Лекция №1.

Тема: Состав и классификации СЭУ

Цель: изучить принципиальную схему, основные элементы и классификацию СЭУ

План лекции

1.Назначение и состав судовой энергетической установки

2.Преобразование энергии в СЭУ

3.Классификация СЭУ

1. Назначение и состав судовой энергетической установки

Судовая энергетическая установка - это сложный комплекс функционально взаимосвязанных элементов энергетического обо­рудования, машин и механизмов, с помощью которых на судне производится выработка, преобразование, передача и использование различных видов энергии для безопасного и эффективного функционирования судна в соответствии с его типом и назначением и нормальных условии жизнедеятельности экипажа и пассажиров,

Простейшая принципиальная схема СЭУ представлена на рис, 1. Главный двигатель 5, обслуживаемый рядом систем 20—24 (топливной, масляной, охлаждения, пуска, управления), через валопровод 2 передает мощность на гребной винт 1, с помощью которого судно движется (или совершает различные маневры).

В состав СЭУ могут входить утилизационная установка 7, работающая на выпускных (отходящих) газах в, с помощью которой вырабатывается либо ме­ханическая энергия, передаваемая на гребной вал и винт, либо электроэнергия для снабжении судовых электропотребителей, либо водяной пар для судовых нужд (чаще одновременно и электроэнергия, и пар для теплоснабжения).

Кроме того, в состав СЭУ входят вспомогательная котельная установка 9, судовая электростанция (СЭС) П, водоопреснительная установка 16.

Рис. 1. Простейшая принципиальная схема СЭУ:

1 — гребной винт; 2 — валопровод; 3 — топливо; 4 — воздух; 5 — ГД; fi —выпускные газы; Г— утилизационная установка; 8 — глушитель (искрогаситель); 9 — вспомогательная ко­тельная установка; W — пар; К — СЭС; 12—14 — подвод электроэнергии к непоказанным на схеме потребителям (холодильной машине, кондиционерам, вентиляторам, компрес­сорам, насосам МО и общесудовых систем, палубным механизмам); 15 — опресненная вода; 16 — водоопреснительная установка; 11— подвод энергии; 13 — подвод морской воды; \9 — подвод электроэнергии к механизмам систем СЭУ; 20 — система автоматиза­ции регулирования _н управления; 21 — система сжатого воздуха (для пуска/ реверса); 22 — система охлаждения; 23 — масляная система; 34 — топливная система

2.Преобразование энергии в сэу

Представление о составе СЭУ, входящих в нес элементов, вза­имосвязи СЭУ с судном можно получить из рис. 2.

В систему «судно» входят корпус, СЭУ, общесудовые системы, судовые устройства и т. д. В свою очередь, СЭУ состоит из главной энергетической установки (ГЭУ), вспомогательных энергетических установок и электроэнергетической установки. Исполнительная часть ГЭУ, включающая в себя главный двигатель (ГД), главную передачу, валопровод, движитель, называется пропульсивной установкой (ПУ). Вместе с корпусом судна, с которым ПУ гидродинамически взаимодействует через движитель, она образует пропульсивный комплекс (ПК).

В состав СЭУ входят главные и вспомогательные энергетиче­ские комплексы и установки.

Главной энергетической установкой считают ту часть СЭУ, которая обеспечивает движение судна. Эту часть называют также пропульсивной установкой, что для ДУ и ГТУ имеет точное соответствие (в ПТУ котел входит в ГЭУ, но не относится к ПУ). В состав ПУ включены машины и механизмы, с помощью которых механическая энергия вырабатывается, передается движителю (на­пример, гребному винту) и преобразуется им в упор (нередко на движение судна расходуется более 90 % всей потребляемой СЭУ энергии). На специальных судах, например землесосах и земле­черпалках, механическая энергия ГД передается рабочей машине, осуществляющей извлечение и транспортировку грунта, а на рыбо­промысловых судах мощность ГД кроме затраты на переход рас­ходуется и на траление.

