/42; последний может быть пущен или остановлен вручную при любой нагрузке. Подогрев топлива осуществляется в паровом подогревателе. Заданная температура топлива поддерживается регулятором температуры. На входе в подогреватель и на выходе из него установлены топливные фильтры.

Давление топлива перед блоком регуляторов системы автоматики поддерживается регулятором давления топлива (РДТ).

Воздух для сжигания топлива подаётся в котёл осевым компрессором ТНА, приводимым во вращение газовой и паровой турбинами.

Мощность, потребляемая компрессором для подачи необходимого для горения воздуха и мощность, развиваемая газовой турбиной, изменяются в зависимости от нагрузки котла. При этом на малых нагрузках мощности газовой турбины для подачи необходимого количества воздуха не хватает. Недостача мощности покрывается за счёт работы паровой добавительной турбины. На больших нагрузках котла мощность газовой турбины такова, что компрессор подаёт воздуха больше, чем требуется для сжигания топлива. В этом случае избыточное количество воздуха перепускается помимо котла с помощью регулирующей воздушной заслонки ВРЗ, установленной на напорном воздухопроводе компрессора.

Воздух от компрессора поступает в межобшивочное пространство котла, образованное наружным и внутренним кожухами, проходит через регистры ВНУ в топку, смешивается там с распыленным топливом, обеспечивая его сжигание.

Газы, образованные при сжигании топлива в топке, отдают излучением часть тепла поверхностям нагрева, ограничивающим топочную камеру (трубам экранного ряда и притопочных рядов конвективного пучка), затем охлаждаются в пучках труб парообразующей части, пароперегревателя и экономайзера, очищаются от мелких твёрдых частиц в газоочистном устройстве ГОУ и поступают в газовую турбину. В газовой турбине часть тепловой энергии газов превращается в работу, затрачиваемую на вращение компрессора.

Газы из газовой турбины поступают в дымовую трубу и выбрасываются в атмосферу.

Давление в газовом тракте котла, определяемое, в основном, сопротивлением соплового аппарата газовой турбины, изменяется от 0,01 до 0,2 (от 0,1 до 2,0 кгс/см²) в зависимости от расхода газа, т.е. нагрузки котла.

5. Система регулирования горения

Система регулирования горения предназначена для автоматического поддержания заданного давления пара путём регулирования подачи в котёл топлива и воздуха на всех спецификационных режимах.

Система состоит из блока регуляторов горения, а также ряда элементов, расположенных вне блока.

Система имеет:

один для двух котлов регулятор давления пара РДП и один регулятор давления топлива РДТ перед блоками золотников;

устройства для регулирования подачи топлива и воздуха;

ряд вспомогательных устройств, обеспечивающих надёжное функционирование системы в переходных режимах.

Измерительное устройство регулятора давления пара контролирует давление перед главными стопорными клапанами котлов, а его исполнительный орган - топливные регулирующие золотники (по 1 на каждый котёл).

Соответствие определённого расхода топлива каждому положению регулирующего топливного золотника обеспечивается постоянным перепадом давлений на нём, поддерживаемым регулятором перепада.

Давление топлива перед блоком регуляторов поддерживается в соответствии с нагрузкой на котёл регулятором давления топлива РДТ, путём слива части топлива в цистерну.

Сервомотор РДП одновременно с поворотом топливных золотников изменяет настройку регуляторов расхода воздуха, давления топлива РДТ и ограничителя дымления ОД, а также включает или выключает форсунки котлов посредством управляющих устройств.

Связь сервомотора с указанными устройствами осуществляется через валы и рычаги механического привода.

Для стабилизации процесса регулирования РДП имеет жёсткую обратную связь, а для обеспечения заданного вида статической характеристики давления пара - корректор.

Регулятор расхода воздуха РРВ поддерживает перепад давлений на участке газового тракта котла (топка - выходной патрубок), определяющий расход воздуха в котёл. Величина перепада, соответствующая каждому значению расхода топлива в котёл, устанавливается автоматически измерением натяжения задающей пружины РРВ при повороте топливного регулирующего золотника (маховика нагрузки).

Таким образом, обеспечивается оптимальное соотношение количества топлива и воздуха, подаваемых в котёл на любой нагрузке.

