Главная
База знаний "Allbest"
Транспорт
Комплекс конструктивно-технических и организационных мероприятий, ориентированных на модернизацию энергетической установки большого морозильного рыболовного траулера
Комплекс конструктивно-технических и организационных мероприятий, ориентированных на модернизацию энергетической установки большого морозильного рыболовного траулера
Характеристика судна и общесудовых систем. Выбор типа пропульсивной установки. Обоснование и характеристики типа передачи мощности двигателя к движителю. Комплектация систем энергетической установки с определением мощности приводов механизмов систем.
| Рубрика | Транспорт |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 05.12.2012 |
| Размер файла | 113,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
Введение
1. Краткая характеристика судна и общесудовых систем
1.1 Назначение большого морозильного рыболовного траулера (БМРТ).
1.2 Тип судна.
1.3 Основные характеристики и системы
2. Обоснование выбранного типа и компоновки пропульсивной установки
2.1 Выбор типа пропульсивной установки
2.2 Определение эффективной мощности пропульсивной установки
3. Обоснование и характеристики ГД и типа передачи мощности двигателя к движителю
4. Состав, расположение и расчет основных элементов судового валопровода. Обоснование выбора типа движителя
5. Состав, назначение и комплектация систем энергетической установки с определением мощности приводов механизмов систем
5.1 Топливная система
5.2 Масляная система
5.3 Система охлаждения
5.4 Система сжатого воздуха
5.5 Система газоотвода
5.6 Определение мощности привода механизмов систем ЭУ
6. Выбор типа и обоснование производительности судовой парогенераторной установки
6.1. Парогенераторные установки
6.2. Испарительные установки
7. Обоснование мощности и количества источников электроэнергии судовой электростанции. Выбор типа приводов электрогенераторов
8. Определение судовых энергетических запасов
8.1 Запасы топлива
8.2 Запасы масла
8.3 Запасы пресной воды
8.4 Определить запасы топлива, масла и воды
Список используемой литературы
Приложения
Введение
Успешное решение задач, стоящих перед рыбной промышленностью при рыночных отношениях в экономике, главным образом зависят от надежности и эффективности эксплуатации энергетической установки судна.
Современное состояние промыслового флота Украины характеризуется наличием большого количества судов постройки 60-х и 70-х годов, которые требуют значительных затрат на их восстановление, поддержание технического уровня. Обновление флота из-за сложного финансового положения судовладельцев и дефицита бюджетных средств представляется в ближайшие годы проблематичным. В связи с этим возрастает актуальность решений, направленных на повышение уровня технической эксплуатации и снижение эксплуатационных расходов.
Для решения этой проблемы должен быть разработан комплекс конструктивно-технических и организационных мероприятий, ориентированных на модернизацию энергетической установки с минимальными затратами.
Большое внимание должно быть обращено на совершенствование системы контроля и диагностирование технического состояния как энергетической установки в целом, так и отдельных ее элементов, что позволит максимально использовать ресурс оборудования и исключить неоправданные ремонты и замену деталей.
Учитывая, что с 1998 года для ряда судов становится обязательными требования «Международного Кодекса по Управлению Безопасной Эксплуатацией Судов и Предотвращения загрязнения» (МКУБ), принятого Ассамблеей ИМО 4 ноября 1993 года (Резолюция А.741 (18)), соответственно всеми морскими судами и в полной мере должны выполняться требования МАРПОЛ 73/78.
Эта задача должна быть также предусмотрена в намечаемых технических решениях по данному судну.
1. Краткая характеристика судна и общесудовых систем
1.1 Назначение большого морозильного рыболовного траулера (БМРТ)
БМРТ предназначен для:
а) промысла посредством донного и разноглубинного тралов;
б) переработки основного пищевого сырья;
в) переработки пищевого прилова и отходов от разделки;
г) приготовления консервов;
д) хранения продукции, сдачи ее на транспортные суда.
Основные районы эксплуатации - умеренные широты морей Северного и Южного полушарий. Обеспечена возможность работы в тропиках.
1.2 Тип судна
Судно двухпалубное, с удлиненным баком и со смещенной в нос надстройкой, с кормовым слипом для спуска и подъема тралов, с единой навигационной и промысловой рубкой.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
1.3 Основные характеристики и системы
Класс Регистра КМ Л2 1 А2 (траулер-рыбозавод).
Длина, м
Наибольшая 103,70;
между перпендикулярами 96,40.
Ширина наибольшая, м 16,00.
Высота борта, м
до главной палубы 7,40;
до верхней палубы 10,20.
Осадка порожнем, м
Носом 2,16;
Кормой 6,33.
Осадка в грузу, м
Носом 5,13;
Кормой 6,61;
наибольшая кормой 6,61.
Водоизмещение, т
Порожнем 3816;
Наибольшее 5720.
Дедвейт, т 1904.
Вместимость, рег. т
Валовая 4407;
Чистая 1322.
Грузоподъемность (крилевой промысел), т 1364.
Скорость, уз. 14,3.
Автономность плавания
по запасам топлива, сут. 70.
Количество коечных мест 94.
Район плавания неограниченный.
Движители:
Тип ВРШ;
Количество 1;
Материал бронза;
диаметр, м 3,7;
число лопастей 4;
частота вращения, с-1(об/мин) 2,43 (146);
Вспомогательные Котлы:
Марка КАВ 4/7;
Количество 1;
производительность, т/ч 4,0;
давление, МПа 0,7.
Утилизационные котлы:
Марка КУП 40СИ;
Количество 2;
производительность, т/ч 0,72;
давление, МПа 0,5.
Опреснители:
Марка Д-5У;
Количество 2;
производительность, т/сут 25.
Сепаратор нефтесодержащих вод:
Марка СК-10М с ФДН-4М;
Количество 1;
производительность, м3/ч 10.
