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

движению воза (тяга на гаке). Полное сопротивление движению, равное сумме R и Z, представлено кривой R + Z = f (v). Если буксирование судна производится при помощи длинного троса, частично погруженного в воду, то необходимо учитывать также сопротивление троса. Для пре­ одоления сопротивления (R + Z)

необходимо создать при бук­ сировании упор Реб, равный сопротивлению.

Отношение

плуатационных скоростей, можно найти положения утяжеленной характеристики и установить допустимый режим работы двигателя

Определение допустимых режимов работы двигателей в парциальном режиме многодвигательной установки

Выше отмечалось, что суммирование мощностей нескольких двигателей на один валопровод возможно как в тур­ бинных, так и в дизельных установках. Так, в ПТУ на валопровод передается энергия корпусов ТВД, ТСД, ТНД, в Д У — энергия нескольких дизелей. Однако парциальная работа двигателей в мно­ годвигательной установке- возможна только в том случае, когда они не связаны рабочим процессом с выведенными из работы. Это, как правило, исключает возможность парциальной работы отдель­ ных корпусов многокорпусных паровых турбин. Ниже рас­ сматриваются условия парциальной работы в многодвигатель­ ной ДУ .

Пусть в установке по рис. 212 выведен из действия один, два или три дизеля. Определим в первом приближении предельно допустимые частоты вращения и мощности дизелей, оставшихся в работе. Для

а потери на линии вала и в передаче отсутствуют; изменение момента и мощности на ступице винта происходит соответственно по квадра­ тичной и кубической зависимостям.

320

рактеристики винта. Если через отметки 0,75; 0,50 и 0,25 провести

работы один, два и три дизеля, то мощность каждого из дизелей, оставшихся в работе на парциальном режиме, соответственно равна 0,88; 0,71 и 0,50 своей номинальной мощности. Поэтому, даже при относительной мощности установки, равной 0,125, относительная

мощность дизеля при п3 = 0,50 равна 0,50, что благоприятно ска­ зывается на экономичности работы установки.

Приведенный метод решения приемлем и при отсутствии ука­ занных выше упрощающих допущений. Для более точного решения рассматриваемой задачи необходимо располагать фактическими ха­ рактеристиками гребного винта, ограничительными характеристи­ ками дизелей и зависимостями, характеризующими изменение ме­ ханических потерь в передаче и валопроводе на различных режимах работы установки.

§ 65

Работа главных двигателей при изменении

Неизбежные в эксплуатации транспортных судов изменения водоизмещения сказываются на работе главных двига­ телей. При уменьшении водоизмещения винтовая характеристика облегчается, в противном случае — утяжеляется. Ориентировочное положение облегченной или утяжеленной винтовой характеристики можно получить, используя зависимость суммарной мощности глав­ ных двигателей установки от водоизмещения судна, выражаемую адмиралтейской формулой

В этом выражении С — адмиралтейский коэффициент, который может быть принят постоянным для рассматриваемого судна при

Полученное выражение позволяет составить таблицу значений мощности при постоянной скорости в зависимости от вероятных значений D/DH, а затем построить облегченную (или утяжеленную) винтовую характеристику.

на глубокой воде и на мелководье. При скоростях хода, соответ­ ствующих значениям у/т/gh < 0,3 (участок I), сопротивление на мелководье отличается от сопротивления на глубокой воде незна­

чительно; при 0,3 < Д_ = 1 (участок II) сопротивление резко

322

изменяется, увеличиваясь в два-три раза в сравнении с сопротивле­ нием на глубокой воде; при о/ - / g h > 1 (участок I I I ) сопротивление на мелководье оказывается меньше, чем на глубокой воде.

При движении с большими скоростями на мелководье наблю­ дается увеличение дифферента на корму, что может вызвать сильное заиление и касание дна. Поэтому при переходе в район мелководья или узкости необходимо соответствующее снижение скорости хода. Большая крутизна кривой сопротивления при плавании на мелкой воде (участок II) обусловливает утяжеление винтовой характеристики

Рис. 213. Влияние мелководья на работу двигателя: а — зависимость сопротивления воды R движению судна от критерия v/V^gh; б — утяжеление винтовой характери­ стики двигателя на мелководье.

1 — R — f (v/^gh) на глубокой воде; 2 — то же на мелководье; 3 — ограничительная харак­ теристика двигателя; 4 — винтовая характеристика двигателя на мелководье; 5 — то же на глубокой воде.

и возможность перегрузки двигателя. Это особенно относится к уста­ новкам, имеющим круто падающие ограничительные характеристики. Допустимые мощность и частота вращения главного двигателя опре­ деляются точкой пересечения ограничительной (в установках с ДВС) или внешней (в установках других типов) и утяжеленной винтовой характеристики двигателя (рис. 213, б).

Утяжеление винтовой характеристики происходит также при обрастании корпуса судна водорослями и животными организмами, особенно интенсивном при плавании в южных широтах, а также

В настоящее время для уменьшения коррозии и обрастания обшивки корпуса судна применяют специальные «необрастающие» краски и другие средства, отпугивающие или умертвляющие морские микроорганизмы. Тем не менее для сохранения приемлемой скорости хода судов требуется регулярное докование их с целью очистки и покраски наружной поверхности обшивки.

указанных процессов характерны быстрое изменение во времени положения органов управления двигателями и перемещение судо­ вой винтовой характеристики.