Для обеспечения бездымного сжигания топлива, при изменениях нагрузки на котёл, в системе имеются: ограничитель дымления и сигнализатор движения сопловых клапанов ГТЗА. Ограничитель дымления вступает в работу, выдавая через РРВ сигнал на разгон ротора ТНА в случае, если расход воздуха в котёл (перепад на газовом импульсе) меньше заданного.

Такое рассогласование фактического расхода воздуха и заданного происходит при наборе нагрузки на котёл. Сигнализатор движения сопловых клапанов СДСК выдаёт сигнал на разгон ротора ТНА при перемещении маховика задатчика регулятора частоты вращения ГТЗА (РЧВ ГТЗА), т.е. обеспечивает увеличение подачи воздуха в котёл в самом начале манёвра, когда давление пара в котле ещё не начало снижаться.

Электрический сигнал формируется тахогенератором СДСК, усиливается в блоке усилителя, трансформируется в электрогидравлическом преобразователе в гидравлический и затем через ОД поступает на РРВ.

Котёл оборудован шестью форсуночными устройствами - по три с каждого фронта.

Две форсунки постоянно включены при работе котла, остальные включаются поочерёдно по мере увеличения нагрузки с помощью гидравлических сервомоторов.

В системе имеются клапаны управления противопомпажным устройством ТНА, с помощью которых автоматически производится открытие и закрытие противопомпажной заслонки.

Помимо автоматического регулирования система регулирования горения позволяет производить полуавтоматическое управление котлом (при отключенном РДП) и дистанционное управление с помощью КДУ.

Питательная система обеспечивает питание котлов. Она включает два ПКБТ, каждый из которых может работать на два котла, регулятор уровня каждого котла и систему трубопроводов.

ПКБТ имеют одинаковые характеристики, и каждый обеспечивает питание обоих котлов на полных нагрузках.

Как правило, питание обоих котлов обеспечивается одним агрегатом, а второй является резервным.

Бустерный насос берёт воду из деаэратора с температурой около 100^оС и подаёт её на всасывание питательного насоса. Питательный насос подаёт воду через автоматический и ручной питательные клапаны в экономайзер котла. В экономайзере котла вода подогревается до 150^оС200^оС (в зависимости от нагрузки) и подаётся в котёл через невозвратно-запорный клапан.

Поддержание заданного уровня воды в котле осуществляется с помощью двухимпульсного регулятора уровня. В измерительном устройстве регуляторов имеются две мембраны, одна из которых перемещается под воздействием изменения уровня, а вторая под воздействием изменения расхода пара.

Суммарное перемещение мембран через усилительное реле передаётся на сервомотор питательного клапана, перемещение которого при постоянном перепаде давления воды на нём приводит к изменению подачи воды в котёл. Постоянный перепад давлений на питательном клапане поддерживается регулятором питательного насоса ПКБТ. Питательным клапаном ДРП можно управлять также дистанционно, краном дистанционного управления, установленном в пульте системы регулирования.

Контроль питания котла ведётся в ПДУ - по дистанционному указателю уровня ДУУМ-ЭГ и по водоуказателям - с местного поста.

ДУУМ-ЭГ выдаёт сигналы в систему световой и звуковой сигнализации по верхнему и нижнему уровням воды в котле.

6. Система защиты котла

Устройства системы защиты обеспечивают также ограничение частоты вращения ТНА, блокировку сервомотора регулятора расхода воздуха (при пропадании рабочей воды автоматики) и срабатывание защиты, в случае исчезновения подачи воздуха давлением Р=10 ати в систему защиты ТНА.

Система защиты воздействует на быстрозапорное устройство котла, которая состоит из переключающего клапана, главного стопорного клапана, быстрозапорного топливного клапана и быстрозапорного клапана ТНА (БЗК).

Главный стопорный, быстрозапорный топливный клапаны, их переключающий клапан и быстрозапорный клапан ТНА имеют быстродействующие сервомоторы, обеспечивающие возможность практически мгновенного закрытия клапанов в аварийной ситуации или при выводе котла из действия вручную вахтенным оператором.

