Энергетическая установка танкера дедвейтом 7000 т

10.¦ Временн.сопр.матер.соедин.болтов ¦ BBOL ¦ МПа ¦ 600.000

11.¦ Код класса ледового усиления ¦ LU ¦ - ¦ 2

12.¦Код смазки дейдвуда:1-масло/2-вода¦ SMD ¦ - ¦ 1

13.¦ Наличие шпонки гр.в.:1-есть/2-нет¦ JW ¦ - ¦ 1

14.¦ Число болтов фланца пром.вала ¦ ZB ¦ - ¦ 8

15.¦Схема турбокомпаундной системы 0-2¦ TKS ¦ - ¦ 0

16.¦ Наличие валогенератора 0/1 ¦ TWG ¦ - ¦ 0

17.¦Схема валопр.(0-?,1/2-опор в дейдв¦ SXW ¦ - ¦ 2

------------------------------------------------------------------------

В табл. заданы следующие переменные, оказывающие влияние на характеристики валопровода:

- NEL - эффективная мощность двигателя на режиме МДМ, кВт;

- NL - частота на режиме МДМ, об/мин;

- P - упор винта на режиме испытания на скорость, кН;

- LAP - длина ахтерпика, м. Если эта длина неизвестна, то можно задать LAP равной длине судна LSU, в этом случае будет применена аппроксимирующая зависимость длины ахтерпика в функции длины судна;

- LGD - длина главного двигателя, м;

- DW - диаметр винта, м;

- TETA- дисковое отношение винта;

- BGR - предел длительной прочности материала гребного вала, МПа;

- BPR - то же для материала промежуточного вала, МПА;

- BBOL- то же для материала соединительных болтов, МПа;

- LU - код класса ледового усиления. Предусмотрены следующие 8 значений LU: 0- без ледовых усилений, 1 - Л3, 2 - Л2, 3 - Л1,4 - УЛ, 5 - УЛА, 6 - средний вал ледокола, 7 - бортовой вал ледокола;

- SMD - код смазки дейдвуда: 1 - масло, 2 - вода;

- JW - наличие шпонки гребного вала: 1 - есть, 2 - нет;

- ZB - число болтов фланца промежуточного вала;

- TKS - код турбокомпаундной системы: 0 - нет, 1 - есть и работает на винт, 2 - есть и работает на дизель-генератор;

- TWG - код наличия валогенератора: 0 - нет, 1 - есть;

- SXW - код схемы валопровода, численно равный числу опор в дейдвудной трубе. Если это число неизвестно проектировщику, то следует задать SXW=0, в этом случае будет проанализирована возможность размещения в дейдвудной трубе одной или двух опор и решение будет принято программой. Анализ распространяется и на задание проектировщика (1 или 2). Если последнее ошибочно, то оно корректируется.

На основании этих данных с помощью программы рассчитывается:

- с использованием формул Регистра РФ определяются прочные размеры валопровода. Формулы учитывают лишь одну из нагрузок, действующих на валопровод - передаваемый крутящий момент, поэтому результаты нуждаются в проверке;

производится конструирование валопровода. По найденным размерам размещаются опоры, строится расчетная схема для проверки прочности методами сопротивления материалов;

- выполняется расчет прочности валопровода как статически неопределимой балки с нахождением реакций опор, сложного напряженного состояния в расчетном сечении на кормовой опоре с учетом амплитудных значений пульсирующих нагрузок от работы винта в косом потоке за корпусом судна. Коэффициенты запаса прочности должны лежать в заданных пределах - они ограничены как снизу, так и сверху;

- рассчитываются колебания валопровода. Если низшие тона колебаний консоли гребного вала и пролета наибольшей длины значительно (более чем на 20%) превосходят частоты возмущающих сил - лопастной частоты zл * nв и частоты двигателя zц * nв, то на этом анализ колебаний заканчивается - резонанса не будет. В противоположном случае расчеты продолжают путем уточненного анализа собственных частот, оценок резонансных напряжений и установления запретных зон оборотов. Последнее крайне нежелательно;

- проектируется монтаж валопровода с целью оптимизации нагрузок на опоры за счет их вертикального перемещения.

Результаты расчетов приведены в табличной форме (см табл.).

*************************************************************************

ФАЙЛ WAL_RAZM.REZ - РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ КОМПЛЕКСА ПРОГРАММ WAL_RAZM I

*************************************************************************

NппI НАИМЕНОВАНИЕ ПЕРЕМЕННОЙ IОБОЗНАЧ.I РАЗМЕРН.I ЗНАЧЕНИЕ I

*************************************************************************

1. I Диаметр промежуточного вала I DPR I м I 0.2400

2. I Диаметр гребного вала I DGR I м I 0.3400

3. I Диаметр упорного вала I DUP I м I 0.2634

4. I Толщина облицовки гребного вала I SOBL I м I 0.0169

5. I Длина ахтерпика I LAP I м I 4.2398

6. I Длина гребного вала I LGW I м I 6.9448

7. I Длина консоли I LK I м I 0.7820

8. IСумарная длина промежуточных валовI LPRS I м I 5.0218

9. I Длина промежуточного вала I LPR I м I 5.0218

10 I Число опор валопровода I ZOP I - I 4.0000

11.I Число опор промежуточного вала I ZPR I - I 1.0000

12.I Расстояние между опор гребн.вала I LMOPG I м I 3.8498

13.I Минимально допустимое расстояние I LMOPG1I м I 3.2070

14.I Максимально допустимое расстояниеI LMOPG2I м I 8.1633

15.I Расстояние между опор промеж.валаI LMOPR I м I 2.5109

16.I Минимально допустимое расстояние I LMOPR1I м I 2.6944

17.I Максимально допустимое расстояниеI LMOPR2I м I 6.8586

18.I Толщина фланца гребного вала I TFLG I м I 0.0850

19.IТолщина фланца промежуточного валаI TFLPR I м I 0.0500

20.I Диаметр соединительных болтов I DB I м I 0.0500

21.I Диаметр гребного винта I DGW I м I 3.5420

22.I Диаметр ступицы гребного винта I DST I м I 0.7084

23.I Длина ступицы гребного винта I LST I м I 0.6800

24.I Масса гребного винта I GGW I кг I 4478.2739

25.I Длина главного двигателя I LGD I м I 4.0850

26.I Ремонтный габарит гребного вала I LREM I м I 6.9448

27.I Длина МКО I LMKO I м I 13.5298

*************************************************************************

По полученным данным можно разработать эскиз расположения двигателя и валопровода в МКО.

Программа WAL_RAZM подготавливает данные для расчета валопровода как статически неопределимой балки:

4474.8 0.782 8000.0 4 210.

