книги из ГПНТБ / Помухин, В. П. Дизельные установки, механизмы и оборудование промысловых судов

учитывать особенности режимов работы добывающих судов: несов­ падение пиковых нагрузок на винт и другие потребители. Поэтому наиболее перспективными следует считать энергетические установки с отбором мощности.

Планами судостроения на 1971— 1975 гг. предполагается значи­ тельное расширение использования дизель-редукторных установок.

Анализ развития энергетических установок крупнотоннажных добывающих судов, построенных в период 1967— 1970 гг. в передо­ вых капиталистических странах, свидетельствует о том, что из общего количества вступивших в эксплуатацию судов 45% имели дизельные установки с прямой передачей на винт, 45% — дизельредукторные установки и немногим более 6 % — дизель-электриче- ские. При сравнении этих данных с данными предшествующих лет видно, что для добывающих судов ФРГ, Испании, Италии, Франции характерно расширение области применения дизель-редукторных энергетических установок с использованием среднеоборотных дизе­ лей и двигателей повышенной быстроходности и сокращение исполь­ зования дизельных установок с прямой передачей на винт.

Предварительные проработки по определению перспективных типов двигателей для рыбопромысловых судов показывают, что в период 1975— 1980 гг. наибольшее распространение получат сред­ необоротные двигатели с частотой вращения 400—750 об/мин и средней скоростью поршня 6—9 м/с. При этом предусматривается

ГЛАВА II

•

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ДИЗЕЛЬНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

§ 5

Дизельны е установки с прямой передачей

Установки с прямой (непосредственной) передачей на винт яв­ ляются наиболее распространенными и применяются на всех типах промысловых, добывающих и транспортных судов (СРТ-300, СРТ-400, РР, СРТР, БМРТ, ППР типа «Грумант», «Рембрандт» и др.).

На рис. 4 приведена схема энергетической установки СРТР типа «Океан». Она выполнена по типу установок обычных транспорт­ ных судов средней и малой мощности и не содержит каких-либо специальных элементов, присущих промысловым судам.

21

Весьма распространенной, также близкой по типу к установкам транспортных судов, но отличающейся компоновкой электростанции, является дизельная установка БМРТ. Схема такой установки с пря­ мой передачей на винт (БМРТ типа «Лесков») представлена на рис. 5. Главный двигатель — дизель фирмы Зульцер мощностью 1765 кВт (2400 л. с.) при частоте вращения 225 об/мин, восьмицилинд­ ровый, двухтактный, тронковый, реверсивный, с петлевой про­ дувкой, без наддува. Дизель охлаждается пресной водой, поршни — маслом.

Двигатель работает на винт регулируемого шага. При изменении угла установки лопастей винта частота вращения главного двигателя автоматически изменяется, чем достигается оптимальный момент на валу при наименьшем удельном расходе топлива и исключается возможность перегрузки двигателя.

Судовая электросеть — двухпроводная, ток — постоянный на­ пряжением 230 В. Источниками электроэнергии служат четыре дизель-генератора мощностью по 250 кВт, приводимые в действие дизелями типа 6ВАН-22 мощностью 276 кВт при 500 об/мин. Двига­ тели производства ПНР, выпускаемые по лицензии фирмы Зульцер.

Пар для судовых и производственных нужд обеспечивается вер­ тикальным водотрубным вспомогательным котлом, работающим на жидком топливе. Паропроизводительность котла 4000 кг/ч при давле­ нии 687 кПа (7 кгс/см2).

В состав энергетической установки входят два испарителя про­ изводительностью по 5 т/сут. Как на каждом судне, в машинном отделении установлены вспомогательные механизмы для обслужи­ вания энергетической установки и судовых 'потребителей.

Существенным преимуществом установок с прямой передачей на винт является их надежность и относительная простота, так как энергия на винт передается с помощью жесткого валопровода, кото­ рый при правильной эксплуатации не требует специального ухода или частых ремонтов. Благодаря этим качествам суда, оснащенные такими установками, характеризуются минимальными затратами внеэксплуатационного времени, а следовательно, имеют высокие эксплуатационно-экономические показатели.

В то же время длительная эксплуатация позволила обнаружить, что данный тип установок в сочетании с обычным гребным винтом фиксированного шага имеет ряд существенных недостатков. Основ­ ные из них: сравнительно плохая маневренность (сложность и дли­ тельность пуска, остановки и реверсирования), а также неэкономич­ ность работы на частичных и переменных режимах. Эти обстоятель­ ства, приобретающие серьезное значение для судов рыболовного флота, заставили перейти к использованию винтов регулируемого шага в установках с прямой передачей.

Применение ВРЩ одновременно решило и другую проблему: появилась возможность эффективного отбора мощности от главного

двигателя,

23

Установки с прямой передачей и отбором мощности еще не нашли широкого распространения, но являются безусловно перспектив­ ными. Примером может служить установка траулера «АтлантикСупер», где генератор встроен в линию вала и вращается вместе с ним.

Рис. 5. Схема дизельной установки БМРТ типа «Лесков».