Закрытие стопорного клапана насыщенного пара производится отдельно при ручном переключении его переключающего клапана.

Противопомпажное устройство состоит из пневморедуктора, сервомотора противопомпажной заслонки, командного блока и заслонки перепуска воздуха. Противопомпажное устройство работает от импульсов, отбираемых на командный блок от компрессора ТНА. При работе компрессора в режиме, близком к помпажу, шток с мембранами командного блока поднимается и через клапан командного блока левая полость сервомотора противопомпажной заслонки сообщается с атмосферой. При этом сервомотор под действием давления воздуха в другой полости откроет заслонку, которая стравит воздух из кожуха котла в атмосферу. С поворотом вала заслонки открывается водяной кран, через который подаётся вода на сервомотор переключающего клапана БЗУ. Под действием сервомотора переключающий клапан сообщает полости переменного давления сервомоторов главного стопорного, быстрозапорного топливного клапанов и парового быстрозапорного клапана ТНА со сливом.

Сервомоторы под действием давления пара в полостях постоянного давления закрывают клапаны, в результате котёл и ТНА выводятся из действия.

Переключающий клапан насыщенного пара закрывается вручную, в результате полость переменного давления сервомотора стопорного клапана насыщенного пара сообщается со сливом и сервомотор под действием давления пара в полости постоянного давления закрывает клапан.

В системе защиты по предельной частоте вращения в качестве датчика использован импеллер, от которого импульс по давлению масла воспринимается мембранами ограничителя оборотов системы защиты и ограничителя оборотов системы управления.

При достижении предельной частоты вращения ротора паровой турбины, вступает в действие ограничитель оборотов системы защиты, который, подавая сжатый воздух в пневмоупор и в командный блок, вызывает срабатывание БЗК ТНА и БЗУ котла, осуществляя вывод из действия котла.

Защита по отсутствию или недостаточному давлению масла смазки на подшипниках ТНА осуществляется с помощью клапана блокировки масла смазки, который при падении давления масла смазки подаёт рабочую воду на сервомотор переключающего клапана БЗУ. При срабатывании переключающего клапана БЗУ котёл и ТНА выводятся из действия описанным ранее способом и не допускается открытие БЗК ТНА при отсутствии или недостаточном давлении масла смазки.

Сжатый воздух в систему защиты подаётся от штатного источника. В случае его исчезновения в системе защиты предусмотрена возможность отбора воздуха из нагнетательного патрубка компрессора ТНА, обеспечивающего срабатывание защиты.

Очистка воздуха осуществляется в очистителе.

Вывод из действия котлоагрегата в аварийных режимах может осуществляться и вручную с помощью рукоятки переключающего клапана БЗУ. При срабатывании которого происходит вывод из действия котла таким же способом, как и при аварии.

Котёл снабжён устройством парового разогрева. При помощи этого устройства пар от постороннего источника может быть подан в холодный котёл для его разогрева или в горячий котёл для обеспечения поддержания котла в горячем состоянии.

Устройство парового разогрева состоит из раздающего устройства, расположенного в водяном коллекторе, клапана установленного на опорной раме и соединяющего их трубопровода.

Для обслуживания главных котлов в каждом МКО установлены следующие механизмы и аппараты:

Турбонаддувочные агрегаты ТНА-4, обеспечивающие подачу воздуха, необходимого для горения.

Смазка агрегата - форсированная, от масляной системы ГТЗА, а в случае аварийного падения давления масла в этой системе смазка осуществляется маслом системы управления ГТЗА. На агрегате установлен фильтр для очистки поступающего на смазку масла.

Паровая добавительная турбина работает паром основных котельных параметров и служит для вращения ротора компрессора на малых нагрузках котла и для обеспечения необходимой быстроты манёвра. Компрессор ТНА принимает воздух из атмосферы через обогреваемые отработавшим паром сепараторы, предназначенные для очистки от влаги воздуха, поступающего на лопатки компрессора. Предусмотрена также возможность частичного приёма воздуха из МКО через специальные лючки. Подача воздуха из МКО предусмотрена на случай обмерзания сетки, установленной перед компрессором.

Пуск агрегата производится с местного поста, управление работающим агрегатом автоматическое.