0.34000 0.13600 3.84980 0.10000 0.00000

0.24000 0.09600 3.67045 0.10000 0.00000

0.26340 0.10536 1.45970 0.10000 0.00000

318.37 3250.00 4

196200.000 3.541 0.750 1.000

В таблице данных представлены: 4474.8 - вес винта, кг; 0.782 - длина консоли гребного вала, м; 8000.0 - плотность материала валов, кг/м3; 4 - число опор валопровода, включая жесткую заделку в упорном подшипнике, встроенном в двигатель; 210. - максимальная частота ГД;

Далее приведены три строки, характеризующие пролеты валопровода - вторая строка - пролет гребного вала (внутри дейдвуда): 0.34000 - наружный диаметр гребного вала, м; 0.13600 - диаметр расточки вала, м; 3.84980 - длина пролета, м; последние цифры в данном расчете не учитываются. Строки третья и четвертая то же для двух пролетов на промежуточном валу.

Пятая строка содержит: 318.37 - упор винта, кН; 3250.00 - максимальную мощность ГД, кВт; 4 - число лопастей винта. Так как число цилиндров - 5, то число лопастей должно быть другим во избежание резонанса. Принимаем четырех лопастной винт.

В последней строке приведены:196200.000 - модуль упругости материала валов, МПа;

3.541 - диаметр винта, м; 0.750 - дисковое отношение винта; 1.000 - относительная жесткость опор валопровода.

Эти данные позволяют рассчитать валопровод как статически неопределимую балку и параметры монтажа валопровода (последние не рассчитываем). Ниже приведены результаты расчета валопровода как статически неопределимой балки.

ИCXOДHЫE ДAHHЫE

GB= 4474.8 LK= 0.782 G= 8000.0 N= 4 NB=210.0

H P L L1 M

0.34000 0.13600 3.84980 0.10000 0.00000

0.24000 0.09600 3.67045 0.10000 0.00000

0.26340 0.10536 1.45970 0.10000 0.00000

OПOPHЫE MOMEHTЫ И PEAKЦИИ

M(KHM) R(KH)

-31.749 62.274

-1.654 8.702

-3.377 11.376

0.732 -0.194

GW= 8378. GS= 8375.

TE= 318.37 КН N= 3250.00 КВТ Zл= 4

БЭKB= 106.67140 (эквивалентное напряжение в точке приложения силы на кормовой опоре)

E= 196200. DB=3.5410 FB=0.7500 AL=1.0000

BЫHУЖДEHHЫE И COБCTBEHHЫE ЧACTOTЫ

NB= 210.0 NL= 840.0 (лопастная частота - произведение NB на Zл)

NSG= 1104.0 (собственная частота консоли гребного вала) NSPR= 2231.5 (собственная частота наибольшего пролета на линии валопровода - в данном случае гребного вала)

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ

Системой называется совокупность специализированных трубопроводов с механизмами, аппаратами, приборами и устройствами, предназначенная для выполнения определенных функций, связанных с эксплуатацией СЭУ. Любые системы судовой энергетической системы должны обладать соответствующей надежностью и живучестью.

Под надежностью системы понимают ее свойство сохранять во времени в установленных пределах все значения параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения.

Надежность системы обуславливается следующими свойствами:

Безотказность - свойство сохранять работоспособность в течении некоторого промежутка времени без вынужденных перерывов.

Долговечность - свойство системы сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе тех. обслуживания и ремонта. Долговечность системы зависит от долговечности ее элементов.

Ремонтопригодность - совокупность конструктивно-технологических свойств объекта, определяющих его приспособленность к выполнению всех видов технического обслуживания и ремонта. Под конструктивно-технологическими свойствами понимается доступность элементов системы, их контролепригодность, простота монтажа и демонтажа, степень унификации и стандартизации.

Для повышения надежности систем используется:

Применение в системах минимального числа оборудования, при этом оборудование подбирается высокоэффективное, экономичное и надежное, обладающее необходимым запасом производительности и мощности.

Выбор рациональной схемы резервирования отдельных элементов и участков системы.

Применение схем, позволяющих использовать теоретически действующее оборудование в качестве резервного.

Улучшение качества механизмов и систем в целом путем улучшения конструкции отдельных узлов и деталей, а так же применения более стойких материалов.

Улучшение технологии изготовления отдельных элементов системы и её монтажа в корпусе судна путем применения блоков и агрегатов, собираемых на общем фундаменте в цехе.

Рациональное расположение механизмов в МКО, обеспечение минимальной длины трасс трубопроводов, использование стандартных унифицированных деталей и элементов.

Своевременное проведение профилактических ремонтов и осмотров, повышение квалификации обслуживающего персонала.

Основными системами ДУ являются: топливная, масляная, охлаждения, сжатого воздуха и газоотвода. Оборудование систем подбирают в соответствии с нормативными документами, рекомендациями поставщиков основного энергетического оборудования, данными по опыту эксплуатации и данными по номенклатуре поставляемых промышленностью образцов. Системы судовых энергетических установок должны обеспечить подвод и отвод рабочих тел к местам потребления и производства их в заданном количестве и определенного качества. Исходя из анализа этих функций систем, происходит их функциональное проектирование - определение подач, напоров, расходов, емкостей, производительностей, сечений, поверхностей и других характеристик.

В основу расчета систем положены рекомендуемые фирмами характеристики вспомогательного оборудования, приведенные в таблице. Следует отметить, что рекомендации фирмы-производителя двигателя по параметрам рабочих тел энергетических систем - расходам, тепловым потокам, температурам и давлениям обеспечивают стабильный расчетный температурный режим двигателя и этим самым являются способом обеспечения гарантируемого ресурса.

Таблица

Характеристики оборудования систем двигателей типа МС

J	Марка	Wтц	Wтп	Wпр	Wзв	Wмо	Wм	Wмр	Qизл
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
26	L35MC	0,33	0,17	5,67	21,7	8,5	15.	*0.17	1,8
27	S26MC	0,33	0,1	4,	17,5	6,2	10.8	-	2,0
J	Марка	Gвоз	Gгаз	Tгаз	Qво	Qмо	Qпр	Qт
1	2	11	12	13	14	15	16	17
26	L35MC	1.47	1.5	265.	235.	58.3	100.	8.7
27	S26MC	0.85	0.866	260.	141.7	58.3	76.7	8.7

* - подача насоса гидропривода выхлопных клапанов;

В таблице приведены требуемые характеристики оборудования систем, обслуживающих двигатель из ряда МС, из расчета на один цилиндр соответствующего типоразмера.

