книги из ГПНТБ / Эпельман Т.Е. Судовые теплоэнергетические установки и их оборудование учеб. пособие

пературы масла производится терморегулятором 7, направляющим часть забортной воды мимо маслоохладителя.

На современных судах с Д У схемы систем охлаждения разли­ чаются главным образом в зависимости от используемой для охла­ ждения поршней и форсунок охлаждающей среды и от характера связи систем охлаждения главных и вспомогательных двигателей.

По способу охлаждения поршней и форсунок различают следую­ щие три варианта схем охлаждающих систем. В одном варианте ци­ линдры, поршни и форсунки двигателей охлаждаются пресной водой;

По характеру связи систем охлаждения главных и вспомогатель­ ных двигателей используются следующие основные варианты схем: система охлаждения вспомогательных двигателей автономная, т. е. каждый двигатель имеет собственные навешенные насосы и тепло­ обменники; система охлаждения главных и вспомогательных дви­

чается также стояночный насос меньшей производительности, обслу­ живающий вспомогательные двигатели на стоянке.

На судах применяют много комбинированных вариантов систем охлаждения ДУ. В частности, в некоторых из них, несмотря на объ­ единение систем охлаждения главных и вспомогательных двигателей, сохраняются навешенные насосы и теплообменники. Это позволяет

240

на стоянке применить автономную систему охлаждения вспомога­ тельных двигателей.

Каждому из вариантов систем охлаждения свойственны свои осо­ бенности, отражающиеся на эксплуатационной надежности и ком­ плектации оборудования систем.

Элементы оборудования систем охлаждения. В качестве насосов забортной и пресной воды применяют почти исключительно центро­ бежные насосы, а в случае очень большой производительности —• осевые насосы. Благодаря непосредственному соединению насосов с электродвигателями (или турбоприводом) можно упростить кон­ струкцию и управление насосным агрегатом, уменьшить его габарит, массу и стоимость. Особенно удобны насосы с вертикальными ва­ лами, допускающие расположение насоса и присоединяемых к нему труб под настилом машинного пола, что улучшает обитаемость ма­ шинного отделения.

Условия работы насосов в судовых системах охлаждения — рас­ положение ниже уровня ватерлинии, сравнительно большие произ­ водительности и малые противодавления — позволяют эффективно использовать преимущества и игнорировать недостатки, присущие насосам этих типов. Охлаждающие насосы в установках всех типов, как правило, имеют электропривод. Водоохладители обычно труб­ чатого типа.

Если забортная вода охлаждает не только пресную воду, но и масло, то в установках малой и средней мощности оба холодильника часто располагают в одном корпусе. В этом случае холодильник состоит из двух секций: водомасляной и водо-водяной. Забортная вода движется через обе секции последовательно полным потоком, проходя внутри трубок. Масло и пресная вода движутся между труб­ ками. Количества масла и воды, протекающие через секции холо­ дильника, регулируются термостатами, установленными на патруб­ ках, прикрепленных к корпусу холодильника.

В последнее время нередки случаи использования холодильников пластинчатого типа в связи с их компактностью. Совершенствование конструкции и технологии изготовления таких теплообменных аппа­

В ПТУ количество тепла, уносимого охлаждающей водой из кон­ денсатора, определяется по приведенной ранее формуле (35). В ди­ зельных установках

где aw — коэффициент, учитывающий потери тепла с охлаждающей водой; по данным тепловых балансов, значение aw лежит в пределах 0,2—0,35 для малооборотных дизелей и 0,15— 0,20 — для высокооборотных.

Допускаемые разности температур At зависят от специфических условий работы охлаждаемого объекта. Например, в проточных си­

§ 41

Системы сжатого воздуха

Сжатый воздух является основным источником энергии для пуска и реверсирования дизелей. Кроме того, сжатый воздух используется для подачи сигналов при помощи тифонов и сирен, привода поршневых насосов, обслуживающих парогенера­ торы при разводке паров, продувания кингстонов, обдувки деталей после промывки, привода пневматических инструментов, создания давления в пневматических цистернах и т. д. На промысловых судах сжатый воздух используют для технологических нужд (например, для закачки китовых туш); на кораблях — для специальных целей. Иногда обеспечение воздухом, необходимым для технологических и специальных целей, становится основным назначением системы сжатого воздуха на судне.

