книги из ГПНТБ / Соловьев Е.М. Судовые энергетические установки, вспомогательные и промысловые механизмы учеб. пособие
.pdfСудовые! энергетические
установки,
вспомогательные и промысловые механизмы
Е. М. СОЛОВЬЕВ
СУДОВЫЕ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ,
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ И ПРОМЫСЛОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ
Допущено Управлением кадров
иучебных заведений МРХ СССР
вкачестве учебного пособия
для средних специальных учебных заведений, обучающихся по специальности № 1612 «Морское судовождение»
ИЗДАТЕЛЬСТВО «СУДОСТРОЕНИЕ»
Ленинград
УДК 629.12.03-8(07)
С 54
Гос. публичная |
| |
научно-тѳхи.. чсс«ая I |
|
вибліютѳка i.uOP |
I |
® « э е * 'п ;.л р |
» |
ЧИТАЛЬНОГО ЗАДА |
{ |
' ч ч - ш & Г
Книга является учебным пособием по предмету «Судовые силовые установки и вспомогательные механизмы» для средних специальных учебных заведений Министерства рыбного хозяй ства СССР по специальности № 1612 «Морское судовождение».
В пособии изложены основы теплотехники, рассмотрены конструкции и важнейшие вопросы эксплуатации судовых па ровых котлов, судовых паровых и газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания, вспомогательных и рыбопромысловых механизмов, холодильных установок.
Для облегчения изучения программного материала учащи- мися-заочниками в конце каждой главы даны методические указания.
Книга может быть использована также как учебное посо бие по специальности «Промышленное рыболовство».
Рецензенты: инж. Г. Д. АЛЕКСЕЕВ и судомеханическая цикловая комиссия ЛМУ — инж. А. Е. БОГОМОЛЬНЫЙ
Научный редактор канд. техн. наук В. А. КАРПОВИЧ
31804—045
БЗ 88—18—73
048(01)—74
© Издательство «Судостроение», 1974 г.
ПРЕДИСЛОВИЕ
В последние годы флот рыбной промышленности СССР значи тельно вырос и пополнился большим числом современных типов промысловых и перерабатывающих судов с мощными энергетиче скими установками и с высокой степенью общей энерговооружен ности. Возросли мощности главных энергетических установок су дов, в их составе применяются винты регулируемого шага. Механи зирована большая часть производственных процессов добычи и переработки рыбы и других морепродуктов; на судах используется холод; имеется множество вспомогательных механизмов, промыс лового, технологического и другого оборудования. Все это тре бует от плавсостава глубоких знаний по обширному кругу вопро сов, связанных с конструкциями и эксплуатацией судовых механиз мов и оборудования.
На судах флота рыбной промышленности широко внедряются средства автоматизации с передачей функций управления механиз мами энергетической установки судна судоводительскому составу через системы дистанционного управления и контроля с ходового мостика. Важное значение в связи с этим приобретает знание уст ройства и вопросов эксплуатации элементов энергетических уста новок.
В предлагаемом учебном пособии по предмету «Судовые сило вые установки и вспомогательные механизмы» для судоводитель-, ской специальности средних специальных учебных заведений Ми нистерства рыбного хозяйства СССР автор стремился изложить материал с учетом современного состояния и перспектив развития промыслового флота.
Учебное пособие написано в соответствии с действующей учеб ной программой и состоит из трех разделов. В первом разделе для
лучшего понимания |
сущности процессов, происходящих в тепло- |
1* |
3 |
энергетических установках, рассматриваются теоретические основы теплотехники. Типы, конструкции, принцип действия и основные во просы эксплуатации составных частей энергетических установок изложены во втором разделе. Третий раздел освещает вспомога тельные, промысловые механизмы и холодильные установки.
Учебный материал размещен таким образом, что каждый па раграф соответствует одному теоретическому занятию, т. е. двум часам по программе предмета специальности «Морское судовож дение».
Автор выражает признательность инж. Г. Д. Алексееву и стар шему преподавателю Ленинградского мореходного училища Ми нистерства рыбного хозяйства СССР инж. А. Е. Богомольному за ценные и полезные замечания, сделанные при рецензировании ру кописи, а также канд. техн. наук В. А. Карповичу за труд по ее редактированию.
Отзывы о книге просим направлять в адрес издательства «Судо строение»: 191065, Ленинград, ул. Гоголя, 8.
ВВЕДЕНИЕ
Назначение, состав и типы судовых энергетических установок.
Современное рыбопромысловое судно представляет собой сложное техническое сооружение, оснащенное большим количеством разно образных механизмов, устройств и аппаратов.