Агрегат снабжён блокирующим устройством, обеспечивающим постоянное положение регулирующих органов при исчезновении давления рабочей воды в системе регулирования.

Агрегат снабжён системой защиты, обеспечивающей его остановку в следующих случаях:

при падении давления масла в системе смазки;

при превышении допустимой частоты вращения;

при появлении помпажа;

при срабатывании защиты котла.

Кроме того, агрегат снабжён:

- устройством, не допускающим пуск агрегата без подачи масла;

- автоматическим ограничением максимальной частоты вращения;

- системой теплоконтроля, включающей в себя приборы для контроля работы агрегата при управлении как с местного поста, так и дистанционно;

- системой аварийно-предупредительной сигнализации.

Для удаления с лопаток компрессора отложения солей при длительной эксплуатации предусмотрена подача моющего раствора “турбинка” в компрессор (от электронасоса) и слабоперегретого пара.

Питательно-конденсатно-бустерные турбонасосы ПКБТ обеспечивают подачу питательной воды в котёл.

ПКБТ - вертикальный двухвальный агрегат, состоящий из трёхступенчатого центробежного питательного насоса, двухступенчатого конденсатного насоса, одноступенчатого бустерного насоса, имеющих привод от паровой двухступенчатой турбины. При этом питательный насос с валом турбины присоединён непосредственно, а конденсатный и бустерный насосы - через двухступенчатый редуктор. Смазка турбонасоса - форсированная, от системы смазки ГТЗА через фильтр, установленный перед ПКБТ.

ПКБТ снабжён системой регулирования, которая автоматически устанавливает режим работы, требующийся для питания котлов, при помощи дифференциального регулятора, поддерживающего необходимый перепад на напорно-питательном трубопроводе.

В каждом МКО установлено два ПКБТ, один из которых является резервным.

Подготовка к пуску агрегата производится с местного поста, пуск подготовленного к действию агрегата осуществляется дистанционно. Кроме того, предусмотрен автоматический запуск неработающего, но подготовленного к действию агрегата при снижении перепада давления на участке “насос-котёл” ниже 5,5-7,5 кгс/см² при высоких параметрах пара и ниже 2,5 кгс/см² при низких параметрах пара.

Кроме того, агрегат снабжён автоматическим устройством, снижающим частоту вращения агрегата после достижения ею определённой величины (ниже предельной), а также системой теплоконтроля и аварийно-предупредительной сигнализацией, как в ПДУ, так и на местном посту.

Деаэратор - термомеханический, распыливающего типа. Нагрев и деаэрация питательной воды осуществляется путём непосредственного контакта конденсата с греющим паром, В качестве греющего пара используется отработавший пар вспомогательных турбомеханизмов с давлением 1 кгс/см². Конденсат подаётся от конденсатного насоса ПКБТ на форсунки, в которых распыливается. В деаэраторе регулятором РД автоматически поддерживается давление 0,25 кгс/см².

На деаэраторе установлены прямодействующие поплавковые регуляторы уровня (рабочего и нижнего). При понижении уровня в деаэраторе (утечка питательной воды из цикла “пар-конденсат”) регулятор рабочего уровня перепускает воду в главный конденсатор из расходной питательной цистерны. Если уровень продолжает понижаться, вступает в действие регулятор нижнего уровня большего условного прохода. Так происходит пополнение утечек воды из питательной системы. Кроме того, предусмотрено также восполнение утечек воды ручным насосом.

Топливный турбонасос ТНН подаёт топливо к форсункам котлов через подогреватель топлива и топливные фильтры.

Турбонасос - вертикальный, винтовой агрегат с приводом от паровой турбины через одноступенчатый редуктор. Смазка турбонасоса - форсированная от собственной масляной системы. В каждом МКО установлено по одному топливному турбонасосу.

Турбонасос снабжён двухступенчатой системой регулирования, которая автоматически устанавливает режим работы насоса - 6500 об/мин или 12000 об/мин - в зависимости от нагрузки котла. Переключение на режим 12000 об/мин производится при включении 4-ой форсунки котла.