и выше. Соответственно различают воздухохранители и воздухо­ проводы.

Давление воздуха, используемого для пуска дизелей и других надобностей, определяется в основном условиями наиболее экономич­ ного его расходования. Согласно опытным данным, целесообразное давление воздуха для пуска дизелей тихоходных и средней быстро­ ходности составляет 3,0—2,0 МН/м2 , быстроходных 5,0—6,0 МН/м2 , для подачи сигналов 0,8—1,0 МН/м2 , для пневматических инстру­ ментов 0,6—0,8 МН/м2 и для продувания кингстонов 0,3—0,5 МН/м2 .

Принципиальные схемы систем. Системы сжатого воздуха ком­ плектуют компрессорами (основными, подкачивающими, первич­ ными), воздухохранителями — баллонами (для главных и вспомо­ гательных двигателей, а также для хозяйственных, технологических и других нужд), устройствами, приборами и арматурой, обеспечи­ вающими нормальное действие системы.

242

В зависимости от принципа комплектования принципиальные схемы систем сжатого воздуха могут отличаться большей или мень­ шей сложностью. В. В. Маслов [38] подразделяет системы сжатого воздуха в установках с малооборотными дизелями на три основные группы. В системах первой группы (рис. 158, б) каждый потребитель сжатого воздуха имеет свои баллоны и трубопроводы, что удобно, но усложняет систему. Системы второй группы (рис. 158, а) харак­ теризуются использованием емкости баллонов главных двигателей для удовлетворения всех потребителей. В таком варианте схема си­ стемы упрощается, несмотря на необходимость в редукционных устройствах на трубопроводах, подводящих воздух к потребителю. В системах третьей группы, наиболее сложных (рис. 158, в), преду­ сматривается возможность использования воздуха из баллонов глав­ ного двигателя и непосредственно от компрессоров. Количество и производительность главных компрессоров во всех вариантах должны соответствовать Правилам Регистра СССР.

Для рационального расходования моторесурса основных ком­ прессоров большой производительности в системах сжатого воздуха часто имеется подкачивающий компрессор меньшей производитель­ ности, основное назначение которого подкачивать воздух в баллоны хозяйственных нужд и тифона. Применение подкачивающих ком­ прессоров с небольшой потребляемой мощностью облегчает автома­ тизацию их пуска и предотвращает резкое падение напряжения в судовой сети, неизбежное при пуске основных компрессоров боль­ шой производительности. Кроме того, иногда в машинном отделении устанавливают первичные компрессоры малой производительности для первоначальной ручной подкачки воздуха в баллон вспомога­ тельного двигателя самой малой мощности.

Необходимое количество пусковых баллонов зависит от емкости каждого из них, принятого давления воздуха при хранении и по­ требного по Правилам Регистра СССР запаса воздуха. Из сообра­ жений надежности число пусковых баллонов (или групп баллонов) главных двигателей принимают не менее двух.

Запас сжатого воздуха во всех баллонах, предназначенный для пуска и реверсирования главных двигателей, должен обеспечить не менее 12 пусков попеременно на передний и задний ход каждого дви­ гателя, подготовленного к действию. Общий запас сжатого воздуха для пуска главных нереверсивных двигателей и главных дизельгенераторов должен быть достаточным для шести пусков двигателя наибольшей мощности из установленных, а при наличии более двух двигателей — не менее чем для трех пусков каждого двигателя, под­ готовленного к действию.

Емкость пускового баллона вспомогательных дизелей должна быть рассчитана на запас сжатого воздуха, необходимый для шести пусков одного двигателя наибольшей мощности. Систему сжатого воз­ духа обычно проектируют так, что имеется возможность пуска вспо­ могательных двигателей воздухом из баллонов главных двигателей.

