Электроэнергетическая система и предъявляемые к ней требования.

Судовая энергетическая установка является одним из важнейших комплексов судна, поскольку обеспечивает движение судна и снабжает всеми видами энергии находящихся на нем потребителей. Таким образом, от ее работы зависит живучесть судна, т.е. безопасность плавания и выполнение им плановых заданий перевозок грузов и пассажиров.

В связи с этим судовые энергетические установки должны удовлетворять следующим основнымэксплуатационным и технико-экономическим требованиям:

• обладать высокой надежностью, безотказностью и сохранять работоспособность в аварийных ситуациях;

• иметь высокий моторесурс до переборки и капитального ремонта;

-обеспечивать заданную скорость хода судна и обладать дос­таточными маневренными качествами на всех режимах его движения;

-быть экономичной, т.е. строительная стоимость и эксплуа­тационные расходы должны быть оптимальными;

-иметь удовлетворительные массогабаритные показатели;

-не оказывать вредного воздействия на экипаж, пассажиров и не загрязнять окружающую среду;

-иметь систему автоматического регулирования и управле­ния.

В зависимости от типа и назначения судна к СЭУ могут предъявляться специальные требования.

В общем случае тип современной КЭУ определяется родом используемых в ней главных двигателей (дизель, ГТД или паровая турбина), а также способом получения тепловой энергии для нагрева рабочего тела (сжигание органического топлива или использование энергии деления ядер изотопов урана). В зависимости от этого различают котлотурбинные, ядерные, газотурбинные, дизельные и комбинированные ЭУ.

Котлотурбинная энергетическая установка (ктэу).

Рассмотрим состав, тепловую схему и принцип действия котлотурбинной энергетической установки (КТЭУ).

Основными элементами КТЭУ являются:

-главная котельная установка, обеспечивающая паром паротурбинную установку и бытовые нужды личного состава на ходу корабля;

-паротурбинная установка, преобразующая тепловую энергию пара в механическую работу для вращения валопроводов с гребными винтами;

-главная конденсационная установка, которая служит для конденсации пара поступающего от главных турбин, вспомогательных турбомеханизмов и теплообменных аппаратов;

-валопроводы и гребные винты, создающие упор для обеспечения движения корабля;

-вспомогательные механизмы, трубопроводы и аппараты, обслуживающие КТЭУ.

Главные котлы, турбины и конденсаторы с обслуживающими их механизмами и системами, в/проводы с гребными винтами объединены в две турбокотельные группы, каждая из которых размещена в своем машинно-котельном отделении (МКО) и составляет машинно-котельную установку (МКУ).

В состав каждой турбокотельной группы входят: паротурбинная установка (ПТУ), котельная установка (КУ), включающая в себя два главных паровых котла (ГПК) и обслуживающие их ВМ, системы и аппараты, в/провод с гребным винтом.

Тепловая схема КТУ представляет собой замкнутый процесс движения пара и конденсата. В КТУ рабочим телом является пар, полученный из воды, с определенными требованиями по чистоте.

От ГПК отбирается перегретый пар давлением до Pп = 65 кгс/см2 и температурой Tп = 470°C и насыщенный пар давлением Pп = 26 кгс/см2. Перегретый пар через быстрозапорный главный стопорный клапан парового котла поступает в главный и вспомогательный трубопроводы.

Пар, проходя через быстрозапорный клапан, по главному паропроводу поступает к органам управления и паровой турбине ПХ или маневровому устройству и от него к паровой турбине 3Х.

По вспомогательному трубопроводу перегретый пар поступает к части паровых турбин ВМ. Насыщенный пар от стопорного клапана насыщенного пара поступает по трубопроводу к механизмам, теплообменным аппаратам и системам (отопления, паротушения, свисток и сирена и т.д), работающим на насыщенном паре.Процесс превращения потенциальной энергии пара в механическую работу осуществляется в паровых турбинах и вспомогательных турбомеханизмах. Отработавший пар от паровых турбин поступает через автоматический клапан в деаэратор, на испарительную установку, уплотнение турбин и турбогенераторов, теплообменные аппараты. Избыток отработавшего пара в трубопроводе сбрасывается в главный конденсатор, а недостаток восполняется из трубопровода насыщенного пара через автоматический клапан. В главном конденсаторе отработавший пар омывает охлаждающие трубки, внутри которых прокачивается забортная вода, охлаждается и конденсируется. Конденсат из нижней части главного конденсатора откачивается конденсатным насосом и подается по трубопроводу в деаэратор. В деаэраторе конденсат подогревается и разбрызгивается, в результате чего из него выделяется воздух, содержащий кислород, что способствует уменьшению коррозии внутренних поверхностей котлов и т.п. Подогретый и деаэрированный конденсат из деаэратора откачивается бустерным насосом, который повышает давление конденсата и подает его питательному насосу. Питательный насос повышает давление конденсата до величины, превышающей давление пара в главном котле и по трубопроводу нагнетает его в паровой котел. В главном паровом котле конденсат (теперь котельная вода) испаряется за счет теплоты топлива, сжигаемого в топке котла, и превращается в пар. Затем замкнутый круговой процесс давления пара и конденсата повторяется. Поддержание необходимого уровня конденсата в главном конденсаторе и деаэраторе обеспечивается автоматически специальным регулятором уровня. Пополнение утечек конденсата из системы через неплотности арматуры, фланцевые соединения и т.п. осуществляется автоматически из уравнительной цистерны в главный конденсатор. В уравнительную цистерну котельная вода подается из запасных цистерн, расход воды в которых пополняется испарительными установками.

Первое судно с котло - турбинной ЭУ под названием «Турбиния» было построено Ч. Парсонсом в 1897г. На ходовых испытаниях оно показало фантастическую для того времени скорость 32,8 узла. С этого времени в военном флоте Англии, а затем и других стран, началось постепенное вытеснение котломашинных установок более совершенными котлотурбинными.

Достоинствами КТЭУ являются: наибольшая агрегатная мощность среди установок, работающих на органическом топливе, достаточно высокая надежность установки, большой технический ресурс, сопоставимый со сроком службы корабля, возможность использования низкосортного топлива.

Основными недостатками являются: большие масса и габариты, сложная система водоподготовки, сложность управления установкой, длительное время ввода в действие.