Подготовка к пуску и пуск турбонасоса производится с местного поста. Управление работающим насосом - автоматическое. Турбонасос имеет автоматическую защиту по предельным оборотам и снабжён приборами теплоконтроля.

Топливный электронасос ЭНН подаёт топливо к форсункам котлов через подогреватель топлива и топливные фильтры.

Электронасос - вертикальный винтовой агрегат с приводом от электродвигателя.

Электронасос автоматически подключается к работающему турбонасосу ТНН в зависимости от нагрузки котлов, предусмотрены также дистанционный пуск насоса из ПДУ и пуск с местного поста.

Паровой подогреватель топлива ПТК предназначен для подогрева топлива, подаваемого к форсункам котлов.

Производительность подогревателя топлива на максимальной нагрузке составляет 20т/ч.

Температура топлива поддерживается автоматически регулятором температуры топлива РТТМ. Слив конденсата от подогревателя осуществляется на цистерну грязных конденсатов через конденсатоотводчик.

В каждом МКО установлено по одному подогревателю топлива.

Топливные фильтры I-ФЩ и II-ФЩ, предназначены для очистки топлива от механических примесей. Фильтр I-ФЩ установлен перед расходомером, фильтры II-ФЩ установлены до и после подогревателя топлива.

Цистерна грязных конденсатов предназначена для сброса и контроля конденсатов, для которых имеется вероятность засоления и замасливания. Поступающий в цистерну конденсат в зависимости от его солёности и загрязнения ГСМ отводится на главный конденсатор или в трюм через клапан с пневмоприводом, управляемый из ПДУ.

Для охлаждения конденсата ЦГК снабжена змеевиками, через которые от циркуляционной системы главного конденсатора прокачивается забортная вода. В конструкции ЦГК предусмотрен расширитель, пар из которого отводится на уравнительный коллектор системы уплотнения главных турбин.

Дозерная установка предназначена для ввода присадок в котловую воду. Дозерная установка включает в себя скальчатый одноцилиндровый электронасос производительностью 16 л/ч и бак для фосфатов.

В каждом МКО установлено по одной дозерной установке.

Электронасос перекачки котловой воды ЦВС10/40 обеспечивает перекачку питательной воды из одних цистерн в другие.

производительность насоса - 10 т/ч;

давление нагнетания - 4 кгс/см2.

Обессоливающий ионитный фильтр ФИ150/300 предназначен для очистки питательной воды от солей. Фильтр установлен за конденсатным насосом и рассчитан на полную производительность котлов. Солесодержание в питательной воде после фильтров составляет не более 0,02 мг/л по Cl^-.

Обескислораживающий ионитный фильтр ФИ3-1 предназначен для удаления кислорода из питательной воды при заполнении и “мокром” хранении котлов.

Обессоливающий ионитный фильтр ФИ1-1 со смешанной загрузкой анионита и катионита в соотношении 1,4: 1, установлен за обескислораживающим фильтром ФИ3-1 перед котлом в системе “мокрого” хранения котлов для поглощения ионов меди, выделяемых электроноионообменником фильтра ФИ3-1, исключая их попадание в котёл и снижая тем самым скорость подшлаковой коррозии трубной системы котла.

Бак для мокрого хранения котлов служит для восполнения утечек воды в котле при его бездействии.

Бак подключается к котлам через ионитные обескислораживающий и обессоливающий фильтры. Бак снабжён гидрозатвором, препятствующим попаданию атмосферного кислорода в воду бака и сигнализатором нижнего уровня (Н.У.) воды в баке ля строгого контроля за уровнем и предупреждения упуска воды из бака.

Электронасос системы регулирования НЦВ служит для подачи рабочей воды в систему автоматического регулирования котлоагрегатов и к магистральным регуляторам.

Электронасос - вертикальный агрегат, состоящий из центробежного насоса с приводом от электродвигателя.

Электронасос подаёт рабочую воду в систему из запасной или расходной цистерны, слив воды производится в эту же цистерну.

В каждом МКО установлено по два электронасоса, один из которых - резервный. Резервный насос автоматически подключается при падении давления рабочей воды в системе ниже 5 кгс/см².

Предусмотрены также пуск и остановка насосов из ПДУ и с местных постов.