Установка обработки сточных вод:
Марка ЛК-100;
Количество 1;
производительность, м3/сут 6,5.
Установка для сжигания отходов:
Марка СП-10;
Количество 1;
производительность, кг/ч 10.
Система пожаротушения:
водотушения,
пенотушения,
паротушения,
орошения,
жидкостная.
Источники электроэнергии судовой сети
Холодильная установка
2. Обоснование выбранного типа и компоновки пропульсивной установки
2.1 Выбор типа пропульсивной установки
Для данного типа судна выбираем дизель редукторную установку 2х2580 кВт (среднеоборотные тронковые) с 2-мя валогенераторами и отбором мощности на промысловые и общесудовые нужды. Эта установка является предпочтительной для рыболовных траулеров, т.к. гребной электродвигатель, работая в генераторном режиме, может снабжать энергией электродвигатель траловой лебедки. Такая схема обеспечивает возможность эффективного использования мощности ГД и ВДГ в различных по загрузке режимах работы судна, например, при нормальном ходовом режиме ГД работает с полной нагрузкой на винт. Гребной электродвигатель не возбужден, ВДГ не работает.
При тралении в нормальных условиях ГД приводит в действие винт и Гребной электродвигатель, работающий в режиме электрогенератора, который питает электродвигатель траловой лебедки. Скорость судна при этом снижается, что соответствует данному режиму.
При тралении в тяжелых условиях, например, в штормовую погоду, когда сопротивление движению судна с тралом возрастает. В этом случае электродвигатель траловой лебедки питают от ВДГ, а ГД работает с полной нагрузкой на винт.
При возвращении судна с уловом для ускорения хода применяют одновременную работу на винт обоих дизелей, причем ВДГ работает на гребной электродвигатель через электропередачу.
В аварийном режиме при аварии ГД разобщают муфту, соединяющую ГД с валопроводом. Винт приводится во вращение гребным электродвигателем, получающим питание от ВДГ. Этот же прием осуществляют, когда судну нужно лечь в дрейф.
2.2 Определение эффективной мощности пропульсивной установки
В данной курсовой работе для определения буксировочной мощности можно использовать зависимости, связывающие сопротивление воды движению судна с характеристиками корпуса судна и скоростью
NR = R v,
где R - полное сопротивление движению судна, кН;
v - скорость движения судна, м/с.
Так как сопротивление движению судна не известно, то можно воспользоваться приближенной формулой с адмиралтейским коэффициентом, при условии, что число Фруда проектируемого судна и судна прототипа одинаковы
1963 кВт
где D - водоизмещение, т;
С - адмиралтейский коэффициент, который определен по данным наиболее близкого прототипа:
350
Здесь i - индекс, относится к данным прототипа;
?р - пропульсивный КПД;
?в - КПД валопровода.
Мощность, подводимая к движителям, определяется из соотношения:
4908 кВт
Для предварительных расчетов принимаем пропульсивный КПД ВРШ - 0,7.
Эффективная мощность двигателя больше, чем мощность, подводимая к движителю на величину потерь в передаче:
=5180 кВт
где п - КПД передачи.
3. Обоснование и характеристики ГД и типа передачи мощности двигателя к движителю
Исходными данными для выбора главного двигателя служат: тип и назначение судна, районы и режимы его плавания, условия размещения двигателей, массо-габаритные показатели установки, а также требования Морского Регистра к установкам. Выбранный тип двигателя должен сочетаться с типом движителя и характеристиками корпуса судна (его прочностью и ходовыми качествами).
Выбираемый двигатель оцениваем по мощности, частоте вращения, надежности, габаритам, удельной массе, удельным расходам топлива и масла, сортам применяемого топлива и масла, степени уравновешенности, первоначальной стоимости, безопасности обслуживания, приспособленности к автоматизации. Особое внимание уделяется маневренным качествам двигателя, которые характеризуются следующими показателями:
временем подготовки к пуску и развития полной мощности;
минимально устойчивой частотой вращения двигателя;
временем остановки и реверса;
мощностью заднего хода;
трудоемкостью обслуживания.
Следуя вышеупомянутым рекомендациям выбираем два четырехтактных среднеоборотных (500 об/мин) дизеля с цилиндровой мощностью до 3300 кВт.
|
Заводская марка |
п, |
Ne*, |
be |
Габариты, м |
Масса |
|||
|
об/мин |
кВт |
кг/кВт ? ч |
L |
В |
Н |
Gx10 3, кг |
||
|
6ЧН 40/46 |
520 |
2580 |
0,204 |
- |
1770 |
3190 |
47 |
4. Состав, расположение и расчет основных элементов судового валопровода. Обоснование выбора типа движителя
По правилам Регистра и иностранных классификационных обществ основным расчетным диаметром валопровода является диаметр промежуточного вала. В зависимости от него определяют диаметры других валов. В соответствии с указанными правилами наименьший диаметр промежуточного вала определяется по формуле
=0,255 м.
где N - передаваемая мощность, кВт;
п - частота вращения вала, об/мин;
b - коэффициент, учитывающий неравномерность крутящего момента.
Для турбинных установок, установок с электропередачей и муфтами скольжения b = 0. Для установок с ДВС значение находят по формуле
b = (a - 1)Ч q = 0,575.
Коэффициент q в среднем можно принять равным 0,5. Коэффициент a может быть приближенно 2,15.
Диаметр упорного вала рассчитывается по формуле
dуп = 1,1 Ч dпр= 0,28 м
Диаметр гребного вала при наличии сплошной бронзовой облицовке определится по формуле
dгр = 1,12 Ч dпр + kЧ DВЧ 10-2 = 1,12 •0,255 + 0,007•3,7 = 0,3115 м.
где DВ - диаметр гребного винта, см;
k = 0,007 - для валов со сплошной облицовкой.