1-индекс типоразмера цилиндра;

2 - маркировка цилиндров, включающая буквенный и цифровой код;

3 - Wтц - подача циркуляционного топливного насоса, м3/ч;

4 - Wтп - подача топливоподкачивающего насоса, м3/ч;

5 - Wпр - подача насоса пресной воды, м3/ч;

6 - Wзв - подача насоса забортной воды, м3/ч;

7 - Wм - проток забортной воды через маслоохладитель, м3/ч;

8 - Wм - подача главного масляного насоса, м3/ч;

9 - Wмр - подача насоса смазки распредвала, м3/ч. В случае если в данной графе стоит прочерк - насос отсутствует, а смазка распредвала - консистентная. Если в этой графе стоит звездочка, то кроме применения консистентной смазки распредвала еще применен гидропривод выхлопного клапана, подача которого в столбце 9 и указана, м3/ч;

10 - потери теплоты в помещение МКО от теплоты сжигаемого в двигателе топлива, %;

11 - Gвоз - pасход продувочного воздуха, кг/сек;

12 - Gгаз - pасход выхлопных газов, кг/сек;

13 - Tгаз - темпеpатуpа газов, 0С;

14 - Qво - отвод теплоты от продувочного воздуха, кВт;

15 - Qмо - отвод теплоты с циркуляционным маслом, кВт;

16 - Qпр - отвод теплоты от пресной воды, кВт;

17 - Qт - расход теплоты на подогрев топлива, кВт.

Параметры таблицы отнесены к режиму МДМ.

Насосы должны обеспечивать напор не ниже заданного в таблице, а температура рабочих тел не должна превосходить указанных здесь же величин.

Параметры рабочих тел

Наименование насосов	Pнаг	Tmax
Топливный подкачивающий	0,4	100
Топливный циркуляционный	1,0	150
Смазки циркуляционный	0,4	60
Смазки распредвала	0,3	60
Забортной воды	0,25	50
Пресной воды	0,3	100

В таблице приведены рекомендуемые значения параметров шести основных насосов энергетических систем двигателей типа МС:

Pнаг - давление нагнетания, МПа;

Tmax - температура наибольшая, 0С.

Проектирование систем состоит в умножении строки, соответствующей выбранному типоразмеру цилиндра ДВС типа МС, на число цилиндров в составе агрегата.

Для проектирования систем следует подготовить исходные данные в соответствии со следующей таблицей.

Исходные данные модели функционального проектирования систем

------------------------------------------------------------------------

ФАЙЛ SMC1_ISX.DAT - ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ КОМПЛЕКСА ПРОГРАММ SIST_MC

----T----------------------------------T--------T---------T-------------

Nпп¦ НАИМЕНОВАНИЕ ПЕРЕМЕННОЙ ¦ОБОЗНАЧ.¦ РАЗМЕРН.¦ ЗНАЧЕНИЕ

----+----------------------------------+--------+---------+-------------

1. ¦ Mощность гл.дв.на номин. режиме ¦ NE ¦ кBт ¦ 2379.646

2. ¦ Частота вращ.гл.дв.на ном.режиме ¦ NR ¦ об/мин ¦ 189.238

3. ¦ Cкорость хода судна ¦ VSU ¦ узлы ¦ 14.200

4. ¦ Дальность плавания ¦ LPL ¦ мили ¦ 6000.000

5. ¦Mощность электрогенератора на ходу¦ NDG ¦ кBт ¦ 500.000

6. ¦ Mарка топлива гл. двигателя ¦ MTG ¦ - ¦ 1

7. ¦ Mарка топлива дизельгенератора ¦ MTW ¦ - ¦ 1

8. ¦ Типоразмер главного двигателя ¦ TRGD ¦ - ¦ 26

9. ¦ Число цилиндров гл. двигателя ¦ IZ ¦ - ¦ 5

------------------------------------------------------------------------

Топливная система.

Предназначена для приема, хранения, перекачки, очистки, подогрева, подачи топлива к главным и вспомогательным двигателям внутреннего сгорания и парогенераторам, а так же для передачи его на берег и другие суда. Большинство дизелей для пуска, на переходных режимах и перед остановкой используют дизельное легкое топливо, а на основных режимах плавания используют тяжелое топливо марки МТ-100, вязкостью 700 сСТ при температуре 50 °С. Поэтому необходимо предусматривать системы легкого и тяжелого топлива.

Топливная система обеспечивает подготовку и перекачку топлива, обеспечивает замер расхода топлива на ГД и вспомогательном ДГ.

Топливная система состоит из подсистем:

Приема, хранения и перекачки, обеспечивающие прием топлива с берега или других судов, распределение его по емкостям основного запаса, перекачку топлива из одной цистерны в другую, заполнение отстойных и расходных цистерн, а так же выдачу топлива на берег.

Очистки, обеспечивающая повышение качества топлива путем изменения его физического состояния (отстаивание, сепарация, гомогенизация).

Подачи топлива к потребителям.

Результаты расчета по топливной системе

************************************************************************

ФАЙЛ SMC2_REZ.DAT - РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ КОМПЛЕКСА ПРОГРАММ SISTEMA I

************************************************************************

NппI IОБОЗН.I НАИМЕНОВАНИЕ ПЕРЕМЕННОЙ IРАЗМI ЗНАЧЕНИЕ I

************************************************************************

1.I ТР I BT I ЧАСОВОЙ РАСХОД ТОПЛИВА IT/Ч I 0.421197

2.I*ТР I VRZTTI ОБЪЕМ РАСХОДНОЙ ЦИСТЕРНЫ ТЯЖ. ТОПЛ. IM**3I 7.980582

3.I*ТР I VRZLTI " " " ЛЕГ. ТОПЛ. IM**3I 1.596116

4.I ТР I VSM I " СМЕСИТЕЛЬНОЙ ЦИСТЕРНЫ IM**3I 0.075816

5.I*ТР I WTPH I ПОДАЧА ТОПЛИВОПОДКАЧИВАЮЩЕГО НАСОСА IT/Ч I 0.850000

6.I*ТР I HTPH I НАПОР " " IМПА I 0.400000

7.I ТР I NTPH I МОЩНОСТЬ " " IКВТ I 0.148698

8.I ТР I WZTH I ПОДАЧА ЦИРКУЛЯЦИОННОГО ТОПЛ. НАСОСА IT/Ч I 0.000000

9.I ТР I HZTH I НАПОР " " " IМПА I 0.000000

10.I ТР I NZTH I МОЩНОСТЬ " " " IКВТ I 0.000000

11.I ТР I QTP I РАСХОД ТЕПЛА НА ПОДОГРЕВ ТОПЛИВА IКВТ I 153.000000

12.I*ТР I FTP I ПОВЕРХНОСТЬ ПОДОГРЕВАТЕЛЯ ТОПЛИВА IM**2I 11.730000

13.I ТХ I SRT I РАСХОД ТОПЛИВА ЗА РЕЙС IТ/РЕI 195.767792

14.I ТХ I ZTT I ЗАПАС ТЯЖЕЛОГО ТОПЛИВА I " I 180.106369

15.I ТХ I ZLT I " ЛЕГКОГО " I " I 45.026592

16.I ТХ I VZAZ I ОБЪЕМ ЦИСТЕРНЫ АВАРИЙНОГО ЗАПАСА IM**3I 11.970873

17.I*ТХ I WTPEHI ПОДАЧА ТОПЛИВОПЕРЕКАЧИВАЮЩЕГО НАСОСАIТ/Ч I 10.917436

18.I*ТХ I HTPEHI НАПОР " IМПА I 0.300000

19.I ТХ I NTPEHI МОЩНОСТЬ " IКВТ I 1.432412

20.I ТХ I VPERZI ОБЪЕМ ПЕРЕЛИВНОЙ ЦИСТЕРНЫ IМ**3I 1.995145

21.I ТХ I WZAPRI ИНТЕНСИВНОСТЬ ЗАПРАВКИ IТ/Ч I 91.199997

22.I ТХ I TPOGRI ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ПОГРУЗКИ ТОПЛИВА I Ч I 2.146577