В каждом МКО установлено по одному электроподогревателю ПНЭ для ввода котла при отсутствии пара на корабле. Производительность подогревателя 150 кг/ч.

Главные турбозубчатые агрегаты и обслуживающие их механизмы и аппараты.

На корабле установлено два главных турбозубчатых агрегата ГТЗА (по одному в каждом МКО).

В состав каждого ГТЗА входят:

1) турбина высокого давления активного типа с внутренним обводом пара, имеет девять одновенечных рабочих колёс и одно двухвенечное регулирующее колесо. На полных ходах шесть ступеней малых ходов обводятся по мере открытия байпасных клапанов. В конструкции ТВД имеются три сопловых и два байпасных клапана. Отработавший пар из ТВД поступает в ТНД по двум ресиверным трубам;

2) турбина низкого давления активного типа с двумя сходящимися потоками, имеет в каждом потоке по пять одновенечных колёс. В средней части ТНД в одном корпусе со ступенями переднего хода выполнены два двухвенечных колеса заднего хода;

3) свежий пар на ТЗХ подаётся из маневрового устройства, отработавший пар от ТНД отводится на главный конденсатор;

4) главный конденсатор поверхностного типа, одноходовой, регенеративный, имеет двойные трубные доски, в которых развальцованы трубки;

5) редуктор двухступенчатый с раздвоением мощности. На кормовой оконечности редуктора в верхней части смонтированы тормоз, привод импульсного насоса для системы управления и валоповоротное устройство;

6) главный упорный подшипник выполнен с механическим выравниванием нагрузки между упорными подушками, подушки залиты баббитом.

7) звукоизолирующая муфта предназначена для передачи крутящего момента на валопровод, звукоизоляции, компенсации возможных расцентровок и отключения валопровода при остановленных валах. Муфта установлена между редуктором и главным упорным подшипником. Муфта состоит из двух барабанов, соединённых между собой резино-металлическими блоками.

8) амортизаторы опорные и упорные служат для виброизоляции агрегата от судового фундамента и установлены между фундаментом и опорной поверхностью редуктора и поперечной балки;

9) Маневровое устройство включает в себя быстрозапорный клапан переднего хода и маневровый клапан заднего хода.

Смазка ГТЗА форсированная от корабельной масляной системы.

Средством пуска и управления ГТЗА на переднем ходу служат сопловые клапаны, на заднем ходу - маневровый клапан заднего хода.

Система дистанционного автоматизированного управления ГТЗА позволяет управлять агрегатом дистанционно от одного задатчика на ПХ и ЗХ. Система управления обеспечивает:

1) автоматическое поддержание заданной частоты вращения на установившихся режимах;

2) автоматический подвод контрпара в турбину противоположного вращения при:

превышении фактической частоты вращения над заданной;

повышении давления свежего пара выше 63 кгс/см2;

падении давления масла в системе смазки до 0,9-1,0 кгс/см2;

1) управление режима работы ТЦН и ТМН;

4) предотвращение недопустимого увеличения или уменьшения давления пара перед ГТЗА при маневрировании с помощью регуляторов максимального и минимального давления пара;

5) автоматическое снижение частоты вращения ГТЗА при отключении одного из котлов;

6) невозможность открытия БЗК при включенном валоповоротном устройстве и в случае, если задатчик частоты вращения находится в положении “Стоп”.

Предусмотрено также дистанционное управление ГТЗА без автоматического поддержания частоты вращения и аварийное управление маховиками с местных постов.

Система аварийной защиты останавливает ГТЗА с помощью БЗК при:

увеличении частоты вращения сверх номинальной;

нажатии кнопки блока защиты;

нажатии кнопки “Сброс зашиты” на пульте ГТЗА в ПДУ;

4) падении давления в системе смазки ГТЗА до 0,9-1,0 кгс/см², при отключенном РЧВ (при включенном РЧВ на режимах передних и задних ходов обеспечивается снижение частоты вращения ГТЗА до 70 об/мин с помощью блока контрпара, после чего подача пара в турбины автоматически прекращается);

5) повышении давления в главном конденсаторе до 0,2 кгс/см²;

6) повышении давления в камере регулировочного колеса до 36 кгс/см².