5. Состав, назначение и комплектация систем энергетической установки с определением мощности приводов механизмов систем
Надежная работа главных и вспомогательных двигателей находится в прямой зависимости от бесперебойной работы обслуживающих их систем, обеспечивающих подачу рабочих тел: топлива, смазки, охлаждающей воды и воздуха.
5.1 Топливная система
Топливная система обеспечивает:
прием, хранение, перекачку и выдачу топлива;
очистку топлива от воды и механических примесей;
непрерывную подачу топлива требуемой вязкости к главным и вспомогательным двигателям и парогенераторам.
В топливных системах находят применение в основном поршневые, шестеренчатые и винтовые насосы.
Для подогрева топлива применяют главным образом паровые кожухотрубные подогреватели. Чтобы определить площадь греющей поверхности подогревателя, по величине которой производится его подбор по каталогам, вначале определяют количество теплоты, подводимой к топливу для доведения его вязкости до требуемой величины
Q=W•с•c•(T2-T)=13,06•930•1,8 (328 - 293)=765185,4 кДж/ч,
где W - расход топлива, м3/ч;
с - плотность топлива, кг/м3;
с = 1,68ч2,1 - удельная теплоемкость топлива, кДж/(кг•К);
Т1 и Т2 - начальная и конечная температура топлива, К.
Греющая поверхность подогревателя определится по формуле
=765185,4•1,1/(1680•119,5)=4,2 м2
где k - коэффициент теплопередачи, от пара к мазуту k = 420ч1680 кДж/(м2ч•К);
k2 = 1,1ч1,15 - коэффициент запаса греющей поверхности;
?Т - температурный напор между греющим паром и средней температурой топлива;
=430-(328+293)/2=119,5 К
Ts - температура греющего пара при давлении Р < 1,0 МПа.
Количество греющего пара
=765185,4/((2755-215)•0,98)=307,4 кг/ч
где ik, in - энтальпии греющего пара и конденсата, выбираются по таблицам насыщенных паров, кДж/кг.
Объем расходной цистерны тяжелого топлива определится по формуле
=4•0,204•2580•5•1,09/930 = 12,3 м3
где k3 = 1ч6 - число вахт работы двигателя, большее значение для двигателя большей мощности;
k4 = 1,07ч1,1 коэффициент загроможденности цистерны и «мертвого запаса».
5.2 Масляная система
судно энергетический мощность двигатель
Масляные системы предназначены для приема, хранения, перекачки, очистки и подачи масла для смазки и охлаждения трущихся узлов механизмов, а также для передачи масла на другие суда и на берег.
В масляных системах вспомогательных дизель-генераторов цистерны циркуляционного масла должны быть отдельными для каждого дизеля. Прокачивающий насос, как правило, устанавливают один на все двигатели. Сепарация масла производится сепаратором главного двигателя.
Производительность масляного циркуляционного насоса определяется по количеству теплоты, которую необходимо отвести от двигателя по формуле
=63,1 м3/ч
где k5 - коэффициент запаса, учитывающий возможное уменьшение производительности вследствие износа насосов;
с60° = (0,85ч0,88)103 кг/м3;
с = (1,7ч2,1) кДж/(кг-К).
Количество отводимой маслом теплоты
=3600•0,4•2580•(1-0,85)=557280 кДж/ч
где N - индикаторная мощность дизеля или подводимая мощность привода механизма, кВт;
зм - механический КПД.
Поверхность холодильников масла определится по формуле
=63,855 м2
где QM - количество отводимой теплоты, кДж;
k2 = 1,1ч1,3 - коэффициент запаса охлаждающей поверхности;
k - коэффициент теплопередачи, зависит от типа холодильника;
?Т = (10ч12), °С - разность между средними температурами охлаждаемого масла и охлаждающей жидкости.
Объем циркуляционной цистерны Vц.ц, с учетом того, что сливаемое в нее масло нагрето и вспенено, делается на 40...50% больше объема хранящегося на судне масла и определяется как
=4 м3
где Wц.н. - производительность насоса, м3/ч;
z - кратность циркуляции;
k4 = 1,05ч1,09 - коэффициент «загроможденное» и «мертвого» пространства в цистерне.
Цистерна заполняется маслом не более, чем на 0,7...0,8 высоты. Увеличение кратности циркуляции, особенно в системах, где поршни охлаждаются маслом ускоряет старение масла и сокращает срок его службы. Количество масла Ум: принимаемого в запас на период автономного плавания для каждого дизеля СДУ составляет
=22,4 м3
где Vмц = ge?Ne, - количество циркулирующего в системе смазки масла, м3;
ge - удельное количество масла, м3/кВт;
i - число смен масла за период плавания;
фх - время работы двигателя, ч;
Ne - мощность дизеля;
с - плотность масла, кг/м;
gм - удельный расход масла (угар, утечки масла), кг/(кВт•ч).
5.3 Система охлаждения
Системы охлаждения предназначены для подачи рабочих жидкостей на охлаждение деталей двигателя и рабочих сред (воды, масла, воздуха, пара, газа, топлива) в теплообменных аппаратах. В качестве охлаждающей среды используются забортная и пресная вода, масло, легкие сорта топлива и в некоторых случаях воздух.
Для охлаждения главных и вспомогательных двигателей большой мощности применяют двухконтурные системы охлаждения, в которых ГД и ДГР охлаждаются пресной водой первого замкнутого контура. Теплота от пресной воды передается забортной воде второго контура в водо-водяных теплообменных аппаратах.
Расчет производительности насоса контура охлаждения проводится в зависимости от количества теплоты, которую необходимо отвести от объектов в единицу времени, заданного температурного перепада и физических свойств охлаждающей жидкости. Количество отводимой охлаждающей жидкостью теплоты Q кДж/ч, принимается как доля aw от всей теплоты, подведенной в двигатель
Q = aw•be•Ne•Qнp = 0,15•0,204•2580•41500 =3276342 кДж/ч,
где Qнр - теплотворная способность топлива, кДж/кг;
aw - доля теплоты.
