4. Блочно-модульный принцип компоновки расположения сэу
Блочный принцип компоновки СЭУ следует рассматривать как современное направление в проектировании расположения СЭУ. Блочная компоновка предусматривает подразделение СЭУ на отдельные блоки, что обеспечивает возможность монтажа каждого из этих блоков независимо от формирования корпуса судна на стапельной площадке.
Блочная компоновка сложных технических объектов получила широкое распространение в различных областях техники в связи с тем, что она позволяет:
- значительно расширить фронт монтажных работ и ускорить их в результате проведения монтажа одновременно на нескольких сборочно-монтажных участках;
- повысить качество и снизить трудоемкость в результате выполнения этих работ на специально оборудованных участках;
- упорядочить расположение составляющих элементов энергетических комплексов и стандартизировать монтируемые узлы;
- обеспечить проведение более широкой межпроектной унификации за счет создания унифицированных функциональных и зональных блоков (агрегатов и модулей);
- упростить задачи модернизации отдельных узлов.
Нужно отметить, что, наряду с указанными преимуществами, блочная компоновка СЭУ может привести к некоторому увеличению занимаемых СЭУ объемов, если оборудование СЭУ создается без учета особенностей такой компоновки. Кроме того, блочная компоновка вызывает необходимость введения дополнительных соединений кабелей в местах стыков блоков. Тем не менее, обычно подобные недостатки с избытком компенсируются преимуществами, которые дает блочная компоновка.
В зависимости от принципа формирования могут быть выделены следующие типы блоков:
- функциональные блоки, объединяющие оборудование системы одного функционального назначения, смонтированные на общей несущей конструкции (пример компоновки функционального блока приведен на рис. 4.1);
- агрегаты, представляющие собой унифицированные функциональные блоки, предусматривающие их использование в составе различных СЭУ;
- монтажные блоки, объединяющие оборудование систем различного функционального назначения по принципу территориальной общности, смонтированные на общей несущей конструкции;
- зональные блоки, объединяющие корпусные конструкции и оборудование систем различного функционального назначения по принципу их территориальной общности.
Зональные комплексно-насыщенные блоки включают в себя все корпусные конструкции, входящие в технически выделенные зоны, а также все оборудование, трубопроводы, системы, электрическую аппаратуру и кабели, монтируемые в пределах этих зон. Объединяющими элементами в таком случае являются конструкции металлического корпуса, относящиеся к соответствующим зонам.
Зональные блоки представляют собой более крупные комплексы по сравнению с функциональными и монтажными блоками. В состав каждого зонального блока может входить несколько функциональных блоков. Размеры зональных блоков принимают в зависимости от возможностей их транспортировки до стапельной площадки.
Масса зональных блоков крупнотоннажных судов в отдельных случаях составляет до 500 т и больше. Пример насыщения подводного транспортного судна (проект подводного танкера) зональными блоками приведен на рис.4.2.
Зональный блок вспомогательных агрегатов включает две автономные турбины с генераторами.
Одним из наиболее важных условий рационального подразделения СЭУ на блоки является сокращение до возможного минимума количества связей между блоками, т.е. междублочных соединительных трубопроводов и кабелей. В местах стыков зональных блоков при этом не следует предусматривать установку какого-либо оборудования.
Рис. 4.1. Функциональный блок водогрейной котельной установки
а б
Рис. 4.2. Пример зональных блоков: а -главный турбозубчатый агрегат,
б – вспомогательных механизмов;
1 - часть общекорабельного балласта (масса); 2 - промежуточная рама монтажного блока; 3 - оборудование, механизмы, узлы, агрегаты, электрические щиты и стойки автоматики, аппаратура.; 4 - транзитные линии кабеля и трубопроводов; 5 - опорные низкочастотные амортизаторы зонального блока;6 - фундамент зонального блока;
7 - главный агрегат (ГТЗА); 8 – автономный вспомогательный турбоагрегат (АТГ);
9 - настил зонального блока; 10 - профилированный набор; 11 - звукопоглощающие конструкции.
