книги из ГПНТБ / Соловьев Е.М. Судовые энергетические установки, вспомогательные и промысловые механизмы учеб. пособие

Е. М. СОЛОВЬЕВ

СУДОВЫЕ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ,

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ И ПРОМЫСЛОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ

Допущено Управлением кадров

иучебных заведений МРХ СССР

вкачестве учебного пособия

для средних специальных учебных заведений, обучающихся по специальности № 1612 «Морское судовождение»

ИЗДАТЕЛЬСТВО «СУДОСТРОЕНИЕ»

Ленинград

УДК 629.12.03-8(07)

С 54

' ч ч - ш & Г

Книга является учебным пособием по предмету «Судовые силовые установки и вспомогательные механизмы» для средних специальных учебных заведений Министерства рыбного хозяй­ ства СССР по специальности № 1612 «Морское судовождение».

В пособии изложены основы теплотехники, рассмотрены конструкции и важнейшие вопросы эксплуатации судовых па­ ровых котлов, судовых паровых и газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания, вспомогательных и рыбопромысловых механизмов, холодильных установок.

Для облегчения изучения программного материала учащи- мися-заочниками в конце каждой главы даны методические указания.

Книга может быть использована также как учебное посо­ бие по специальности «Промышленное рыболовство».

Рецензенты: инж. Г. Д. АЛЕКСЕЕВ и судомеханическая цикловая комиссия ЛМУ — инж. А. Е. БОГОМОЛЬНЫЙ

Научный редактор канд. техн. наук В. А. КАРПОВИЧ

31804—045

БЗ 88—18—73

048(01)—74

© Издательство «Судостроение», 1974 г.

ВВЕДЕНИЕ

Назначение, состав и типы судовых энергетических установок.

Современное рыбопромысловое судно представляет собой сложное техническое сооружение, оснащенное большим количеством разно­ образных механизмов, устройств и аппаратов.

Для обеспечения движения судна и снабжения всех судовых потребителей электрической, механической энергией, сжатым возду­ хом, паром и горячей водой служит энергетическая установка.

В состав энергетической установки входят:

I. Генераторы рабочего тела (пара, газа), получаемого при сжигании топлива. В пароэнергетических установках генераторами рабочего тела являются паровые котлы, в газоэнергетических уста­ новках рабочее тело вырабатывается либо в цилиндре генератора газа, либо в специальном устройстве — камере сгорания.

II.Главные двигатели, преобразующие тепловую энергию рабо­ чего тела (пара, газа) в механическую работу, используемую для приведения в действие гребного винта или другого движителя судна. К ним относятся двигатели внутреннего сгорания, паровые

игазовые турбины.

III.Вспомогательные механизмы и аппараты, обеспечивающие нормальную работу судовой энергетической установки и вырабаты­ вающие энергию для производственно-технических и других нужд судна (дизель-генераторы, турбогенераторы, вспомогательные паро­ вые котлы, насосы, компрессоры, опреснительные установки, теп­ лообменные аппараты, вентиляторы и т. д.).

IV. Передачи и движители (муфты на линии валопровода, ре­ дукторы, промежуточные и гребные валы, гребные винты).

Судовая энергетическая установка размещается в специально отведенной для нее части судна — в машинном или машинно-ко­ тельном отделении. Машинное отделение располагается по длине

судна чаще всего в корме или в районе миделя.

На рис. 1 представлена одна из возможных принципиальных схем современной энергетической установки с дизелем в качестве главного двигателя. В главном двигателе (дизеле) 2 вырабаты­ вается рабочее тело (в цилиндрах образуются газы от сгорания топлива) и тепловая энергия превращается в. механическую

5

работу (пп. I и II). Вспомогательные механизмы, обслуживающие энергетическую установку (п. III), представлены топливоподающим насосом 1, насосом 7 для подачи воды на охлаждение двигателя, насосом 9, подающим смазочное масло к трущимся деталям, и ком­ прессором 10, который нагнетает воздух в баллоны 11, откуда он во время пуска поступает в цилиндры двигателя для первоначаль­ ного раскручивания коленчатого вала. Все насосы и компрессоры приводятся в движение электродвигателями. У энергетических уста­ новок небольшой мощности эти насосы навешены на двигатель.

Электроэнергия для производственно-технических нужд выра­ батывается двумя дизель-генераторами 3 и 8. Пар для технологи-

Рис. 1. Схема энергетической установки.

ческих нужд (обработка рыбы) и для отопления выдает вспомо­ гательный паровой котел 4. Механическая энергия от главного дви­ гателя через линию валопровода 6, состоящую из нескольких про­ межуточных и гребного валов, передается на гребной винт 5, в ре­ зультате вращения которого судно получает движение (п. IV).