Производительность насоса определится по формуле
=104 м3/ч
где k = 1,5ч2,5 - коэффициент запаса производительности.
5.4 Система сжатого воздуха
Системы сжатого воздуха предназначены для пуска и реверса главных двигателей, пуска вспомогательных двигателей, для управления работой пневматических систем автоматики и звуковых устройств сигнализации (сирены, тифоны), для продувки кингстонов, привода в действие пневматического инструмента, а также для других общесудовых и специальных нужд.
Как правило, системы сжатого воздуха дизельных установок укомплектованы двумя-тремя главными автоматизированными компрессорами, одним подкачивающим компрессором, двумя баллонами пускового воздуха главного двигателя, одним - двумя баллонами пускового воздуха вспомогательных двигателей, водо-маслоотделителями, арматурой, КИП, трубопроводами. При большом расходе сжатого воздуха низкого давления экономически целесообразно установить автономную систему воздуха низкого давления.
Удельный расход воздуха (при нормальных условиях) на 1 м3 объема цилиндра при пуске холодного двигателя принимают равным gB = 5ч9 м3/м3 объема цилиндра.
Рабочий объем цилиндров двигателя составляет:
=0,35 м3
где D - диаметр цилиндра, м;
S - ход поршня, м;
i - число цилиндров.
Количество свободного воздуха Vo на z пусков одного двигателя (при Ро = 01 МПа):
V0=z•gB•УVs= 19•8•0,35=53,2 м3
Тогда суммарный объем баллонов УVб при Рр определится по формуле
=7,44 м3
где Рр - принятое рабочее давление, МПа;
Рmin = 1ч1,2 - минимальное давление, при котором возможен запуск двигателя, МПа;
Ро = 0,1 - давление свободного воздуха, МПа;
n - число двигателей.
5.5 Система газоотвода
Системы предназначены для отвода отработавших газов от главного, вспомогательных двигателей и вспомогательного парогенератора. Каждый объект имеет свой отдельный газопровод, который выходит на палубу в общий кожух-трубу. Газоотводные системы включают глушители шума, искрогасители, маслоотделители, компенсаторы температурных расширений, а также утилизационные или комбинированные котлы. Процесс выхода газа из ДВС из-за пульсаций сопровождается высоким уровнем шума с широким спектром частот, а выходящие газы содержат догорающие частицы топлива и масла в виде отдельных искр, которые могут служить причиной пожара на судне.
Внутренний диаметр газоотводных труб определяется из уравнения сплошности
12,13/45 = 0,27 м2
где QГ - секундный расход газа, м /с;
=12,13 м3/с
ВТ - часовой расход топлива, кг/ч;
бУ = a • цa - суммарный коэффициент избытка воздуха.
Плотность газа в газоходах определится по уравнению состояния
=0,568 кг/м3
где РГ = 0,11 ...0,13 - давление газа, МПа;
RГ = 288 - газовая постоянная, Дж/(кг•К);
TГ - температура, К.
Для выхлопного коллектора круглого сечения внутренний диаметр равен
=0,586 м.
5.6 Определение мощности привода механизмов систем ЭУ
Мощность на валу насоса или вентилятора определится по известным значениям подачи и напора. Если приводом насоса служит электродвигатель, то для определения мощности электродвигателя необходимо мощность разделить на КПД электродвигателя. При комплектации топливных и масляных систем сепараторами определяется их производительность, по величине которой подбирают по каталогу сепаратор.
Производительность сепараторов масла определится с учетом кратности очистки масла в системе
=1,75 м3/ч
где VМЦ - количество масла, циркулирующего в системе смазки двигателя, м3;
фс = 8... 12 - время работы сепаратора в сутки, ч;
m = 1,5...3,5 - кратность очистки масла.
Напор, создаваемый насосом сепаратора, соответствует требуемому напору в системе смазки двигателя.
Мощность привода поршневого компрессора определится по формуле
=32,73 кВт
где Ро - давление воздуха на входе в компрессор. В расчетах принимается равным 0,1013 МПа;
Рр - рабочее давление воздуха в баллонах, МПа. В расчетах принимается от 2,5 до 3 МПа;
зм = 0,8...0,93 - механический КПД компрессора;
зиз = 0,65...0,85 - изотермный КПД, зависящий от интенсивности охлаждения компрессора;
i - число ступеней компрессора;
k1 = 1,1...1,15 - коэффициент запаса мощности привода поршневых компрессоров.
Производительность каждого компрессора WK, м3/ч должна быть достаточной для заполнения всех пусковых баллонов главного двигателя в течение 1 часа от давления 0,5 МПа до рабочего давления
=10•(3-0,5)•7,44=186 м3/ч
где УVб - суммарный объем баллонов, м3.
6. Выбор типа и обоснование производительности судовой парогенераторной установки
6.1 Парогенераторные установки
В качестве вспомогательных паровых котлов на промысловых судах применяются в основном водотрубные котлы различных конструкций, работающие на жидком топливе. Это обусловлено преимуществами водотрубных котлов по сравнению с огнетрубными, такими как меньшая масса и габариты, больший удельный паросъем и КПД На промысловых судах в связи с большей продолжительностью переменных и долевых режимов плавания судна утилизационные котлы не могут обеспечить нормальную работу потребителей пара, в том числе даже систему отопления судна. Исключение составляют суда типа «Наталья Ковшова» с дизель-электрической установкой, так как главные дизель-генераторы в режиме траления имеют нагрузку не менее 75% от номинальной, что позволяет утилизационным котлам работать достаточно эффективно. Относительная паропроизводительность котельных установок промысловых судов
d = D/Ne, кг/(кВт•ч),
где D - производительность парогенераторной установки, кг/ч;
Ne - эффективная мощность главного двигателя, кВт.