Элементы СЭУ, входящие и состав ГЭУ, называются главными. В зависимости от типа ГЭУ в ее состав могут входить: прежде всего главные двигатели (дизели, ГТД, главные паровые котлы или парогенераторы и паровые турбозубчатые агрегаты); главные электрогенераторы и главные передачи (механические, электрические и др.); валопроводы, передающие энергию к судовым движителям; вспомогательные механизмы, тсплообменные аппа­раты и другое оборудование систем, обслуживающих ГД и передачи (например, главные конденсаторы - ГК, главные питательные насосы - ГПН и т. д,); системы дистанционного автоматического управления (ДАУ, аварийно-предупредительной сигнализации и защиты ГД и электрогенераторов; машины и системы автоматизированного централизованного контроля параметров.

Рис. 2. Схема основных элементов СЭУ

Таким образом, в состав ПУ входят (вместе с обслуживающими их системами и оборудованием) ГД, передачи, валопроводы и гребные винты.

Вспомогательные ЭУ представляют собой комплексы, предназ­наченные для удовлетворения энергетических потребностей (в энер­гии любого вида, за исключением электрической) и обеспечения заданного функционирования ГЭУ и общесудовых потребителей, связанных и не связанных с движением судна (рулевые, якорно-швартовные, грузовые и другие устройства, машины и механизмы; освещение, отопление, вентиляция н установки кондиционирования воздуха в судовых помещениях, холодильные установки, обеспечи­вающие сохранность перевозимого груза и провизии; противопо­жарная и другие общесудовые системы и т, д.).

В зависимости от типа судна в состав его ЭУ могут быть включены несколько вспомогательных установок: вспомогательная котельная (парогенераторная), водоопреснительная, установка пов­торного ожижения углеводородных газов (на газовозах) или при­готовления и подачи их к ГД, холодильная установка для систем комфортного и технологического кондиционирования и т, д. Кратко рассмотрим лишь основные из них, Важнейшими потребителями механической энергии кроме судовых движителей являются насосы, компрессоры, вентиляторы, палубные механизмы и др. Непосредственный привод таких потре­бителей от первичных двигателей - дизелей, паровых или газовых турбин целесообразен только при больших мощностях двигате­лей или в случае специфических условий эксплуатации судка (например, на танкерах - паровой турбопривод грузовых насосов, на крупных промысловых базах и специальных судах - турбопривод холодильных центробежных компрессоров и т. д.).

В других случаях более удобен, а часто н более экономичен привод от электродвигателей. Кроме того, на судах много и иных потребителей электроэнергии. Поэтому в составе СЭУ всегда есть электроэнергетическая установка — судовая электростанция, в которую входят: вспомогательные двигатели, электрические ге­нераторы (основные, резервные, аварийные), главный и местные распределительные щиты, специальные устройства (трансформа­торы, выпрямители, преобразователи и др.) и кабели для подвода питания к потребителям, системы ДАУ, аварийно-предупредитель­ной сигнализации и защиты.

В качестве вспомогательных двигателей (ВД) для привода электрогенераторов могут быть дизели» паровые и газовые турбины (нередко в составе СЭС имеются те и другие ВД - например, на теплоходах электроэнергия часто вырабатывается в ди­зель-генераторах и утилизационных турбогенераторах). Электро­генератор может приводиться в действие и путем отбора мощности от ГД,

Мощность электростанции зависит от назначения судна и его размеров. Особенно большая мощность СЭС (сопоставимая с мощностью ГД) на промысловых и исследовательских судах и базах, на пассажирских и специального назначения судах (например, на БМРТ мощность СЭС составляет 60—70% мощности ГД). Это объясняется значительными расходами энергии на технологические нужды, работу специального оборудования или на создание комфортных условий для пассажиров. На универсальных сухогруз­ных судах и танкерах мощность СЭС обычно составляет 12—25 % мощности ГД.

Вспомогательная котельная установка обеспечивает потребно­сти судна в паре, горячей воде, необходимых как для работы СЭУ, так и для иных целей (паровой привод грузовых и иных насосов, компрессоров; теплоснабжение установок кондиционирования, хо­лодильных, опреснителей, подогревателей топлива, перевозимого груза, систем отопления; горячее водоснабжение и пр.).

В состав вспомогательной котельной установки входят: вспо­могательные, утилизационные и комбинированные котлы (котлоагрегаты), вспомогательные машины и механизмы (насосы, вентиляторы и т. п.); теплообменные аппараты и другое оборудова­ние и приборы систем, обслуживающих котлы или парогенераторы; системы ДАУ, аварийно-предупредительной сигнализации и защиты.