При пуске дизелей желательно использовать воздух из баллонов, в которых он хранится при пусковом давлении, так как это ослабляет

вредное влияние охлаждения воздуха при его расширении в пуско­ вой системе двигателя. Если для пуска используется воздух из бал­ лонов более высокого давления, то давление воздуха снижают до пускового при помощи редукционных устройств.

Правила Регистра СССР разрешают использование воздуха, хра­ нящегося в одном пусковом баллоне (или одной группе баллонов) главных дизелей для подачи сигналов и для хозяйственных нужд. Если при этом предусматривается автоматическая подкачка воздуха в этот баллон (или группу баллонов), то их емкость можно не уве­ личивать. В противном случае емкость пускового баллона (или группы баллонов) должна быть увеличена в соответствии с указа­ ниями Правил. Отдельный баллон для хозяйственных нужд уста­ навливают только при большой потребности в воздухе низкого дав­ ления. Для тифонов и сирен иногда используют специальные бал­ лоны сравнительно небольшой емкости.

На рис. 159 приведена схема системы сжатого воздуха, укомплек­ тованной по принципу схемы первой группы, дизель-электрической установки. В машинном отделении расположены два электрокомпрес­ сора, два пусковых баллона для двух главных двигателей и два пусковых баллона для трех вспомогательных двигателей. Тифоны, продувание кингстонов, привод пневматических инструментов и т. п. обслуживаются отдельными баллонами. Для дистанционного управ­ ления главным двигателем также установлен отдельный баллон не­ большой емкости. Наполнение любого из баллонов может быть про­ изведено любым компрессором.

Пуск главных дизель-генераторов производится воздухом, имею­ щим давление 1,8 МН/м2 , пуск вспомогательных двигателей — возду­ хом, имеющим давление 3,0 МН/м2 . На пусковом трубопроводе глав­ ных двигателей установлен редукционный клапан (3,0/1,8 МН/м2 ), на трубе от компрессоров к баллону для тифонов — редукционный клапан (3,0/1,0 МН/м2 ), а на трубопроводе продувания кингстонов — редукционный клапан (1,0/0,3 МН/м2 ). На всех баллонах имеются предохранительные клапаны, манометры, клапаны продувания,

атакже клапаны для наполнения и расходования воздуха.

ВПТУ и ГТУ система сжатого воздуха используется в основном для хозяйственных нужд.

На рис. 160 приведена схема системы сжатого воздуха сухогруз­ ного судна с ПТУ. В помещении судовой мастерской установлен элек­ трокомпрессор 4 производительностью 26 м3 /ч и давлением 6,0 МН/м2 . Такое 'давление используют только при пуске аварийного дизельгенератора /, для чего воздух подкачивают в его пусковой баллон 2. Баллон 7 наполняют воздухом до давления 1,0 МН/м2 через редук­ ционный клапан (6,0/1,0 МН/м2 ). Воздух низкого давления исполь­ зуют для пневмоинструментов 5 при давлении 0,6 МН/м2 , для про­ дувания кингстонов 8 при давлении 0,3 МН/м2 , для работы пневмоцистерн 3 при давлении 0,3 МН/м2 , для работы пенотушителей 6 при давлении 1,0 МН/м2 .

На рис. 161 приведена схема системы сжатого воздуха в носовом машинном отделении (НМО) газотурбинной установки. В НМО два

245

газотурбинных двигателя и один дизель-генератор. Установку об­ служивает расположенный в НМО электрокомпрессор с рабочим давлением 15,0 МН/м3 , такой же компрессор имеется в кормовом машинном отделении (КМО). Электрокомпрессоры снабжены элек­ троконтактными манометрами для автоматического пуска и оста­ новки. Сжатый воздух хранится в баллонах при давлении 15,0 МН/м2 . Давление снижается при помощи редукционных клапанов до 1,6 МН/м2 для тифона и до 0,5 МН/м2 для хозяйственных нужд. Приемно-расходные магистрали баллонов и компрессоров НМО и КМО соединены, благодаря чему наполнение баллонов обоих отде­ лений можно производить любым электрокомпрессором.

8

Рис. 160. Схема системы сжатого воздуха сухогрузного судна с ПТУ.