Задаемся относительной паропроизводительностью котельных установок для БМРТ d = 1,5 кг/(кВт•ч), тогда необходимая потребность в паре определится по зависимости
D = d•NеГР = 1,5•2580 = 3870 кг/ч,
Выбираем вспомогательный котел производительностью 4000 кг/ч пара - КАВ 4/7.
Количество пара, которое можно получить от утилизации выхлопных газов главного двигателя, составляет
DУПГ = 0,5•Nе = 0,5•2580 = 1290 кг/ч.
Это количество пара можно получить, используя выхлопные газы обоих главных двигателей, поэтому устанавливаем 2 утилизационных котла производительностью 720 кг/ч пара каждый - КУП-40СИ. Так как на переходе потребность в паре удовлетворяется утилизационными котлами, то применение утилизационных котлов эффективно. Использовать выхлопные газы вспомогательных дизель-генераторов судовой электростанции нецелесообразно, так как большую часть времени вспомогательные двигатели работают на частичных нагрузках, при которых невозможна нормальная работа парогенератора. Следует также учитывать, что при установке УПГ увеличивается газодинамическое сопротивление газовыпускной системы. Это приводит к потере мощности двигателем от 0,5 до 1,5%.
Таким образом на БМРТ типа «Пулковский меридиан» целесообразно установить один вспомогательный парогенератор паропроизводительностью 4000 кг/ч и два утилизационных парогенератора одинаковой паропроизводительности по 720 кг/ч.
Потребители пара:
Отопление 0,6ч0,7
испарительная установка 0,9
обогрев танков цистерн 0,5ч0,6
механизмы обслуживающий котел 0,4ч0,5
средняя нагрузка на котел на промысле 3,0ч3,5
6.2 Испарительные установки
Водоопреснительные установки должны обеспечивать водой и дистиллятом все санитарно-бытовые, технологические и технические нужды судна. По способу испарения и видам теплоносителей испарительные установки подразделяются на четыре типа.
Определим потребность на судне в пресной воде, с учетом рекомендуемого нормированного расхода пресной воды на одного члена экипажа в количестве d= 180 кг/сут•чел. потребуется при коэффициенте запаса k3 = 1,5 для 105 членов экипажа
DЭК = k3•d•n = 1,5•180•105•10-3 = 28,35 т/сут,
Пополнение запаса пресной воды из-за потери в системах питания вспомогательных котлов
DУТ = 24• k3•(о1 + о2)•Dк =24•1,5(0,0075+ 0,0125)•5 = 3,6 т/сут,
Потеря пресной воды в системах охлаждения главного и трех вспомогательных дизелей составит
DДВС = 1,5•0,27(2580 + 3•200) 10-3 = 1,3 т/сут,
Общий расход пресной воды на судне равен
D0 = 28,35 + 3,6+1,3 = 33,25 т/сут.
Так как утилизационные опреснительные установки, использующие тепло системы охлаждения дизелей, не обеспечивают необходимую потребность в пресной воде, то выбираем испарители типа "Атлас", использующие пар от вспомогательного парогенератора, в количестве двух агрегатов производительностью по 15 т/сут каждый.
7. Обоснование мощности и количества источников электроэнергии судовой электростанции. Выбор типа приводов электрогенераторов
судно энергетический мощность двигатель
По назначению судовые электростанции подразделяются на главные, общесудовые и аварийные. Главные электростанции обеспечивают питание электроэнергией гребных электродвигателей дизель- и турбоэлектроходов и входят в состав гребных энергетических установок.
Судовая электростанция (общесудового назначения) вырабатывает электроэнергию для питания всех судовых потребителей на всех основных режимах эксплуатации судна.
Аварийная электростанция питает электроэнергией ограниченное число жизненно важных потребителей в случае выхода из строя судовой электростанции, частичного затопления судна или возникновения пожара.
По роду тока судовые электростанции делятся на электростанции переменного и постоянного тока.
Основные потребители электроэнергии на судах объединяются в следующие группы:
- электродвигатели механизмов энергетической установки;
электродвигатели механизмов судовых устройств (якорного, швартовного, рулевого, грузового, шлюпочного и др.);
электродвигатели холодильных, морозильных и технологических установок;
электродвигатели общесудовых и бытовых систем (пожарной, осушения, балластной, вентиляции и кондиционирования, санитарной, фановой, питьевой и забортной воды и др.);
навигационное оборудование, устройства судовождения, радиосвязь;
электрическое освещение;
бытовые потребители;
специальные потребители.
Правилами Регистра допускается применение на судах как переменного, так и постоянного тока. На теплоходах предпочтительны электростанции на переменном токе. Для большинства судовых потребителей применяются ток напряжением 380 В (силовые потребители) или 220 В частотой 50 Гц. Небольшое число потребителей постоянного тока питается от преобразователей и выпрямителей.
Частота вращения двигателей, обеспечивающих непосредственный привод судовых генераторов переменного тока, должна быть кратна частоте тока.
Судовые генераторные агрегаты состоят из приводных (первичных) двигателей и генераторов электрического тока. В качестве первичных обычно используются двигатели, однотипные с главными.
В мощных дизельных установках (N> 5ч7 тыс. кВт) с глубокой утилизацией теплоты и достаточной паропроизводительностью утилизационного котла применяются турбогенераторы, обеспечивающие все потребности судна в электроэнергии на ходовом режиме. Турбогенераторы на теплоходах могут также устанавливаться при использовании на судне мощной вспомогательной котельной установки (например, на крупных рыбоперерабатывающих судах и базах, на танкерах с паровым приводом грузовых насосов и т.п.).