Для обеспечения движения судна и снабжения всех судовых потребителей электрической, механической энергией, сжатым возду хом, паром и горячей водой служит энергетическая установка.
В состав энергетической установки входят:
I. Генераторы рабочего тела (пара, газа), получаемого при сжигании топлива. В пароэнергетических установках генераторами рабочего тела являются паровые котлы, в газоэнергетических уста новках рабочее тело вырабатывается либо в цилиндре генератора газа, либо в специальном устройстве — камере сгорания.
II.Главные двигатели, преобразующие тепловую энергию рабо чего тела (пара, газа) в механическую работу, используемую для приведения в действие гребного винта или другого движителя судна. К ним относятся двигатели внутреннего сгорания, паровые
игазовые турбины.
III.Вспомогательные механизмы и аппараты, обеспечивающие нормальную работу судовой энергетической установки и вырабаты вающие энергию для производственно-технических и других нужд судна (дизель-генераторы, турбогенераторы, вспомогательные паро вые котлы, насосы, компрессоры, опреснительные установки, теп лообменные аппараты, вентиляторы и т. д.).
IV. Передачи и движители (муфты на линии валопровода, ре дукторы, промежуточные и гребные валы, гребные винты).
Судовая энергетическая установка размещается в специально отведенной для нее части судна — в машинном или машинно-ко тельном отделении. Машинное отделение располагается по длине
судна чаще всего в корме или в районе миделя.
На рис. 1 представлена одна из возможных принципиальных схем современной энергетической установки с дизелем в качестве главного двигателя. В главном двигателе (дизеле) 2 вырабаты вается рабочее тело (в цилиндрах образуются газы от сгорания топлива) и тепловая энергия превращается в. механическую
5
работу (пп. I и II). Вспомогательные механизмы, обслуживающие энергетическую установку (п. III), представлены топливоподающим насосом 1, насосом 7 для подачи воды на охлаждение двигателя, насосом 9, подающим смазочное масло к трущимся деталям, и ком прессором 10, который нагнетает воздух в баллоны 11, откуда он во время пуска поступает в цилиндры двигателя для первоначаль ного раскручивания коленчатого вала. Все насосы и компрессоры приводятся в движение электродвигателями. У энергетических уста новок небольшой мощности эти насосы навешены на двигатель.
Электроэнергия для производственно-технических нужд выра батывается двумя дизель-генераторами 3 и 8. Пар для технологи-
Рис. 1. Схема энергетической установки.
ческих нужд (обработка рыбы) и для отопления выдает вспомо гательный паровой котел 4. Механическая энергия от главного дви гателя через линию валопровода 6, состоящую из нескольких про межуточных и гребного валов, передается на гребной винт 5, в ре зультате вращения которого судно получает движение (п. IV).
Тип энергетической установки и конструкция главного двига теля зависят от мощности установки, назначения судна, условий его использования и т. д.
Промысловый флот характеризуется большим разнообразием энергетических установок. По различным признакам могут быть выделены следующие установки.
П о т и п у д в и г а т е л я : дизельные; пароэнергетические; га зотурбинные.
П о т и п у п е р е д а ч и м о щ н о с т и на г р е б н о й в и н т : с прямой передачей; с реверсредукторной; с редукторной; дизельэлектрические.
П о с х е м е п р о и з в о д с т в а э л е к т р о э н е р г и и : с ав тономной электростанцией; с отбором мощности от главных двига-
6
телей для производства электроэнергии; с единой электроэнергети ческой системой.
В настоящее время в рыбопромысловом флоте наиболее рас пространены дизельные энергетические установки.
Крупнотоннажные транспортные рефрижераторы, плавучие базы, большинство средних и больших траулеров, большие сей неры оборудованы дизельными энергетическими установками с не посредственной прямой передачей мощности на гребной винт и с автономной электростанцией. Мощность главных дизелей этих судов составляет 300—10 000 л. с. Главные двигатели мощностью до 300 л. с., устанавливаемые на'малотоннажных судах (малые и средние сейнеры, малые траулеры и т. д.), выполняются быстро ходными и нереверсивными, т. е. с вращением коленчатого вала только в одну сторону. Поэтому энергетические установки с глав ными дизелями до 300 л. с. для обеспечения заднего хода судна и для снижения частоты вращения, поступающей на винт, оборудуют реверсредукторными передачами.
Рыболовные морозильные траулеры типов «Тропик» и «Атлантик» снабжены дизель-редукторными энергетическими установками с отбором мощности на генераторы и с автономной электростан цией. В таких установках два главных реверсивных двигателя через редуктор работают на один винт.