23.I ТХ I DTRPTI ДИАМЕТР ТРУБОПРОВОДА ПОГРУЗКИ ТОПЛ. I M I 0.242789

24.I ТО I VOZ I ОБЪЕМ ОТСТОЙНОЙ ЦИСТЕРНЫ IМ**3I 11.970873

25.I*ТО I WSTT I ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ СЕПАРАТОРА Т Т IТ/Ч I 1.364679

26.I ТО I WHSTTI ПОДАЧА НАСОСА СЕПАРАТОРА Т Т IT/Ч I 1.569381

27.I ТО I HHSTTI НАПОР " IМПА I 0.300000

28.I ТО I NHSTTI МОЩНОСТЬ " IКВТ I 0.247091

29.I*ТО I WSLT I ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ СЕПАРАТОРА Л Т IМ**3I 1.364679

30.I ТО I WHSLTI ПОДАЧА НАСОСА СЕПАРАТОРА Л Т IT/Ч I 1.569381

31.I ТО I HHSLTI НАПОР " IМПА I 0.300000

32.I ТО I NHSLTI МОЩНОСТЬ " IКВТ I 0.247091

33.I ТО I QSEP I РАСХОД ТЕПЛА В ПОДОГРЕВАТЕЛЕ СЕП-РА IКВТ I 68.233971

34.I*ТО I FPSTTI ПОВЕРХНОСТЬ ПОДОГР. СЕПАРАТОРА T T IM**2I 5.231271

35.I ТО I FPSLTI " " " Л Т I " I 5.231271

36.I ТО I WGOM I ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ГОМОГЕНИЗАТОРА IT/Ч I 0.932018

37.I ТО IWFILTRI ПРОИЗВОДИТ. ПОЛНОПОТОЧНОГО ФИЛЬТРА IT/Ч I 0.932018

38.I*ТО I VZGRTI ОБЪЕМ ЦИСТЕРНЫ ГРЯЗНОГО ТОПЛИВА IM**3I 0.475929

39.I ТО I VZPR I ОБЪЕМ ЦИСТЕРНЫ ПРОТЕЧЕК ТОПЛИВА IM**3I 0.166575

40.I*ТО I WHGRTI ПОДАЧА НАСОСА ГРЯЗНОГО ТОПЛИВА IT/Ч I 0.317286

41.I ТО I VOTX I ОБЪЕМ ЦИСТЕРНЫ ОТХОДОВ СЕПАРАЦИИ IM**3I 1.010874

ЦИСТЕРНЫ ОТХОДОВ СЕПАРАЦИИ IM**3I 1.010874

В состав системы подобраны:

Топливоподкачивающий насос ШФ 2-25-1,4/4Б-13;

Два циркуляционных насоса ШФ 2-25-0,8/16Б-13, подключены параллельно;

Топливоперекачивающий насос 3В 16/25-1-10/16Б-2;

Насос грязного топлива ШФ 0,6-25-0,36/25Б;

Сепаратор тяжелого топлива СЦ-1,5-4М

Сепаратор легкого топлива СЦ-1,5-4М



На рисунке показана примерная принципиальная схема топливной системы. Из цистерн общего запаса тяжелое топливо подается в отстойные цистерны через фильтры грубой очистки.

Все топливные цистерны оборудуются воздушными трубами, имеющими выход на открытую палубу. Кроме того, предусматривают переливные трубы для перетекания топлива в случае переполнения цистерны. В топливные цистерны устанавливают змеевиковые подогреватели для подогрева топлива. После отстаивания топливо подают на сепараторы, и после сепарации поступает в расходную цистерну. Дизельное топливо также сепарируют перед его подачей в расходную цистерну легкого топлива. Из расходных цистерн топливо топливоподкачивающим насосом подается в обогреваемую смесительную цистерну, при этом проходит через обогреваемый фильтр. Из смесительной цистерны топливо циркуляционными топливными насосами подается в обогреватель для снижения вязкости, через фильтры и поступает в топливные насосы высокого давления.

Вискозиметр регулирует вязкость топлива путем воздействия на паровой клапан, который изменяет подачу пара в топливо-подогреватель.

Система циркуляционной смазки.

Предназначена для приема, хранения, и перекачки, смазки главного и вспомогательных двигателей, а так же других механизмов.

В целях восстановления рабочих свойств масел применяют систему регенерации масел в циркуляционных системах смазки. Регенерация осуществляется с помощью отстаивания, сепарации, фильтрации и добавления многофункциональных присадок в масло. Циркуляционное масло охлаждают в маслоохладителях, прокачиваемых забортной водой.

Таблица Результаты расчета по масляной системе

NппI IОБОЗН.I НАИМЕНОВАНИЕ ПЕРЕМЕННОЙ IРАЗМI ЗНАЧЕНИЕ I

************************************************************************

1.I СЦ I QZ I ТЕПЛООТВОД С МАСЛОМ ОТ ГЛ.ДВИГАТЕЛЯ IКВТ I 291.500000

2.I*СЦ I WGMH I ПОДАЧА ГЛАВНОГО МАСЛЯНОГО НАСОСА IТ/Ч I 75.000000

3.I*СЦ I HGMH I НАПОР " " " IМПА I 0.600000

4.I СЦ I NGMH I МОЩНОСТЬ " " " IКВТ I 19.444445

5.I*СЦ I VSZZ I ОБЪЕМ СТОЧНО-ЦИРКУЛЯЦИОННОЙ ЦИСТЕРНЫIM**3I 15.750001

6.I СЦ I T2M I ТЕМПEРАТУРА МАСЛА ПЕРЕД МАСЛООХЛАД. IГРАДI 55.000000

7.I*СО I WSM I ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ СЕПАРАТОРА МАСЛА IT/Ч I 1.968750