/ — главный двигатель Зуль-

цер 8TD-48; 2 — дизель-

генератор мощностью 250

сос забортной охлаждающей

пресной воды дизель-гене­ раторов; 7 — холодильник пресной воды; 8 — резерв­ ный охлаждающий насос главного двигателя; 9 — насос охлаждающей заборт­ ной воды главного двига­

сепаратор смазочного масла; 12 — сепаратор дизельного топлива; 13 — насос пневмо­ цистерны; 14 — пневмоцис­ терна; 15 — паровой котел типа VX 5/IIS; 16 — осуши­ тельный насос; 17 — пож ар­ ный насос; 18 — балластный насос; 19 — перекачиваю ­ щий насос дизельного топ­

лива; 20 — испаритель.

Низкая частота вращения приводит к увеличению массовых и габа­ ритных характеристик генератора, однако отпадает необходимость в наименее надежном узле отбора мощности — передаче от вала к ге­ нератору.

24

§ 6

Дизель-редукторны е установки

Дизель-редукторные установки отличаются от рассмотренных выше тем, что передача крутящего момента на винт совершается в них через редуктор или реверсредуктор. В установках этого типа применяют двигатели с повышенной частотой вращения. Существует много разновидностей дизель-редукторных установок: одно- и мно­ гомашинные, с двигателями равной или разной мощности; с отбором или без отбора мощности. Разнообразны также конструктивные схемы редукторов; они могут только редуцировать частоту вращения,

1

/

3

Рис. 6. Схема дизель-редукторной энергетической установки.

1 — главный дизель; 2 — дизель-генераторы; 3 — редуктор; 4 — гребной винт.

или наряду с этими суммировать мощность агрегатов на одном валу, или, кроме того, повышать частоту вращения на валу отбора мощ­ ности.

Дизель-редукторные установки нашли широкое применение на стальных траловых ботах (СТБ), малых рыболовных траулерах (МРТ), рыбоморозильных траулерах (РТМ) иностранной постройки и на ряде вспомогательных судов. В последнее время эти установки получают распространение и на транспортных судах.

Схема наиболее простой дизель-редукторной установки с одним главным двигателем без отбора мощности траулера-завода представ­ лена на рис. 6.

Главный двигатель типа 8NZD-72 •—’Двухтактный, тронковый, мощностью 1700 кВт (2300 л. с.) при частоте вращения 221 об/мин, работает через понижающий редуктор на винт фиксированного шага. Для привода генераторов переменного трехфазного тока использовано пять дизелей типа 6NVD-26A мощностью 370 кВт при 750 об/мин. Во время перехода в район промысла и обратно работают два дизеля, при тралении и переработке рыбы •— четыре, а на режимах дрейфа и переработки рыбы — три. Постоянный ток, необходимый для при­ вода траловой лебедки, создается специальным преобразователем.

25

Распределение мощности, потребляемой на основных режимах работы данных судов, показано на рис. 7. Из диаграммы видно, что на одном из основных режимов работы ■— тралении — используется немногим более половины мощности главного двигателя. Дизельгенераторы в большинстве случаев работают со значительной недо­ грузкой.

Примером двухмашинной дизель-редуктор ной установки без отбора мощности может служить установка морского буксира-спа­ сателя, схема машинного отделения которого по­ казана на рис. 8. Главные двигатели — двухтакт­ ные, восьмицилиндровые, мощностью каждый по 1100 кВт (1500 л. с.) при 320 об/мин — работают через реверсредуктор с гидромуфтой на один гребной вал с винтом фиксированного шага. Установка имеет два автономных дизель-генератора мощностью по 100 кВт с приводом от четырехтактных дизелей, один резервный дизель-генератор мощностью 30 кВт и один аварийный агрегат дизель-генератор—ком­

прессор.

Дизель-редукторные установки с дизелями раз­ ной мощности нашли широкое применение в про­ мысловых флотах некоторых западноевропейских стран. Как правило, в таких установках использо­ вались два дизеля одного типа, но с разным числом цилиндров: большой — «отец» и поменьше — «сын». Установки этого типа без отбора мощности рас­ пространения не получили.

§ 7

Дизель-редукторны е установки с отбором мощности

Дизель-редукторные установки с отбором мощ­ ности или, как их часто называют, установки с валогенераторами находят в последнее время широкое распространение и могут быть признаны перспек­ тивным типом установок. Следует сказать, что отбор

мощности осуществлялся еще на паровых судах с обычными греб­ ными винтами. В этом случае генератор размещали либо непосредственно на валу, либо он приводился в действие с помощью специальных передач — муфт и мультипликаторов, причем включение и выключение осуществлялось по мере надоб­ ности. Такого рода устройства применяют и до настоящего вре­ мени на малых рыболовных или средних по мощности судах.

Недостаток подобных схем отбора мощности состоит в том, что они оказываются неработоспособными при снижении частоты вра­ щения главного двигателя. Поэтому навешенные генераторы имели

26

Рис. 8. Машинное отделение буксира-спасателя с дизель-редукторной установкой мощностью 2200 кВт.