Нагрузка электростанций промысловых судов определяется типом и назначением судна. Для добывающих судов, предназначенных для ловли рыбы тралами и кошельковым неводом с последующей переработкой улова замораживанием, производством консервов, рыбной муки и жира; транспортировкой продукции моря в порт или сдачей ее транспортным рефрижераторам или плавбазам в море работа СЭС характеризуется следующими эксплуатационными режимами судна:
стояночный режим в порту без грузовых операций и без работы рефустановки характеризуется потреблением электроэнергии для работы механизмов котельной установки, сети освещения судна, бытовых потребителей и камбуза. Суммарная потребляемая мощность невелика и как правило обеспечивается работой стояночного дизель-генератора;
стояночный режим в порту с грузовыми операциями требует дополнительного увеличения потребляемой электроэнергии на привод грузовых устройств и механизмов рефустановки;
стояночный режим у плавбазы в море характеризуется дополнительными расходами энергии для работы рулевой машины, активного руля, механизмов ЭУ в режиме холостого хода, а также рефустановки и грузовых лебедок;
переход в район промысла требует затрат электроэнергии для работы механизмов ЭУ, рулевой машины, систем ВРШ, вентиляции, освещения, бытовых потребителей, камбуза, а также периодического включения осушительных средств, воздушного компрессора и рефустановки для охлаждения трюмов под приемку продукции;
на промысле работают те же механизмы, что и на переходе, а также механизмы рыбофабрики, рыбомучной установки, гидравлических насосных станций, приводы промысловых и палубных механизмов; наибольшая нагрузка соответствует периоду выборки трала;
переход с промысла в порт требует такого же потребления энергии, как и на промысле, но без работы промысловых и палубных механизмов.
Мощность источников тока определим по максимальной загрузке электростанции, соответствующей режиму работы судна на промысле в период выборки трала. Можно принять, что за исключением палубных механизмов, все остальные потребители электроэнергии находятся в работе. Нагрузка на электростанцию на данном режиме определится суммарной мощностью потребителей
NСЭС = NМО + NГУ + NТЛ + NХУ + NБП + NРО.
Мощность механизмов рефустановки
NХУ = 0,109•57200,985 = 547,6 кВт.
NМО = 30 - мощность потребляемая вспомогательными механизмами МО;
NГУ = 20 - мощность потребляемая грузовыми устройствами;
NТЛ = 60 - мощность потребляемая траловыми лебедками;
NБП = 25 - мощность потребляемая бытовыми потребителями и сетью освещения;
NРО = 15 - мощность потребляемая радионавигационным оборудованием.
Тогда
NСЭС = 30 + 20 + 60 +547,6 +25 +15 = 697,6 кВт.
Примерное потребление электроэнергии на режимах, характерных для промысловых судов колеблется в широких пределах. Для обеспечения наиболее полной загрузки дизель-генератора с целью более экономичной работы дизеля устанавливаем три однотипных дизель-генератора мощностью по 220 кВт каждый. В качестве привода генератора подбираем дизель марки 6ЧН 18/22-2 мощностью 220 кВт с удельным расходом топлива 0,219 кг/(кВт•ч).
Подбираем аварийный двигатель марки 6Ч 15/18 мощностью 100 (135) кВт (л.с.) с частотой вращения 25 (1500) с-1 (об/мин).
8. Определение судовых энергетических запасов
8.1 Запасы топлива
Количество принимаемого на судно топлива зависит от заданной дальности плавания, скорости судна и расхода топлива в единицу времени главной и вспомогательными энергетическими установками.
Суммарный расход топлива за круговой рейс определяется по формуле
GT = k(GПЛ + GCT)
где k= 1,1... 1,2 - коэффициент морского запаса;
GПЛ, GCT - расход топлива на ходовом режиме и за время стоянки, т.
Здесь
GПЛ = BГД•фхГД + BВД•фхВД + BП•фхП
GСТ = BГД?фхГД + BП?фхП
где BГД, BВД, BП - часовые расходы топлива главного двигателя, вспомогательного дизель-генератора и вспомогательного парогенератора, т/ч;
ВГД = bеГД•NеГД•10-3
ВВД = bеВД•NеВД•i•10-3
где bеГД, beВД - удельные расходы топлива главного и вспомогательного двигателей, кг/(кВт-ч);
i - число вспомогательных дизель-генераторов;
D - паропроизво-дительность вспомогательного парогенератора, кг/ч;
iп, iп.в. - энтальпия пара и питательной воды, кДж/кг;
QHP - теплотворная способность топлива котла, кДж/кг;
зп - КПД парогенератора;
фхгд, фхвд, фхп - время работы главного двигателя, вспомогательного дизель-генератора и парогенератора на ходовом режиме, ч;
фстВД, фстп - время работы вспомогательного дизель-генератора и парогенератора на стоянке, ч.
На судах, где главный двигатель работает на тяжелом топливе, необходимо иметь запас легкого топлива не менее 15ч20 % общего запаса.
В расчетах по формуле (41) принимают теплотворную способность котельного топлива QHP = 41300 кДж/кг; энтальпию пара и питательной воды можно принять iп=2750ч2765 и iпв = 210ч300 кДж/кг, если в парогенераторе вырабатывается пар при давлении РК = 0,5ч0,7 МПа. КПД вспомогательных парогенераторов зп=0,75ч0,85.
Для транспортных рефрижераторов продолжительность ходовых режимов при переходах в район промысла и обратно составляет 18,6ч35% от времени автономности судна. Время стоянки в районе промысла - 18ч28% и время стоянки под разгрузкой в порту - 40ч55% от времени ходовых режимов. Автономность в сутках можно принять для транспортных рефрижераторов от 60 до 120 и для морозильных траулеров от 105 до 150.
8.2 Запасы масла
Количество масла, принимаемого в запас на период автономного плавания судна для каждого дизеля рассчитывается.
Количество цилиндрового масла для одного главного двигателя определяют по формуле
Vмц = k4•gцм•NеГД•фГД•10-3
где k4 = 1,05ч1,07 - коэффициент «загроможденности» и «мертвого» пространства в цистерне;
gЦМ - удельный расход цилиндрового масла, кг/(кВт•ч);
фГД - время работы главного двигателя за круговой рейс, ч.
