3. Розташування приміщень енергетичної установки на судні.

Судно має кормове розташування машинного відділення. У машинному відділенні розташовується головний двигун і інші елементи енергетичної установки, крім аварійного дизель-генератора, що встановлений в окремому приміщенні на верхній палубі.

Машинне відділення обладнано центральним постом управління (ЦПУ), розташованим на платформі по лівому борту. В ЦПУ розміщенні пульти управління та контролю за роботою технічних середовищ, а також головний розподільний щит судової електростанції судна.

У машинному відділенні також розташовуються видаткові паливні, масляні цистерни, приміщення паливних апаратур.

4. Основне комплектуюче устаткування суднової енергетичної установки.

4.1. Головний двигун:

Головний двигун фірми «MAN Бурмейстер і Вайн» 7L58/64, експлуатаційною потужністю 9800 кВт, при частоті обертання 428 об/хв і питомою витратою палива 177 г/(кВт год). Діаметр поршня 580 мм, хід поршня 640 мм, вага двигуна 177 т.

• степінь підвищення тиску повітря в компресорі

наддувного агрегату ДВЗ _к = 2,5

• коефіцієнт корисної дії надувного компресору _к = 0,80

• сумарний коефіцієнт надлишку повітря _ = 2,01

• температура газів перед УК T_г = 613 К

• температура повітря на вході в наддувний компресор T_п = 323 К

• нижча теплота згоряння палива = 42700 кДж/кг

• коефіцієнт корисної дії електрогенератора _вп = 0,95

• коефіцієнт корисної дії мультиплікатора _вп = 0,99

• коефіцієнт корисної дії суднової передачі _вп = 0,98

• коефіцієнт корисної дії суднового валопроводу _вп = 0,99

• пропульсивний коефіцієнт h = 0,7

4.2. Головна суднова передача, муфти, валопровід та рушій:

На судні встановлено гребний гвинт регульованого кроку. Гвинт виконано з нікель – алюміній – бронзи. Частота обертання 145 хв^-1 . Чотирьохлопосний, його характеристики розраховані на роботу при 85% номінальної потужності головного двигуна. На валу гребний гвинт закріплюються конусно без шпонки, кінцева гайка застопорена. Посадка та с´емка гвинта виконується гідропресовим методом за допомогою кільцевого гідродомкрата, який входить в оснащення судна.

Редукторна передача виконана з мультиплікаційною ступеню для відбору потужності на валогенератор.

4.3. Суднова електростанція.

Суднова електростанція складається з 3-х дизель-генераторів та одного валогенератора. Первинні двигуни марки Caterpillar C32

• Кількість i = 3

• ефективна потужність = 850 кВт

• частота обертів n =1800 об/хв

• питома витрата пального g_е = 0,2246 кг/(кВт· год)

• степінь підвищення тиску повітря в компресорі

наддувного агрегату ДВЗ _к = 3,7

• коефіцієнт корисної дії надувного компресору _к = 0,78

• сумарний коефіцієнт надлишку повітря _ = 2,0

• температура відпрацьованих газів T_г = 653 К

• температура повітря на вході в наддувний компресор T_в = 323 К

• нижча теплота згоряння палива, кДж/кг = 42700

• коефіцієнт корисної дії електрогенератора _ег = 0,95

Валогенератор типу AEM SE-450M4, потужністю 1500 кВт.

В якості аварійного дизель-генератора встановлено дизель типа 45DSBIG потужністю 150 кВт при частоті обертання 1800 хв^-1.

4.4. Допоміжна та утилізаційна котельні установки:

• кількість i = 1

• продуктивність насиченої пари = 1600 кг/год

• тиск пари p_s = 0,64 МПа

• витрати палива у котлі = 124 кг/год

• нижча теплота згоряння палива, кДж/кг = 41700 кДж/кг

• температура живильної води (прийнята) t_ж.в = 60^o С

4.5. Опріснювальна установка:

Опріснювальна установка типу Д-4У, продуктивність якої складає 10 т/добу. Подача води до конденсатора 55 м³/год. Подача живильної води 2080 кг/год. Витрата нагрітої прісної води 35 м³/год.