На отдельных типах судов, где требуется гибкое перераспреде ление энергии на винт и на технологические нужды (например, на производственных рефрижераторах), применяются дизель-элек- трические установки с единой энергетической системой. В этом слу чае быстроходные дизели приводят в движение электрогенераторы, которые в зависимости от режима работы судна могут подавать большую часть электроэнергии либо на гребные электродвигатели, либо на электродвигатели технологических установок.
Паровые энергетические установки с паровыми турбинами на флоте рыбной промышленности не нашли применения. Исключе ние составляют несколько крупнотоннажных судов, в том числе уникальное судно — плавучая база «Восток», построенная в Ле нинграде в 1970 г. Эта база водоизмещением 43400 т, несущая на борту 14 рыбодобывающих судов и два вертолета, имеет двухвальную энергетическую установку, состоящую из двух агрегатов по 13 000 л. с. Каждый агрегат включает в себя паровые турбины и редуктор. Автономная электростанция состоит из турбогенера торов.
Паровые энергетические установки с паровыми машинами на новых судах не устанавливаются и сохранились в основном на ры боловных траулерах постройки прежних лет. Поэтому они в на стоящем пособии не рассматриваются.
В качестве эксперимента в 1967 г. на среднем рыболовном трау лере была применена энергетическая газотурбинная установка.
Общесудовые вспомогательные механизмы. Для обеспечения общесудовых нужд на каждом судне имеются кроме энергетиче ской установки вспомогательные механизмы общесудового назна
7
чения. К ним относятся якорные, швартовные, буксирные и грузоподъемные механизмы, размещаемые на палубе, механизмы ру левого устройства, устанавливаемые в румпельном отделении, и
насосы |
общесудового |
назначения |
(пожарные, |
осушительные |
и т. д.), располагаемые в машинном отделении. |
п р о м ы с л о |
|||
Промысловые суда |
оборудованы |
специальными |
||
в ы м и |
м е х а н и з м а м и , осуществляющими замет и выборку |
орудий лова, а также подъем улова на борт судна. К ним относятся траловые и сейнерные лебедки, сететрясные, неводовыборочные машины, силовые блоки и т. д. Все эти механизмы устанавлива ются на палубе. Кроме того, на борту большинства промысловых судов имеется специальное технологическое и холодильное обору дование, предназначенное для обработки улова и для длительного его хранения. Это рыбопосольные и рыборазделочные машины, обо рудование консервного и рыбомучного производства, холодильные установки и т. д. Размещение данного вида оборудования зависит от типа и назначения судна.
Р А З Д Е Л ПЕРВЫ Й
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ
ГЛАВА I
ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ
§ 1. Основные понятия. Газовые законы. Газовые смеси
Термодинамика и ее задачи. Техническая термодинамика — это наука, занимающаяся изучением физических явлений, связанных с превращением механической энергии в тепловую или наоборот —
тепловой энергии в механическую |
в тепловых машинах. Чтобы |
в тепловом двигателе можно было |
превратить тепловую энергию |
в механическую, нужны носители |
теплоты, которые называются |
р а б о ч и м и т е л а м и . В качестве рабочих тел используются пары |
и газы. Состояние рабочих тел определяется значениями некото рых величин, которые называются параметрами состояния. В тех нической термодинамике рассматриваются три основных параметра состояния рабочего тела, которые поддаются непосредственному измерению: давление, температура и удельный объем. Газ состоит из беспорядочно движущихся молекул вещества. Они «бомбарди руют» стенки сосуда, в котором находится газ. Сила, с которой рабочее тело (газ или пар) воздействует в результате ударов мо
лекул на единицу площади, называется |
д а в л е н и е м . |
(система ин |
|||
В международной системе единиц измерения СИ |
|||||
тернациональная) сила измеряется в |
ньютонах (Н), |
площадь — |
|||
в квадратных метрах (м2). Единицей |
измерения давления р яв |
||||
ляется паскаль |
(Па) — давление, |
вызываемое |
силой, |
распределен |
|
ной равномерно |
на поверхности |
площадью 1 |
м2. В |
связи с тем, |
что единица давления очень мала, применяют единицы, в тысячу или миллион раз более крупные: килопаскаль (кПа) и мегапаскаль
(МПа).
В системе единиц МКХСС (метр, килограмм-сила, секунда) еди ницей измерения давления служит 1 кгс/м2. В практических усло виях вследствие малости этой величины за единицу давления при нимают 1 кгс/см2. Эта величина называется технической атмосфе рой и обозначается ат (1 ат=1 кгс/см2).
Давление окружающего воздуха измеряют в физических ат мосферах, причем одна физическая атмосфера равна давлению
9