Ориентировочно запасы цилиндрового масла составляют не более 20% от общих запасов масла. Цилиндровое масло очищают только фильтрацией, сепарация цилиндровых масел с присадками запрещается. Попадающую в масло воду периодически спускают. Плотность цилиндрических масел при температуре +15 °С можно принять равным от 943 до 992 кг/м3. Для расчетов удельные расходы цилиндрового масла gцм можно принять для СОД - (4ч14)•10-4, кг/(кВт•ч).
8.3 Запасы пресной воды
Пресная вода на судах используется для бытовых нужд, восполнения утечек воды из замкнутых циркуляционных систем охлаждения, конденсатно-питательных систем и систем продувания паровых котлов, утечек пара через паровые свистки, систему сажеобдувки, неплотности соединений паровых труб и арматуры, а также для снабжения технологических и специальных потребителей, например, для глазурования мороженной рыбы, изготовления консервов и пресервов. В зависимости от вида потребителя пресная вода разделяется на питьевую, используемую для питья и приготовления пищи, бытовую (мытьевую), используемую для подачи к умывальникам, посудомоечным, стиральным машинам и в бани, а также техническую, используемую для питания всех потребителей СЭУ, технологических и специальных потребителей.
Разновидностями технической воды являются дистиллят, получаемый в судовых ВОУ, и бидистиллят, получаемый при двойной дистилляции морской воды.
Наиболее высокие требования предъявляют к питьевой воде. Согласно рекомендациям всемирной организации здравоохранения соленость питьевой воды не должна превышать 500 мг/л. Питьевая вода должна быть прозрачной, насыщенной воздухом, без неприятного запаха и вкуса, в ней не должно быть вредных примесей и болезнетворных бактерий. Содержат питьевую воду в отдельных цистернах, отделенных от других цистерн коффердамами. Подают ее к потребителю по индивидуальному трубопроводу. Пресная вода, получаемая из морской в ВОУ для пополнения запасов питьевой воды, должна пройти бактерицидную обработку, насыщена воздухом и минерализована.
Вода для питания парогенераторов должна удовлетворять требованиям в отношении общего солесодержания не более 5ч10 мг/л, солености до 2ч5 мг/л, жесткости до 0,015ч0,18 мг/л и водородного показателя 8,5ч9. Требования к бытовой пресной воде ограничиваются только пределами ее солености до 5ч10 мг/л. Расход пресной воды тонн в сутки для промысловых судов с дизельными установками можно рассчитать. Формула учитывает расход пресной воды на экипаж и технологические нужды. В конденсатно-питательных системах вспомогательных и утилизационных котлов утечки пресной воды и пара определяются по формуле описанные выше.
В судовых установках с ДВС запас технической пресной воды принимается из расчета одной аварийной смены воды во всех элементах СЭУ с учетом утечек, которая может произойти во время стоянки судна, т.е. когда не работают или отсутствуют на судне опреснительные установки. В первом приближении запас пресной воды может быть определен из расчета 0,04ч,06 кг/кВт суммарной мощности главных и вспомогательных двигателей плюс 1ч10% на компенсацию "мертвого" объема и утечек из цистерны, в которой хранится пресная вода.
8.4 Определить запасы топлива, масла и воды
Определим в сутках время режимов плавания судна. Ходовые режимы, к которым отнесем переход судна в район промысла и обратно, составляют примерно 25% от времени автономности, т.е. 16 суток. Время стоянки в районе промысла примерно 20%, а время стоянки под разгрузкой в порту 50% от времени ходовых режимов, т.е. стоянка в районе промысла составит четверо суток, стоянка в порту -восемь суток. Таким образом общее время стоянки судна составляет двенадцать суток, а время работы на промысле совместно с временем, затраченным на переходы, составляет 65 - 12 = 53 суток. Принимаем, что в течение 53 суток главный двигатель работает непрерывно. На БМРТ "Пулковский меридиан" установлен главный двигатель марки 6ЧН 40/46 мощностью 2580 кВт с удельным расходом 0,204 кг/(кВт•ч). Главный двигатель работает на тяжелом топливе марки DT. В качестве вспомогательных установлены двигатели 6ЧН 18/22-2 мощностью 220 кВт с удельным расходом легкого топлива 0,219 кг/(кВт•ч). На судне установлены два парогенератора производительностью по 1,5 т/ч. Коэффициент полезного действия котла зп = 0,83. Котлы работают на тяжелом топливе с теплотворной способностью QHP = 41500 Дж/кг.
Часовые расходы топлива для главного двигателя
ВГД = 0,204•2580 = 526 кг/ч
Для вспомогательного дизель-генератора
ВВДГ = 0,219•220 = 48,2 кг/ч.
Часовой расход топлива для парогенератора определится по формуле
= 290 кг/ч
Принимаем, что на промысле одновременно работают главный двигатель, три дизель-генератора и оба котла. В этом случае расход топлива главным двигателем и котлами составит
G = (526 + 2•290)• 24•16•10-3 = 425 т.
Расход легкого топлива дизель-генераторами составит
Gлт = 3•48,2•24•16•10-3 = 55,5 т.
На режимах стоянки судна в районе промысла, например, при передаче продукции в море необходима работа двух дизель-генераторов и обоих котлов. В этом случае расход топлива дизель-генераторами составит
Gлт = 2•48,2•24•8•10-3 = 18,5 т.
Расход топлива котлами составит
G = 290•24•8•10-3 = 41,5 т.
На переходах принимаем, что одновременно с главным двигателем работают два дизель-генератора и один котел. В этом случае расход топлива главным двигателем и котлом составит
G = (552 + 216) •24•16•10-3 = 295 т.
Расход топлива дизель-генераторами составит
Gлт = 2•43,6•24•16•10-3 = 33,5 т.