Элементы оборудования систем. Из существующих типов ком­ прессоров единственно целесообразным при указанных параметрах воздуха и требующихся в установках производительностях является поршневой многоступенчатый компрессор.

Выбор числа ступеней сжатия связан с допустимым повышением температуры воздуха при сжатии в одной ступени компрессора.

пятиступенчатые компрессоры с охлаждением воздуха после каждой ступени.

Выбор привода компрессора зависит от типа энергетической установки. В ПТУ при наличии у основных механизмов парового привода следует использовать такой же привод компрессоров. В уста­ новках с развитым электрооборудованием применяют электропри­ вод или более экономичный (на 25—30%), но менее удобный дизель­ ный привод. В ДУ применяют компрессоры с электрическим приво-

247

дом и свободнопоршневые дизель-компрессоры, которые характери­ зуются малыми габаритами и массами и высокой экономичностью.

Производительность главных компрессоров и емкость пусковых баллонов, а также требования к приводу компрессоров определяются Правилами Регистра СССР.

Емкость баллонов для других нужд не регламентируется и при­ нимается в зависимости от размеров судна и возможности их раз­ мещения.

§ 42 Системы газоотвода

Система газоотвода служит для отвода в атмосферу газообразных продуктов сгорания топлива из топок парогенераторов, от дизелей и газовых турбин. Отработавшие газы обычно отводят в атмосферу через дымовую трубу и только на малых кораблях от­ работавшие газы дизелей иногда отводят в атмосферу или под воду через борт. Газо- и дымоходы в целях обеспечения техники безопас­ ности должны быть изолированы так, чтобы температура на поверх­ ности изоляции не превышала 50—60° С.

Высокая температура газов вызывает деформацию газоотвода. Если протяженность, сечение и форма участка газоотвода между точками закрепления таковы, что его деформация при нагревании

248

вызывает значительную напряженность в материале труб или в со­ пряженных с газоотводом деталях установки, то в трубопровод включают эластичные элементы-компенсаторы.

Для уменьшения шумности на газоотводах дизелей устанавливают глушители шума. Для снижения структурного шума выпуска при­ меняется также виброизолированное крепление газоотводов.

Отработавшие газы уносят с собой некоторое количество твердых частиц догорающего топлива (и масла). Они вылетают в атмосферу

допуская их вылета в атмосферу. Эту функцию частично выполняют глушители шума и утилизационные парогенераторы. Однако на судах, перевозящих нефтепродукты, хлопок, лен, джут, и на судах, буксирующих их, в противопожарных целях должны быть установ­ лены специальные искрогасители. Искрогашение считают удовле­ творительным, если из трубы в течение минуты вылетает не более 6—8 искр. Расположение и устройство глушителей и искрогасителей на газоотводе должно быть таково, чтобы их удобно было осматри­ вать, очищать и ремонтировать.

Противопожарные мероприятия для транспортных судов, в част­ ности для нефтеналивных, регламентируются Правилами Регистра

СССР.

Газоходы и дымоходы. В Д У газовыпускной трубопровод выпол­ няется из круглых стальных труб стандартных размеров. Газонепро­ ницаемость стыков достигается установкой между фланцами прокла­ док из паронита. Крепление газоотвода выполняют эластичным при помощи пружинных подвесок, так как направление деформации газо­ отвода точно установить трудно. Упругость и расположение пружин должны быть выбраны так, чтобы масса трубопровода воспринима­ лась пружинами и передавалась ими прочным опорам на корпусе

парогенераторов редко бывает круглой на всем протяжении. Обычно дымоходы нескольких парогенераторов соединяют в один при помощи отводов прямоугольного сечения.

где рг — плотность газов.

На судах в системах газоотвода широко используют простые и надежные сальниковые и линзовые компенсаторы (рис. 162), встраи­ ваемые в газоотвод или дымоход.

Глушители и искрогасители. На рис. 163 показаны схемы актив­ ных и реактивных глушителей. Принцип действия активного глуши­ теля состоит в поглощении энергии звука «активным» сопротивле-

249