8.I СО I QPSM I РАСХОД ТЕПЛА В ПОДОГРЕВАТЕЛЕ СЕПАР. IКВТ I 56.054691

9.I*СО I FPSM I ПОВЕРХНОСТЬ ПОДОГРЕВАТЕЛЯ СЕПАРАТОРАIM**2I 0.070000

10.I СО I WHSM I ПОДАЧА НАСОСА СЕПАРАТОРА МАСЛА IТ/Ч I 2.362500

11.I СО I HHSM I НАПОР " " " IМПА I 0.400000

12.I СО I NHSM I МОЩНОСТЬ " " " IКВТ I 0.408333

13.I СО I WFGO I ПРОИЗВОДИТЕЛЬН. ФИЛЬТРА ГРУБ.ОЧИСТ. IТ/Ч I 75.000000

14.I*СО I WFTO I " " ТОНК. " I " I 75.000000

15.I СО I WBF I " " БАЙПАСНОГО I " I 6.000000

16.I СХ I ZZM I ЗАПАС ЦИРКУЛЯЦИОННОГО МАСЛА I T I 11.572974

17.I СХ I VZZM I ОБЪЕМ ЦИСТЕРН ЗАПАСА ЦИРКУЛЯЦ.МАСЛА IM**3I 13.887569

18.I СХ I VZGM I ОБЪЕМ ЦИСТЕРНЫ ГРЯЗНОГО МАСЛА IM**3I 10.125000

19.I СХ I WMPEHI ПОДАЧА МАСЛОПЕРЕКАЧИВАЮЩЕГО НАСОСА IT/Ч I 12.187500

20.I СХ I HMPEHI НАПОР " " IМПА I 0.300000

21.I СХ I NMPEHI МОЩНОСТЬ " " IКВТ I 1.685185

22.I СХ IVZSEPMI ОБЪЕМ ЦИСТЕРНЫ СЕПАРИРОВАННОГО МАСЛАIM**3I 13.887569

В систему входят:

Главный масляный насос 3В 125/16-3-80/4Б;

Сепаратор MARX 204;

Маслоохладитель кожухотрубный ОКН 26,9-420-2.

На рисунке показана принципиальная схема смазки дизелей.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Под главным двигателем 1 расположена сточная система 2 циркуляционного масла. С помощью насосов 4 масло проходит через фильтр 3, поступает в маслоохладитель 5. На каждом масляном насосе должен быть перепускной предохранительный клапан, ограничивающий повышение давления. После маслоохладителя установлен автоматический клапан, регулирующий температуру масла. После маслоохладителя масло попадает в главную масляную магистраль. Проходит через сдвоенный масляный фильтр и подается на смазку подшипников и охлаждение поршней. Сдвоенный масляный фильтр необходим для того, чтобы один из фильтров можно было отключать для очистки от грязи. Параллельно основному контуру циркуляции масла в системе смазки имеется независимый контур сепарации масла. Из сточной цистерны масло для лучшей очистки в сепараторе проходит через подогреватель. Очищенное масло возвращается в сточную цистерну.

Система охлаждения.

Служит для отвода теплоты от ДВС, передач, компрессоров, опорных и упорных подшипников валопровода и других механизмов.

Системы охлаждения выполняют проточными и замкнутыми. Проточные системы применяются для охлаждения рабочих сред в теплообменных аппаратах, в них применяют забортную воду. Замкнутые системы используют для отвода теплоты от ДВС, т.к. при температурах 50-55 °С начинается выпадение солей из забортной воды.

При проектировании систем охлаждения учитывать требования Регистра РФ. В каждом машинном отделении должно быть предусмотрено не менее двух приемных кингстонов забортной воды, один из них днищевой. За кингстонами устанавливают фильтры, очистка которых должна производиться без прекращения работы насосов забортной воды.

************************************************************************

ФАЙЛ SMC2_REZ.DAT - РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ КОМПЛЕКСА ПРОГРАММ SISTEMA I

************************************************************************

NппI IОБОЗН.I НАИМЕНОВАНИЕ ПЕРЕМЕННОЙ IРАЗМI ЗНАЧЕНИЕ I

************************************************************************

1.I ПР I QT I ТЕПЛОТА ВЫД. В ГЛ.ДВ. ОТ СГОР.ТОПЛ. IКВТ I 4855.469730

2.I ПР I QPW I " ОТВОДИМАЯ С ПРЕСНОЙ ВОДОЙ I " I 592.222229

3.I ПР I WHPW I ПОДАЧА НАСОСА ПРЕСНОЙ ВОДЫ IТ/Ч I 28.350000

4.I ПР I HHPW I НАПОР " " " IМПА I 0.250000

5.I ПР I NHPW I МОЩНОСТЬ " " " IКВТ I 0.002940

6.I ПР I VWRZ I ОБЪЕМ ВОДЫ В РАСШИРИТЕЛЬНОЙ ЦИСТЕРНЕIM**3I 0.594912

7.I ПР I VRZ I ОБЪЕМ РАСШИРИТЕЛЬНОЙ ЦИСТЕРНЫ IM**3I 0.773385

8.I ПР I VRB I ОБЪЕМ РАСТВОРНОГО БАЧКА IM**3I 0.107084

9.I ПР I TPR1 I ТЕМПЕРАТУРА ПРЕСН.ВОДЫ ПЕРЕД ГЛ.ДВИГIГРАДI 75.010826

10.I ПР I TPR2 I ТЕМПЕРАТУРA ПРЕСН.ВОДЫ ЗА ГЛ.ДВИГIГРАДI 80.000000

************************************************************************

ФАЙЛ SMC2_REZ.DAT - РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ КОМПЛЕКСА ПРОГРАММ SISTEMA I

************************************************************************

NппI IОБОЗН.I НАИМЕНОВАНИЕ ПЕРЕМЕННОЙ IРАЗМI ЗНАЧЕНИЕ I

************************************************************************

1.I ЗВ I WHZW I ПОДАЧА НАСОСА ЗАБОРТНОЙ ВОДЫ IT/Ч I 96.000000

2.I ЗВ I HHZW I НАПОР " " " IМПА I 0.250000

3.I ЗВ I NHZW I МОЩНОСТЬ " " " IКВТ I 9.930728

4.I ЗВ I TZW1 I ТЕМПЕРАТУРА ЗАБ.ВОДЫ НАЧАЛЬНАЯ IГРАДI 32.000000

5.I ЗВ I TZW2 I ТЕМПЕРАТУРА ЗАБ.ВОДЫ ЗА МАСЛООХЛАД. IГРАДI 33.935978

6.I ЗВ I QW I ОТВОД ТЕПЛОТЫ ОТ ПРОДУВОЧН. ВОЗДУХА IКВТ I 1175.000000

7.I ЗВ I WZWO I РАСХОД ЗАБ.ВОДЫ ЧЕРЕЗ ВОЗДУХООХЛАД. IT/Ч I 60.000000

8.I ЗВ I WZOPWI " " " ОХЛ.ПРЕСН.ВОДЫIТ/Ч I 0.000000

9.I ЗВ I WZORWI " " " МАСЛООХЛ.РАСПР.ВАЛАIT/Ч I 0.000000

10.I ЗВ I QRW I ОТВОД ТЕПЛОТЫ ОТ " " " IКВТ I 0.000000

11.I ЗВ I TZW3 I ТЕМПЕРАТУРА ЗАБ.ВОДЫ В ОТЛИВНОМ КОЛЛI " I 51.954178

12.I ЗВ I DTMO I СРЕДН.ТЕМПЕР.НАПОР В МАСЛООХЛАДИТЕЛЕIГРАДI 15.532011

13.I ЗВ I DTOPWI " " " В ОХЛАД.ПРЕСН.ВОДЫ I " I 34.560337

14.I ЗВ I FMO I ПОВЕРХНОСТЬ ГЛАВНОГО МАСЛООХЛАДИТЕЛЯIM**2I 20.108242

15.I ЗВ I FOPW I " " ПРЕСНОЙ ВОДЫ I " I 15.993501

В состав системы входит:

Насос пресной воды НЦВ40/20Б;

Насос забортной воды НЦВ100/20А;

Охладитель пресной воды кожухотрубный ОКН 15,8-420-5.