При стоянке в порту за наиболее энергоемкий режим принимаем разгрузку продукции. В этом случае работают оба дизель-генератора и котел. Расход топлива дизель-генераторами составит
GЛТ = 2•43,6•24•8•10-3 = 16,7 т.
Расход топлива котлом составит
G=216•24•8•10-3 = 41,5 т.
Общий расход топлива главным двигателем составит
GГД = 552•24•53•10-3 = 702 т.
С учетом перевода главного двигателя с тяжелого на легкое топливо при работе на переменных режимах, запас легкого топлива для главного двигателя принимаем в количестве 15% от расхода двигателем тяжелого топлива
GЛТГД = 0,15•702 = 105,3 т.
При этом запас тяжелого топлива для главного двигателя можно на 105,3 т уменьшить
GТТгд = 702-105,3 = 596,7 т.
Запас топлива для котлов определится суммарным расходом топлива парогенераторами на режимах промысла, стоянки и переходов
GТТПГ = GПГпром + GПГСТ + GПГперех = 195,4 + 2•21 + 42,2 = 280 т.
Запас легкого топлива для работы дизель-генераторов и главного двигателя
GЛТ = 116 + 8,4 + 33,5 + 16,7 + 105,3 = 280 т.
С учетом коэффициента морского запаса k= 1,05 общий запас тяжелого топлива для БМРТ типа "Пулковский меридиан" при автономности 65 суток равен
GTT= 1,05(596,7+ 280) = 920,5 т.
Легкого топлива
GЛТ= 1,05•280 = 294 т.
Принимаем удельное количество масла ge = 2,2 л/кВт, удельный расход масла gM = 1,75•10-3 кг/(кВт•ч), с = 890 кг/м3
VМЗГД=(2,2•2580+1,75•2580•24•53/890) •10-3=12 м3.
GМЗГД = 890•12•10-3 = 10,7 т.
Для трех вспомогательных дизель-генераторов
VМЗВДГ=3• (1,25•200+4•200•24•65/890) •10-3=5 м3.
GМЗВДГ = 890•5•10-3 = 4,45 т.
Дополнительное количество масла, принимаемое в запас на период плавания, составит
Gм.з.= 1,05(10,7 + 4,45) = 16 т.
Запас пресной воды на судне пополняется водоопреснительными установками. В первом приближении для судов с ДВС запас пресной воды определится по зависимости
Gп.в. = 0,05(NеГД + УNеВДГ)= 0,05(2580 + 3•200) •10-3 = 0,159 т.
Объем цистерны для хранения этого запаса пресной воды с учетом "мертвого объема" цистерны и утечек составит
Vпл = 1,1•0,159 = 0,175, м3.
Список используемой литературы
1 Салов Н.Н. Курсовое проектирование энергетических установок промысловых судов: Учебное пособие для студентов вузов/ Н.Н. Салов - Севастополь: Издательство СевНТУ, 2002. - 112 с.
2 Г.А. Артемов. Судовые энергетические установки. - Л.: Судостроение, 1987, 480 с
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Описание судовой энергетической установки лесовоза дедвейтом 13400 тонн. Расчет буксировочной мощности, судовой электростанции, вспомогательной котельной установки. Анализ эксплуатации систем смазки главного двигателя. Охрана труда и окружающей среды.
дипломная работа [867,0 K], добавлен 31.03.2015Проектирование систем, входящих в состав судовой энергетической установки, подбор оборудования систем. Определение расположения в машинном отделении подобранного оборудования судовой энергетической установки. Расчет основных параметров валопровода.
дипломная работа [3,0 M], добавлен 19.06.2015Общая характеристика использования ядерных энергетических установок в морском транспорте. Обоснование выбора энергетической установки ледокола. Расчет мощности двигателя, турбины. Технология изготовления и монтажа трубопроводов системы гидравлики.
дипломная работа [2,5 M], добавлен 16.07.2015Основные характеристики большого морозильного рыболовного траулера типа "Грумант". Расчёт судовых энергетических запасов. Технология монтажа вспомогательного котла. Гидравлический расчёт системы охлаждения. Токсичные вещества в выпускных газах.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 08.06.2015Правила классификации и постройки морских судов. Выбор конструктивных размеров и проверочный расчёт поршня. Тепловой расчет двигателя с наддувом. Расположение механизмов и оборудования в машинно-котельном отделении судна. Монтаж трубопроводов и систем.
дипломная работа [3,0 M], добавлен 25.10.2012Дизельные энергетические установки на речных транспортных судах. Выбор главных двигателей. Расчет элементов судовой передачи, систем энергетической установки. Система водяного охлаждения и сжатого воздуха. Топливная, масляная и газовыпускная системы.
курсовая работа [117,8 K], добавлен 26.10.2015Анализ пропульсивной установки рефрижератора "Aras-7" водоизмещением 17895 т. Расчет характеристик комплекса; решения по технической эксплуатации главного двигателя судовой электроустановки и его систем в неспецифических условиях; ремонт и диагностика.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 08.01.2014Обоснование выбора типа энергетической установки для сухогрузного теплохода. Сравнительный анализ показателей дизельных двигателей – претендентов для установки в качестве главных на проектируемом судне. Расчет тормозного устройства и системы охлаждения.
курсовая работа [220,9 K], добавлен 26.11.2012Анализ показателей судна и его энергетической установки. Определение параметров согласованного гребного винта. Расчет вспомогательной котельной установки. Система сжатого воздуха. Расчет нагрузки на судовую электростанцию и выбор дизель-генератора.
курсовая работа [602,2 K], добавлен 19.12.2011Состав и функции основных элементов вспомогательного энергетического комплекса судна. Обоснование оптимального режима работы вспомогательных двигателей. Расчет топливной системы судовой энергетической установки. Выбор водоопреснительной установки.
дипломная работа [860,5 K], добавлен 04.02.2016