5. Структурна схема енергетичної установки

6. Режими роботи судна, та суднової енергетичної установки

Обладнання	Режими роботи
	Ходовий	Стоянка з вантажними операціями	Стоянка без вантажних операцій	Аварійний	Примітка
ГД	+	-	-	-
ДГ(3)	-	+2	+1	-
ВГ	+	-	-	-
ВОУ	+	-	-	-
ДК	+	+	+	-
АДГ	-	-	-	+

7. Розрахунок потоків енергії в СЕУ на основних режимах роботи.

7.1. Головний двигун

Теплота, що виділилась при спалюванні пального, кВт,

= g_e N_e = 0,177·9800·42700/3600 = 20574 кВт,

G_пал= g_e N_e = 0,177·9800/3600 = 0,482 кг/с,

Теплота, що втрачається з відпрацьованими газами:

= 14,33·1,145·613-13,85·1,01·323 = 5540 кВт,

G_г, G_п – кількість відпрацьованих газів та повітря двигуна

=2,01·14,3·0,177·9800/3600 = 13,85 кг/с,

= 0,177·9800· (1+2,01·14,3) = 14,33 кг/с.

• теплоємності відпрацьованих газів та повітря відповідно

c_pп = 1,01 кДж/(кг К) c_pг =1,145 кДж/(кг К);

Теплота, що відбирається від надувного повітря

=13,85·1,01· (476-323) = 2140 кВт

T_k – температура повітря після надувного компресора

=323· [1+(2,5^0,286–1)/0,8] = 476 K

T – підвищення температури в дійсному процесі стиснення повітря в

компресорі ТНА

,

де _к =2,5– степінь підвищення тиску повітря в компресорі надувного агрегату ДВЗ,

_к =0,8– коефіцієнт корисної дії (ККД) компресору ТНА.

Втрати теплоти від розсіювання до навколишнього середовища є залишковим членом балансу і складають 1,5 – 2 % від Q_пал.

Теплота, що втрачається з охолоджуючою прісною водою та з маслом у вузлах тертя відповідно:

= G_пр.в c_пр.в T_пр.в ,

= G_м c_м T_м ,

G_пр.в, G_м – витрати прісної води і масла через ОПВ та ОМ, кг/с,

c_пр.в, c_м – теплоємності води та масла, кДж/(кг К),

T_пр.в, T_м – перепади температур прісної води та масла на вході та виході відповідного теплообмінного апарату, в обох випадках T приймається 15...20 градусів.

Втрати теплоти з прісною водою складають 8...14 %, з маслом – 3.5...7 % від кількості теплоти, що виділилася при спалюванні палива, в теплових двигунах.

= 0,08 = 0,08·20574 = 1646 кВт

=0,055 = 0,055·20574 = 1132 кВт

Зробимо перевірку рівняння теплового балансу для головного двигуна

Q_пал = N_e + Q_г + Q_нп + Q_пр.в + Q_м + Q_зал,

20574 = 9800 + 5540 + 2140 + 1646 + 1132 + 309

Нев’язка балансу складає 0,0003 %, припустимий небаланс ± 0,5 %.

7.2. Допоміжний комбінований котел

Кількість теплоти, що виділилася при спалюванні палива у котлі

= G_пал = 124·41700/3600 = 1436 кВт

Кількість теплоти, що витрачено для здобуття насиченої пари

= (i"– i_ж.в) = 1600·(2690–251,1) /3600 = 1084 кВт

Коефіцієнт використання теплоти в ДК

7.3. Опріснювальна установка

Кількість теплоти, що може бути передана від гарячої прісної води для кипіння морської води і утворення вторинної пари:

Q_оу = D_оу(i"–i_з.в) = 10·10³· (2609–251,1)/24/3600 = 273 кВт

i"=2609 кДж/кг ; i_з.в=251,1 кДж/кг.

ентальпії сухої насиченої пари та морської води відповідно

7.4. Дизель - генератор

Теплота, що виділилась при спалюванні пального, кВт,

= g_e N_e = 0,2246·850·42700/3600 = 2264 кВт,

G_пал= g_e N_e = 0,2246·850/3600 = 0,053 кг/с.