На рисунке показана принципиальная схема системы охлаждения двигателя пресной водой. Центробежный насос 2 подает воду водо-водяной охладитель 4, после которого она поступает в полости рабочих втулок и крышки ГД. Нагретая вода от двигателя подается снова к насосу 2. Наиболее высоко расположенный участок этого трубопровода соединен с расширительной цистерной 13, которая сообщается с атмосферой. Расширительная цистерна должна располагаться выше двигателя и подключается к всасывающей линии насоса, обеспечивая компенсацию изменения объема воды при колебаниях температуры и подпор на всасывании насоса. В ее верхнюю часть отводятся трубки удаления воздуха из верхних точек полостей охлаждения ДВС и магистралей. Через расширительную цистерну пополняется система пресной водой, вводятся присадки, снижающие отложение накипи и коррозию в полостях ДВС. Растворы приготовляют в растворном бачке, и затем спускают в расширительную цистерну. Для регулирования температуры, поступающей к двигателю, служит термостат, перепускающий воду помимо охладителя. Циркуляционная система имеет стояночный насос 3, включенный параллельно основному насосу 2 (он резервируется).



Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

На предыдущем рисунке представлена принципиальная схема системы охлаждения забортной водой. Последняя принимается через бортовой 1 или донный кингстон 15. От кингстона через фильтры 14 вода поступает к насосу охлаждающей воды 3, который подает ее на маслоохладитель 5 и водоохладитель 7, а также на охлаждение компрессоров, подшипников валопровода и другие нужды. Нагретая вода после водоохладителя 6 отводится за борт через отливной забортный клапан 10. При чрезмерно низкой температуре забортной воды и при попадании битого льда в приемные кингстоны часть нагретой воды можно перепустить 13 во всасывающую магистраль. Регулирование производится клапаном 9. Охлаждающая система имеет резервный насос, включенный параллельно основному насосу.

Система сжатого воздуха

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Сжатый воздух используется для запуска главных и вспомогательных двигателей, реверса главных двигателей при отсутствии других средств реверса (ВРШ, реверс-редуктора и др.). У нас этих средств нет, поэтому МОД с ВФШ делают реверсивным и используют сжатый воздух для реверса. Кроме того сжатый воздух более низких параметров используют для бытовых и технических нужд - пневмоцистерн, подачи сигналов (сирена), пневмоинструмента, продувания забортных отверстий.

На схеме представлены 5 - главные компрессора, 6 - подкачивающий компрессор, влаго-маслоотделитель 4, баллоны 3 главных двигателей 1, баллоны дизель-генераторов 7, баллон хознужд 9 (может и не быть), бытовые потребители питаются либо от хозбаллона, либо от одного главного баллона через дроссельные клапана, снижающие давление от 32 атм до 2-3 атм.

Требуемое давление сжатого воздуха зависит от потребителей. Для пуска двигателей требуется воздух под давлением 2,5 - 3,0 МПа. Для общесудовых нужд необходим сжатый воздух под давлением 0,8-1,0 МПа.

К системам сжатого воздуха Правилами Регистра предъявляются определенные требования. Для пуска главных двигателей должно быть предусмотрено не менее двух баллонов равной емкости, для пуска вспомогательных допускается установка баллона на каждый ДГ. Вместимость баллонов должна обеспечивать для реверсивного ДВС не менее двенадцати пусков с реверсами для каждого двигателя. Для вспомогательных двигателей вместимость баллонов должна обеспечивать не менее шести пусков двигателя наибольшей мощности. Для вспомогательных нужд устанавливают отдельные баллоны низкого давления.

Приняты два главных компрессора HC-54A производительностью по 46 нм3/час.

Так как главные компрессора невелики, то подкачивающий не нужен.

5. АНАЛИЗ РЕСУРСОВ И ВЫБОР СХЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ ГД (УЗЛОВОЙ ВОПРОС)

Общие сведения

Не смотря на то, что малооборотные энергетические установки на сегодняшний день помимо того, что позволяют использовать более дешёвое тяжёлое топливо, являются самыми экономичными двигателями. Однако и в них ещё имеются определённые резервы, дающие возможность повысить эффективность установки.

Около половины энергии сжигаемого в дизелях топлива теряется с выхлопными газами, с охлаждением пресной воды и смазочного масла, а также излучается в окружающую среду. Даже в свете продолжающегося неуклонного роста эффективности дизелей утилизация части этих огромных потерь способно существенно повысить эффективность СДУ. Именно поэтому утилизация вторичных энергоресурсов широко применяется на практике.

Потери теплоты с выхлопными газами частично позволяет использовать утилизационный парогенератор, который вырабатывает некоторое количество пара необходимого для эксплуатации судна, на получение которого во вспомогательных парогенераторах необходимо сжигать топливо.

Потери тепла с пресной водой, после прохода через рубашки и крышки цилиндров, полезно используют в утилизационных опреснительных установках, которые позволяют не только полностью обеспечить судно пресной водой, но и сократить массу запасов рабочих тел.

Однако создание эффективной системы утилизации тепловых потерь сопряжено со значительными трудностями по выбору оптимальной схемы, оптимального сочетания параметров, необходимости обеспечить компенсацию дополнительных расходов. Предложено большое число вариантов схем систем утилизации как раздельных для отдельных теплоносителей, так и совместных, комплексных. Выполнен ряд диссертаций, выпущен ряд монографий, однако ввиду сложности проблемы не только не установлены границы применения тех или иных решений, но даже существует путаница в понимании физических процессов.

На рис. 5.1 представлена обобщенная схема системы утилизации теплоты судовой дизельной установки, принятая в соответствии с работами А.Г.Курзона, Д.Иорданова и Г.Д.Седельникова. Схема предусматривает все мыслимые технические решения в этом направлении, в том числе утилизацию теплоты газов, продувочного воздуха, пресной воды и даже масла, применение валогенератора и утилизационного турбогенератора, турбокомпаундной системы работающей на винт, пропульсивной паровой утилизационной турбины, наличие двух ступеней давления пара, использование пара среднего и низкого давления как для целей теплофикации, так и в турбинах после перегрева.