Желательно, чтобы схема разделения СЭУ на зональные блоки была определена, по возможности, уже на ранних этапах проектирования.
Расположение СЭУ во многих случаях может оказать решающее влияние на выбор ее типа. Возможны также случаи, когда в процессе проектирования расположения выявляется необходимость изменений в предварительно выбранном составе комплектующего оборудования. Таким образом, проектирование расположения нельзя рассматривать в отрыве от проектирования СЭУ в целом.
Учет специфических особенностей каждого проектируемого типа судна не исключает необходимости унификации технических решений для однотипных СЭУ. Единообразие компоновочных схем, единый принцип комплектования и размещения основного механического оборудования обеспечивает преемственность технических решений и позволяет наилучшим образом отрабатывать их на основе использования предыдущего опыта. Значение типизации особенно проявляется в сфере эксплуатации, так как при этом создаются наиболее благоприятные условия для быстрого освоения и приобретения навыков обслуживания энергетических установок новых судов техническим персоналом.
Перспективным следует считать модульный метод постройки судов, который предусматривает формирование корпусных конструкций и СЭУ из модулей, т.е. крупных стандартизованных блоков. Основным преимуществом такого метода является использование сравнительно ограниченного набора модулей для формирования судов различного назначения, отличающихся в определенных пределах своими размерениями.
Модульный метод постройки судов может значительно расширить преимущества, представляемые стандартизацией. В настоящее время подобный метод используется во многих областях техники при создании сложных объектов, и его применения в судостроении нужно считать актуальной задачей.
Пример блочной компоновки расположения СЭУ с малооборотным ДВС крупнотоннажного нефтерудовоза приведен на рис. 4.3.
В качестве примеров функциональных блоков на рис. 4.4 дана схема и общий вид блока системы охлаждения главного ДВС, а на рис. 4.5 - общий вид блочной компоновки ГТЗА паротурбинной установки с обслуживающими его механизмами и аппаратами.
Проработка блочной компоновки СЭУ должна проводиться уже на начальных стадиях проектирования, что обеспечит формирование оптимальных решений на завершающих стадиях.
Рис.4.3. Схема компоновки СЭУ с МОД нефтерудовоза
а – план, трюма; б – продольный разрез, вид на левый борт; в – план платформы;
г – блочная компоновка СЭУ (зональные блоки)
I – блок агрегатов электроэнергетической установки;
II – блок дымовой трубы; III – блок грузового насосного отделения
1 – главный двигатель; 2 – валопровод; 3 – блок оборудования системы управления дейдвудной трубы; 4 – запасные части главного двигателя; 5 – блок системы
забортной воды; 6 – блок сепарации; 7 – шахта лифта; 8 –блок общесудовых систем;
9 – блок обслуживания главного двигателя; 10 – блок обслуживания утилизационного турбогенератора; 11 – блок системы циркуляционной смазки главного двигателя;
12 – дизель-генераторы судовой электростанции; 13 – блок обслуживания дизель-
генераторов; 14 – вспомогательный паровой котел 6,3 т/ч; 15 – блок водоподготовки; 16 – блок циркуляционных насосов утилизационного котла; 17 – конденсатно-
питательный блок котлов; 18 – вспомогательный паровой котел 35 т/ч;
19 – топливный блок вспомогательных котлов; 20 – блок системы инертных газов;
21 – приводы зачистных насосов; 22 – приводы грузовых насосов; 23 – приводы
балластных насосов; 24 – конденсационная установка; 25 – блок воздушных
компрессоров; 26 – утилизационный турбогенератор
а
б
Рис.4.4. Схема (а) и общий вид (б) агрегата системы охлаждения главного
двигателя: 1 – маслоохладитель; 2 – трубопровод отлива воды за борт;
3 - водоохладитель системы охлаждения цилиндров; 4 – насосы охлаждения
цилиндров; 5 – водоохладитель системы охлаждения поршней; 6 – насосы
охлаждения поршней; 7 – цистерна системы охлаждения поршней;
8 – охлаждающие насосы забортной воды