Теплота, що втрачається з відпрацьованими газами:

= 1,57·1,151·653- 1,517·1,01·323 = 685 кВт,

G_г, G_п – кількість відпрацьованих газів та повітря двигуна

=2,0·14,3·0,2246·850/3600=1,157 кг/с,

= 0,2246·850·(1+2,0·14,3)/3600=1,57 кг/с;

теплоємності відпрацьованих газів та повітря відповідно

c_pг =1,151 кДж/(/кг К) ; c_pп = 1,01 кДж/(кг К)

Теплота, що відбирається від надувного повітря

=1,517·1,01·(511-323) = 288 кВт;

T_k – температура повітря після надувного компресору

=323·[1+(3,7^0,286–1)/0,78]=459 K;

T – підвищення температури в дійсному процесі стиснення повітря в компресорі ТНА

,

_к =3,7– степінь підвищення тиску повітря в компресорі надувного агрегату ДВЗ,

_к =0,78 – коефіцієнт корисної дії (ККД) компресору ТНА.

Втрати теплоти від розсіювання до навколишнього середовища є залишковим членом балансу і складають 1,5 – 2 % від Q_пал.

Теплота, що втрачається з охолоджуючою прісною водою та з маслом у вузлах тертя відповідно:

= G_пр.в c_пр.в T_пр.в ,

= G_м c_м T_м ,

G_пр.в, G_м – витрати прісної води і масла через ОПВ та ОМ, кг/с,

c_пр.в, c_м – теплоємності води та масла, кДж/(кг К),

T_пр.в, T_м – перепади температур прісної води та масла на вході та виході відповідного теплообмінного апарату, в обох випадках T приймається 15...20 градусів.

Втрати теплоти з прісною водою складають 8...14 %, з маслом – 3.5...7 % від кількості теплоти, що виділилася при спалюванні палива, в теплових двигунах.

Q_пр.в = 0,085 = 0,085·2264 = 192 кВт

Q_м =0,04 = 0,04·2264 = 91 кВт

Зробимо перевірку рівняння теплового балансу для ДВЗ, що приводить електрогенератор (верхні індексі "ДГ" опущені)

Q_пал = N_e + Q_г + Q_нп + Q_пр.в + Q_м, + Q_зал,

2264 = 850 + 685 + 288 + 192 + 91 + 45

Нев’язка балансу складає 0,05 %, припустимий небаланс ± 0,5 %.

Потужність електрогенератора

= 850 · 0,95 = 810 кВт.

7.6. Ходовий режим

Згідно з таблиці режимів роботи СЕУ на ходовому режимі працюють ГД, ДК, ОУ та ВГ.

Потужність ГД передається через муфту до суднової передачі і далі розподіляється на два споживача: електрогенератор та через валопровід на рушій, де теж існує втрати вже механічної енергії, що переходять в теплову.

Для вироблення 1500 кВт електроенергії до валогенератора треба підвести

кВт

Втрати енергії в мультиплікаторі Q_мп = 16 кВт; в електрогенераторі - Q_ег = 79 кВт.

Механічна енергія, що підводиться до передачі:

== 9800 - 1595 = 8205 кВт

Втрати енергії на судновій передачі

Q_п = ·(1- η_п) = 8205·(1-0,98) = 164 кВт

Енергія, що подається до суднового валопроводу

= 8205 – 164 = 8041 кВт

Втрати енергії на валопроводі

Q_вп= · (1- η_вп) = 8041· (1-0,99) = 80 кВт.

До рушія підводиться потужність N_вп

= 8041 – 80 = 7961 кВт

Втрати енергії на рушії (Q_р) визначаються величиною пропульсивного коефіцієнту . При η = 0,7 вони складають величину

Q_гв= 0,3 · 7961 = 2288 кВт.

Потужність, що перетворюється на упор, N_гв = N_R є тим самим корисним ефектом ПК, що має місце в результаті спалювання палива в головному двигуні.

= 7961 – 2288 = 5573 кВт.

ККД пропульсивного комплексу визначимо

Коефіцієнт використання теплоти в СЕУ на ходовому режимі

Коефіцієнт корисної дії СЕУ на ходовому режимі