Наличие в составе реальной схемы утилизации одновременно всего многообразия элементов, представленных на рис. 5.1, исключено, как ввиду дублирования их функций, так и вследствие высоких капитальных затрат, которые навряд ли будут оправданы. На ряде судов потребность в таком количестве тепловой энергии отсутствует. Малооборотные двигатели имеют слишком низкий температурный потенциал выхлопных газов, что затрудняет реализацию утилизационных циклов с паровыми турбинами. В этом смысле схема, представленная на рис. 5.1, может быть названа обобщенной - на ней отражено все, что только можно придумать, а в реальном проектировании будут применяться схемы, получаемые усечением обобщенной.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

На рис. 5.1 представлены: 1- главный двигатель; 2- валогенератор; 3 - передача; 4 - пропульсивная паровая турбина (ППТ); 5 - силовая газовая турбина (ТКС); 6 - газовая заслонка; 7 - шибер перепуска газов; 8 - масляный насос турбоагрегата; 9 - маслоохладитель турбо-агрегата; 10 - дизель-генератор дополнительный; 11 - дизель-генератор основной; 12 - вспомогательный парогенератор (ВПГ); 13 - утилизационный парогенератор (УПГ); 14 - испарительная секция первой ступени (низкого) давления пара;15 - испарительная секция второй ступени (среднего) давления пара; 16 - пароперегреватель первой ступени давления пара; 17 - пароперегреватель второй ступени давления пара; 18 - сепаратор второй ступени давления пара; 19 - питательный клапан первой ступени давления пара; 20 - сепаратор первой ступени давления пара; 21 - утилизационный турбогенератор (УТГ); 22 - общесудовые потребители пара; 23 - конденсатор пара обще- судовых потребителей; 24 - конденсатор УТГ; 25 - конденсатный насос УТГ; 26 - эжектор конденсатора УТГ с холодильником; 27 - теплый ящик; 28 - питательный насос ВПГ и УПГ; 29 - подогреватель питательной воды второй ступени давления пара; 30 - циркуляционный насос второй ступени давления пара; 31 - газо-турбонагнетатель; 32 -высокотемпературная секция охладителя продувочного воздуха (ВТС); 33 - низко-температурная секция охладителя продувочного воздуха (НТС); 34 - конечный водоохладитель; 35 - циркуляционный насос пресной воды; 36 - высокотемпературные потребители теплоты пресной воды; 37 - низкотемпературные потребители теплоты пресной воды; 38 - эжектор конденсатора ППТ с холодильником; 39 - конденсатный насос конденсатора ППТ; 40 - конденсатор ППТ; 41 - движитель.

Задачи эскизного проектирования систем утилизации достаточно ограничены: нужно выполнить анализ получения в системе утилизации наибольшего возможного количества электрической энергии, сравнить это количество с нагрузкой автономного дизель-генератора и сделать вывод о целесообразности ее применения. В случае, если ходовой дизель-генератор может быть заменен не полностью, систему устанавливать не стоит, так как дизель-генератор не может эффективно эксплуатироваться при нагрузке менее 70% от номинала.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Включение различных вариантов подогрева питательной воды за счет пресной воды, продувочного воздуха и масла не влияет на мощность утилизационного турбогенератора. На рис. 5.2 представлена диаграмма температурных напоров в системе утилизации теплоты выхлопных газов среднеоборотных двигателей, рассматриваемых в качестве альтернативного варианта малооборотным двигателям. На судне были установлены малооборотные дизеля. В качестве альтернативных могут быть использованы два среднеоборотных двигателя, работающих каждый на свой движитель, с номинальной мощностью Neн=5430 кВт, температура выхлопных газов T1= 390 0С. На длительном эксплуатационном режиме соответственно 4860 кВт и 365 0С.

Система утилизации одноконтурная. Здесь приведены данные по варианту с давлением пара в сепараторе Ps=0.8 МПа, соответствующему максимуму энергии пара УПГ и наибольшей мощности утилизационного турбогенератора. Этому давлению соответствует температура насыщения Ts=170,4 град.С. Температура перегретого пара Tпп = 335 град.С. Она принята на 30 град. меньше температуры газов на входе в УПГ. Как видно из рис.5.2 при меньших температурных напорах в пароперегревателе интенсивность охлаждения газов снижается, что приводит к росту площади и удорожанию поверхности теплообмена.

Как видно из рисунка, отвод теплоты в экономайзере не влияет на количество пара, получаемого в испарительной секции, так как это количество лимитируется минимально допустимым температурным напором в конце процесса испарения - (T3 - Ts) = 25-30 град С. Если не греть воду в экономайзере, температура в конце секции испарения не увеличится, значит, не увеличится и количество получаемого пара, и мощность УТГ. Одновременно, если греть воду не в экономайзере, а в системе утилизации теплоты, например продувочного воздуха, то газы будут выброшены в атмосферу не охлажденными, а затраты на обустройство аппаратов утилизации теплоты останутся неоправданными.

Минимальный температурный напор в испарительной секции также ограничен по той же причине роста поверхности испарения и увеличения стоимости УПГ. По некоторым данным этот напор (T3 - Ts) может быть уменьшен до 20 0С. Дискуссия на эту тему беспредметна, поскольку эффективность системы утилизации - объект экономического анализа, а не утверждений и рассуждений. В каждом конкретном случае следует показать насколько изменится поверхность, увеличится масса и стоимость УПГ и как изменится экономика судна.

Отдельно следует рассмотреть процесс в экономайзере. Питательная вода поступает в УПГ с температурой Tпв ок.120 0С. Теплота, необходимая для подогрева этой воды до Tэк = Ts - ?Tн, где ?Tн - недогрев до состояния насыщения, необходимый для надежной работы питательного клапана, изображена в масштабе отрезком I1 - Iпв. На такую же величину уменьшится теплота выхлопных газов, что приведет к снижению температуры газов от T3 = 200 0С до Tух ок. 193 0С. Хотелось бы уменьшить эту температуру для увеличения эффективности утилизационного цикла.

Однако этого сделать нельзя в связи с выпадением капелек конденсата на поверхностях охлаждения с температурой меньше температуры точки росы. Дополнительно обращаем внимание на то, что точка росы определяется не как средняя температура газов в пучке, а как локальная температура на поверхности теплообмена. Вследствие градиентов температур, необходимых для передачи теплоты в реальном времени, температура на поверхности ниже температуры газов в пристеночном слое.

Кроме этого следует учесть переменные режимы работы пропульсивного комплекса. При снижении мощности отдаваемой на движение падают и температура и расход выхлопных газов. Уменьшаются и температуры по тракту УПГ. Таким образом, повышается вероятность возникновение на поверхности экономайзера состояния близкого к конденсации водяных паров в выхлопных газах - точки росы.

Во избежание начала процессов низкотемпературной коррозии и снижения ресурса УПГ, принято за правило иметь на входе в экономайзер температуру воды не ниже температуры точки росы. Последняя представлена на рис. 5.3 в функции содержания в выхлопных газах сернистых соединений.