19 — фильтр масла; 20 — котлы для отопления; 21 — масляный фильтр; 22 — насос общего назначения; 23 — насос пресной воды; 24 — главные пусковые баллоны; 25 — дизель-гене­ ратор 30 кВт; 26 — дизель-компрессор; 27 — циркуляционный водяной насос; 28 — электро­ компрессор; 29 — пусковой баллон дизель-генератора; 30 — баллоны сжатого воздуха.

27

малую мощность и использовались главным образом для освещения судов при переходах в благоприятной метеорологической обстановке.

В установках с ВРШ изменение хода судна может осуществляться без снижения частоты вращения гребного винта. Поэтому навешенные генераторы могут работать эффективно на всех режимах эксплуата­ ции дизеля. Один из вариантов подобного типа установки, применен­ ный на траулере, спроектированном для экспедиционного лова, приведен на рис. 9.

Главный двигатель работает непосредственно на винт с поворот­ ными лопастями. Для защиты винта и улучшения тяговых качеств судна применена специальная насадка. Непосредственно за главным

Рис. 9. Схема энергетической установки с валогенераторами.

1 — главный двигатель; 2 — дизель-генераторы; 3 — валогенераторы; 4 — винт регулируемого шага.

двигателем установлены два валогенератора постоянного и переменного тока. Валогенератор переменного тока обеспечивает питание всей судовой сети, за исключением траловой лебедки, в любом режиме эксплуатации.

Валогенератор постоянного тока осуществляет питание током траловой лебедки. Оба генератора с помощью специальной клино­ ременной передачи получают вращение от гребного вала. Наличие двух валогенераторов позволяет более целесообразно использовать мощность главного двигателя. В частности, при выборке трала, когда двигатель работает на неэкономичных частичных нагрузках, подключение генератора постоянного тока улучшает его рабочие параметры и исключает необходимость включения дополнительного дизель-генератора. Кроме главного энергетического агрегата в ма­ шинном отделении установлены два дизель-генератор а, которые включаются только при остановке главного двигателя или при выходе из строя генератора переменного тока.

Управление шагом гребного винта осуществляется с мостика. Для предотвращения перегрузки главного двигателя предусмот­ рено автоматическое уменьшение шага винта при превышении допу­ стимого момента на главном двигателе.

На рис. 10 показана схема дизель-редукторной установки с отбо­ ром мощности, основу которой составляют два дизеля— «отец» и «сын».

28

Установка состоит из главного двигателя мощностью 676 кВт при частоте вращения 333 об/мин и дизеля мощностью 368 кВт при 375 об/мин. При свободном ходе судна дизели «отец» и «сын»

Рис. 10. Энергетическая установка типа «отец» и «сын».

1 — гребной винт; 2 — редуктор и гидравлические муфты; 3 — гене­ ратор траловых лебедок; 4 — дизель-генераторы; 5 — дизель «сын»; 6 — дизель «отец».

работают через гидромуфты на редуктор, который снижает частоту вращения до 116 об/мин. Между дизелем «сын» и редуктором установ­ лен генератор постоянного тока, который при свободном ходе судна

Рис. 11. Энергетическая установка траулеров типа «Тропик».

работает вхолостую. Гребной вал работает на винт с фиксированным шагом.

При тралении на гребной винт включается только двигатель «отец». Дизель «сын» отключается от редуктора и работает на генера­ тор, создавая питание привода траловой лебедки.

29

Примерами установки с отбором мощности и двумя одинаковыми двигателями могут служить установки РТМ типа «Тропик» (рис. 11)

итипа «Атлантик» (рис. 12).

Вустановке РТМ «Атлантик» двигатели 8NVD-48.2AU мощностью 852 кВт работают на ВРШ через индукционные муфты и редуктор.

Кредуктору последовательно присоединены валогенератор перемен­ ного трехфазного тока, работающий на судовую сеть, и генератор постоянного тока, работающий на промысловые механизмы. В состав судовой электростанции, кроме того, входят четыре дизель-генера­ тора по 320 кВА, аварийный дизель-генератор 50 кВА, распредели­ тельные устройства, аппаратура и сети.

Рис. 12. Энергетическая установка траулеров типа «Атлантик».

1 — главный двигатель; 2 — редуктор; 3 — валогенераторы; 4 — дизельгенераторы; 5 — ВРШ.

Валогенератор, или валомашина трехфазного тока, — синхронная, оборудована системой самовозбуждения и. автоматической регули­ ровкой напряжения (АРН), соединена с редуктором эластичной ку­ лачковой муфтой и в зависимости от необходимости может быть использована в следующих функциях: для работы на судовую сеть, в качестве синхронного двигателя для работы через редуктор на ВРШ с целью увеличения мощности гребной установки, а также в роли резервного привода валомашины постоянного тока.

Валогенератор, или валомашина постоянного тока, представля­ ющая собой шунтовой генератор независимого возбуждения, служит для питания электродвигателей ваерных лебедок и соединена с валогенератором переменного тока электромагнитной фрикционной муф­ той. В обычных условиях эксплуатации приводом валогенератор а постоянного тока является главная энергетическая установка. При выключении главных двигателей приводом валогенератор а может служить валогенератор трехфазного тока, который в этом случае

отсоединяется от редуктора и работает в качестве синхронного дви­ гателя.

30