При страгивании с места главные двигатели в начале работы преодолевают сопротивление, аналогичное сопротивлению на швар­ товном режиме. Поэтому нарастание мощности и частоты вращения

Рис. 214. Характеристики двигателя при страгивании судна: а — при наличии всережимного регулятора; б •— при ручном управлении.

двигателя после пуска приблизительно соответствуют швартовной характеристике vp = О, а при наличии регулятора количественно ограничиваются затяжкой его пружины. Последней на рис. 214, а соответствует регуляторная характеристика 4, являющаяся про­ должением номинальной внешней характеристики 1. Точка а пе­ ресечения швартовной и регуляторной характеристик определяет относительную мощность и частоту вращения двигателя и гребного винта непосредственно после пуска. Через точку а проходит частич­ ная характеристика 2.

По мере работы двигателя инерция судна преодолевается, и оно начинает перемещаться. При этом винтовая характеристика облег­ чается, нагрузка двигателя падает, а частота его вращения увели­ чивается по закону регуляторной характеристики до тех пор, пока не будет Достигнут режим, соответствующий точке Ь на номинальной характеристике Хр = 1.

324

кратным перемещением рукоятки управления с целью уменьшения

ности и частоты вращения двигателя при страгивании судна и руч­ ном управлении. Точка с определяет мощность и частоту вращения двигателя непосредственно после пуска (судно движется с малой скоростью vlt подача рабочего тела — топлива — соответствует частичной характеристике 5). Точка d отмечает мощность и частоту вращения при скорости v2 и переводе рычага управления на мень­ шую подачу рабочего тела (топлива) соответственно частичной ха­

(рис. 215). Так как этот процесс совершается быстро, то изменение мощности и частоты вращения вала двигателя происходит по кри­

жается, а частота вращения увеличивается по закону регуляторной

телей, а потому нежелательного), рукоятка всережимного регуля­ тора устанавливается сразу в положение, соответствующее R2.

продолжает идти по инерции вперед с практически постоянной началь­ ной скоростью v = 1. Мощность и частота вращения вала двига­ теля быстро уменьшаются и, когда кинетическая энергия, отдавае­ мая двигателем гребному винту, станет равной нулю (точка а), винт под влиянием набегающего на него потока начнет работать как во­ дяная турбина. Когда момент гребного винта в турбинном режиме сделается равным моменту сопротивления трущихся пар валопро­ вода и двигателя (точка 6), наступит мгновенное равновесие. По мере движения судна, вследствие постоянно действующего сопротив­ ления воды его движению, скорость судна и частота вращения винта будут уменьшаться.

Так как частота вращения винта уменьшается быстрее, чем ско­

дят пуск дизеля (или подачу пара ТЗХ). Гребной винт начинает вра­ щаться в обратном направлении, препятствуя движению судна впе-

326

У П Р А В Л Е Н И Е И Р Е Г У Л И Р О В А Н И Е С У Д О В Ы Х Э Н Е Р Г Е Т И Ч Е С К И Х У С Т А Н О В О К

Глава XIV

УПРАВЛЕНИЕ И РЕГУЛИРОВАНИЕ ПТУ

§ 67

Регулирование мощности турбоагрегатов

Согласно выражению (33) эффективная мощность турбоагрегата определяется расходом пара, располагаемым тепло-

принимает значения, в каждом случае соответствующие условиям работы турбоагрегата.

Рассмотрим практически осуществляемые способы регулирова­ ния мощности судовых турбоагрегатов.

Сопловое (количественное) регулирование. При таком регули­ ровании сопловой аппарат первой ступени турбины (регулировоч­ ной) выполняется из нескольких групп сопел. На рис. 217, а пока­ зано четыре группы сопел-, три из которых имеют сопловые клапаны 2, управляющие подачей пара. Одна группа не имеет соплового клапана, и пар к соплам этой группы подводится всегда при открытом маневро­ вом клапане / .

Регулирование мощности осуществляется путем изменения числа полностью открытых сопловых клапанов, вследствие чего изменяется степень впуска и расход пара через турбину. Отсюда и название: количественное регулирование.

Если число сопел в группах различно, то количество возможных комбинаций включенных сопел, а следовательно, и режимов работы увеличивается.

При любом числе.полностью открытых сопловых клапанов дав­ ление перед соплами остается примерно постоянным. Примерно постоянным остается и располагаемый теплоперепад в турбине. К. п. д. турбоагрегата при уменьшении расхода пара несколько сни­ жается.

328

При сопловом регулировании мощность турбоагрегата изменяется ступенчато, поэтому в чистом виде такой способ регулирования не может обеспечить плавное изменение скорости судна.

Дроссельное (качественное) регулирование. При дроссельном регулировании сопловые клапаны отсутствуют (рис. 217, б) и изме­ нение мощности достигается различной степенью открытия манев­ рового клапана. Прикрытие клапана приводит к увеличению его гидравлического сопротивления и давление пара за маневровым клапаном падает. Процесс дросселирования пара в клапане изоб­ ражается на i — s диаграмме отрезками изоэнтальпы iQ — const

(рис. 218). Чем больше падение давления в маневровом клапане, тем

нах вспомогательных механизмов небольшой мощности. Примене­ ние этого способа регулирования мощности возможно также в ГТЗА некоторых транспортных судов, совершающих длительные регуляр­ ные рейсы при стабильной близкой к номинальной нагрузке уста­ новки.

Смешанное соплово-дроссельное регулирование. Наиболее часто в ГТЗА транспортных судов применяется смешанное сопловодроссельное регулирование, при котором часть эксплуатационных

329-