Тип энергетической установки и конструкция главного двига­ теля зависят от мощности установки, назначения судна, условий его использования и т. д.

Промысловый флот характеризуется большим разнообразием энергетических установок. По различным признакам могут быть выделены следующие установки.

П о т и п у д в и г а т е л я : дизельные; пароэнергетические; га­ зотурбинные.

П о т и п у п е р е д а ч и м о щ н о с т и на г р е б н о й в и н т : с прямой передачей; с реверсредукторной; с редукторной; дизельэлектрические.

П о с х е м е п р о и з в о д с т в а э л е к т р о э н е р г и и : с ав­ тономной электростанцией; с отбором мощности от главных двига-

6

телей для производства электроэнергии; с единой электроэнергети­ ческой системой.

В настоящее время в рыбопромысловом флоте наиболее рас­ пространены дизельные энергетические установки.

Крупнотоннажные транспортные рефрижераторы, плавучие базы, большинство средних и больших траулеров, большие сей­ неры оборудованы дизельными энергетическими установками с не­ посредственной прямой передачей мощности на гребной винт и с автономной электростанцией. Мощность главных дизелей этих судов составляет 300—10 000 л. с. Главные двигатели мощностью до 300 л. с., устанавливаемые на'малотоннажных судах (малые и средние сейнеры, малые траулеры и т. д.), выполняются быстро­ ходными и нереверсивными, т. е. с вращением коленчатого вала только в одну сторону. Поэтому энергетические установки с глав­ ными дизелями до 300 л. с. для обеспечения заднего хода судна и для снижения частоты вращения, поступающей на винт, оборудуют реверсредукторными передачами.

Рыболовные морозильные траулеры типов «Тропик» и «Атлантик» снабжены дизель-редукторными энергетическими установками с отбором мощности на генераторы и с автономной электростан­ цией. В таких установках два главных реверсивных двигателя через редуктор работают на один винт.

На отдельных типах судов, где требуется гибкое перераспреде­ ление энергии на винт и на технологические нужды (например, на производственных рефрижераторах), применяются дизель-элек- трические установки с единой энергетической системой. В этом слу­ чае быстроходные дизели приводят в движение электрогенераторы, которые в зависимости от режима работы судна могут подавать большую часть электроэнергии либо на гребные электродвигатели, либо на электродвигатели технологических установок.

Паровые энергетические установки с паровыми турбинами на флоте рыбной промышленности не нашли применения. Исключе­ ние составляют несколько крупнотоннажных судов, в том числе уникальное судно — плавучая база «Восток», построенная в Ле­ нинграде в 1970 г. Эта база водоизмещением 43400 т, несущая на борту 14 рыбодобывающих судов и два вертолета, имеет двухвальную энергетическую установку, состоящую из двух агрегатов по 13 000 л. с. Каждый агрегат включает в себя паровые турбины и редуктор. Автономная электростанция состоит из турбогенера­ торов.

Паровые энергетические установки с паровыми машинами на новых судах не устанавливаются и сохранились в основном на ры­ боловных траулерах постройки прежних лет. Поэтому они в на­ стоящем пособии не рассматриваются.

В качестве эксперимента в 1967 г. на среднем рыболовном трау­ лере была применена энергетическая газотурбинная установка.

Общесудовые вспомогательные механизмы. Для обеспечения общесудовых нужд на каждом судне имеются кроме энергетиче­ ской установки вспомогательные механизмы общесудового назна­

7

Р А З Д Е Л ПЕРВЫ Й

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ

ГЛАВА I

ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ

§ 1. Основные понятия. Газовые законы. Газовые смеси

Термодинамика и ее задачи. Техническая термодинамика — это наука, занимающаяся изучением физических явлений, связанных с превращением механической энергии в тепловую или наоборот —

и газы. Состояние рабочих тел определяется значениями некото­ рых величин, которые называются параметрами состояния. В тех­ нической термодинамике рассматриваются три основных параметра состояния рабочего тела, которые поддаются непосредственному измерению: давление, температура и удельный объем. Газ состоит из беспорядочно движущихся молекул вещества. Они «бомбарди­ руют» стенки сосуда, в котором находится газ. Сила, с которой рабочее тело (газ или пар) воздействует в результате ударов мо­

что единица давления очень мала, применяют единицы, в тысячу или миллион раз более крупные: килопаскаль (кПа) и мегапаскаль

(МПа).

В системе единиц МКХСС (метр, килограмм-сила, секунда) еди­ ницей измерения давления служит 1 кгс/м2. В практических усло­ виях вследствие малости этой величины за единицу давления при­ нимают 1 кгс/см2. Эта величина называется технической атмосфе­ рой и обозначается ат (1 ат=1 кгс/см2).

Давление окружающего воздуха измеряют в физических ат­ мосферах, причем одна физическая атмосфера равна давлению

9