Как видно из рисунка принятая нами температура Tпв = 120 0С соответствует весьма низкому серосодержанию менее 0,3%. Переход на современные высоковязкие сорта топлива приведет к возрастанию наименьшей допустимой температуры питательной воды до Tпв = 135 и более 0С.

Для сравнения на рис.5.2 приведены также температуры на выходе из малооборотного двигателя типа МС - номинальные, соответствующие режиму МДМ и эксплуатационные - соответствующие длительному режиму эксплуатации. Как видно из рисунка температурные напоры падают и не сильно превосходят таковые же на выходе из секции испарения. О перегреве пара не приходится и думать, а это затрудняет работу турбогенератора вследствие наличия влажности пара не только в последних ступенях, но и на входе в УТГ. Таким образом выхлопные газы малооборотных дизелей способны обеспечить получение лишь насыщенного пара, пригодного для использования в системах теплофикации.

Теплофикационные схемы - получение пара для целей подогрева различных потребителей полезны всегда, так как расходовать пар нужно, на его производство тратится топливо во вспомогательном котле, а последний работает на сниженной нагрузке только лучше. Конечно, здесь также вредны излишества. Если номинальная производительность УПГ больше, чем расход на длительном режиме, то мы будем платить за излишние, не используемые поверхности. Однако это лишь теоретическое замечание.

В результате выполненного анализа можно сформулировать минимальные задачи эскизного проектирования систем утилизации теплоты:

- определить количество и температуру выхлопных газов главного двигателя на длительном ходовом режиме эксплуатации;

- найти количество пара, получаемое при подаче выхлопных газов на отдельные типоразмеры из ряд стандартных утилизационных котлов;

- оценить возможное количество электроэнергии, получаемое от найденного количества пара в утилизационном турбогенераторе, тоже стандартном;

- рассмотреть возможность замены ходового дизель-генератора на утилизационный турбогенератор. При неполной замене оценить коэффициент загрузки генератора. Он должен быть не ниже 0,7. При меньших значениях загрузки основного генератора применение турбогенератора нецелесообразно;

- если от турбогенератора отказались, сравнить производительности УПГ и ВПГ и подобрать УПГ с близкими характеристиками для полной или частичной замены ВПГ на длительном ходовом режиме.

Проблема проектирования и анализа (исследования) возможностей системы утилизации тепловых потерь главных судовых двигателей состоит в том, что эти характеристики заданы в базе данных (см. раздел 4. Системы СЭУ) в соответствии с проспектами фирм-производителей двигателей на режиме номинальной МДМ - точка L1 на диапазоне допустимых МДМ, а систему утилизации нужно создавать для режима длительной эксплуатационной мощности - ДЭМ, продолжительность которого составляет до 95% ходового времени. Режим же НМДМ может вообще никогда не использоваться, так как существует настройка на СМДМ, кроме того максимальная мощность (СМДМ) используется крайне редко.

Методика пересчета параметров с режима НМДМ на режим ДЭМ приведена в проспектах на двигатели. Для типоразмерного ряда МС эта методика изложена ниже.

К номинальным параметрам выхлопных газов вносятся поправки на соответствующие конкретные условия и конструкцию двигателя с использованием следующих зависимостей:

Mотр = Mн Nо/Nн Mа10-2 (1+dMб/100) (1+dMв/100) Nр/Nо (1+dMг/100);

Tотр = Tн + dTа + dTб + dTв + dTг, град.С,

где: Mотр, Тотр, Nр - расход, кг/ч, температура отработавших газов, 0С, и эффективная мощность, кВт, на основном расчетном длительном эксплуатационном режиме; Мн, Tн, Nн - то же на режиме L1 (МДМ); Nо - эффективная мощность на спецификационном режиме настройки агрегата МОД на номинальные характеристики, кВт; Mа - коэффициент влияния на массу газов отклонения спецификационного режима от режима L1 (МДМ), %; dTа - поправка к температуре на отклонения спецификационного режима от режима L1 (МДМ); dMб,dTб - поправки на отклонение начальных параметров от стандарта ИСО; dMв,dTв - поправки на отклонение длительного режима эксплуатации от спецификационного режима; dMг,dTг - поправки на наличие ТКС.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Номинальные параметры могут быть определены с помощью таблиц раздела 4. Температура на выходе из ГТН задана прямо: Tн = Tг, 0С.

Мощность и расход газа следует умножить на число цилиндров в составе агрегата:

Nн = Nц * Zцил; Mн = Gгаз * Zцил.

Поправки на отклонение спецификационного режима от режима номинальной МДМ представлены на рис.5.4.

Графики, приведенные на рис.5.4, могут быть описаны следующими зависимостями, принятыми в соответствии с проспектом фирмы MAN - B&W:

Mа = 100 - 14.9388 * (Ln(n) - Ln(N));

dTа = 35.5195 * Ln(n) + 14.9410 * Ln(N) - 232.3792,

где n, N - отношение частоты(n) и мощности(N) на спецификационном режиме к параметрам точки L1 - режима номинальной МДМ, %.

Напомним одновременно, что увлекаться снижением спецификационного режима по сравнению с режимом МДМ не следует. Хотя проектировщику фирмой представлена определенная свобода в выборе режима оптимизации, но масса, габариты и стоимость определяются точкой L1. Использовать же режим номинальной МДМ после оптимизации двигателя на режиме пониженной мощности будет невозможно.

Согласно ИСО стандартные параметры окружающей среды составляют: температуры воздуха Tв и забортной воды Tзв - 27 град.С, давление воздуха - 0.1 МПа, противодавление на выхлопе - 0.003 МПа. Поправки к расходу и температуре газов на выходе из газотурбонагнетателя в зависимости от отклонения фактических параметров от их стандартных значений представлены в табл.5.1.

Таблица 5.1

Поправки к параметрам выхлопных газов ДВС типа МС

Параметры среды	Увеличение параметров среды на каждые	Поправки к параметрам газа на выходе из газотурбонагнетателя
		к расходу, %	к температуре, 0С
Температура воздуха	10 0С	-4.1%	+16 0С
Температура забортной воды	10 0С	+1.9%	+1 0С
Давление воздуха	10 кПа	-0.3%	+0.1градС
Противодавление выхлопа	1 кПа	-1.1%	+5град.С

Аппроксимируя данные табл.5.4 можно получить общую зависимость для поправок на отклонение параметров окружающей среды от стандарта ИСО:

dMб =-0.41(Tмо-27)-0.3(Pб-0.1)+0.19(Tзв-27)-1100(dP-0.003);

dTб = 1.6(Tмо-27)-100(Pб-0.1)+0.1(Tзв-27)-5000(dP-0.003);

где: Tмо,Pб, Tзв,dP - фактические значения параметров окружающей среды - температуры в МКО, давления воздуха, температуры забортной воды и противодавления газовыхлопного тракта.