ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МОРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА им. адмирала С.О. Макарова»

Институт водного транспорта

Кафедра теории и конструкции судовых двигателей внутреннего сгорания

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: "Судовые электроэнергетические комплексы"

на тему:

"Модернизация судна, путём замены энергетической установки"

Выполнил:

студент 3 курса группы СМ-31

Орлов Ярослав

Преподователь:

Макарьев Евгений Васильевич

Санкт-Петербург

2022

Оглавление

Введение

Судовая энергетическая установка оказывает существенное влияние на технико-экономические показатели и конструктивное исполнение судна. Тип установки, ее местоположение в корпусе определяет архитектуру судна, водоизмещение, остойчивости и другие характеристики судна в целом.

В настоящее время, в условиях нарастающего дефицита энергетических ресурсов и роста цен на нефтяные топлива дизельные энергетические установки укрепляют свои позиции для использования на всех типах судов. Атомная судовая энергетическая установка сохраняет привлекательность лишь для ледоколов.

Целями курсового проектирования являются:

- углубление и закрепление теоретических знаний по судовым энергетическим установкам (СЭУ);

- приобретение навыков по применению теоретических знании для решения конкретных инженерных задач по совершенствованию СЭУ.

Задачами курсового проектирования являются:

- углубленное изучение структуры и параметров элементов одной из наиболее распространенных на речных судах дизельной энергетической установки;

- приобретение навыков по обоснованию, выбору, расчету и компоновке механизмов и оборудования СЭУ, работы с нормативной, технической и справочной литературой, а также по разработке проектно-конструкторской документации

1. Анализ показателей судна и его энергетической установки

Таблица 1

Характеристика судна

№ п/п	Параметры, единицы измерения	Численные значения
1	Класс	Р1,2 (лед 40) А
2	Размерения корпуса, м: длина ширина	34,995 8,5
3	Водоизмещение, т	300
4	Грузоподъемность, т	16,5
5	Пассажировместимость, чел.	50
6	Мощность, кВт	148
7	Осадка,м	0,75
8	Скорость в полном грузу, км/ч	14,8
10	Число мест для экипажа	3
11	Автономность, сут.	2
12	Тип движителя	ВФШ
13	Количество движителей	2
14	Диаметр винта, м	0,75
15	Габариты машинного отделения, м: длина ширина	4,86
		6,56

Таблица 2

№ п/п	Элементы ЭУ и их параметры, единицы измерения	Численные значения
1 2 3 4	ГЛАВНЫЕ ДВИГАТЕЛИ: количество марка номинальная эффективная мощность, кВт номинальная частота вращения коленчатого вала, мин род топлива удельный эффективный расход, кг/кВт·ч: топлива масла ГЛАВНАЯ ПЕРЕДАЧА МОЩНОСТИ: тип передаточное отношение СУДОВАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ: количество дизель-генераторов марка дизель-генератора номинальная эффективная мощность, кВт номинальная частота вращения коленчатого вала, об/мин удельный эффективный расход топлива, кг/кВт·ч марка валогенератора КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА: марка автономного котла (тип) количество теплопроизводительность, кДж/ч расход топлива, кг/ч	2 6НВД26А-2 148 750 дизель 0,22 0,0014 Редукторная 2 ДГ-50/1 30 1500 0,269 ДСГ-31/4 КОАВ-68 1 285600 8,2

На основе данных таблиц 1 и 2 выполняется расчет показателей установки судна (табл.3):

• эффективной мощности главной ЭУ

Р_у = х·Р_е=2*148=296 кВт

где х– количество главных двигателей ЭУ, 2;

Р_е – номинальная аффективная мощность главного двигателя ЭУ, 148 кВт;

• энергооснащенности судна

где Q – водоизмещение судна в полном грузу, 300 т;

• энергонасыщенности по отношению к:

длине машинного отделения

площади машинного отделения

f_p = (Р_у+ x_b· P_eb)/S_МО=356/31,88=11,17кВт/м²,

где x_b=2– количество вспомогательных двигателей,

P_eb=30 кВт– мощность вспомогательного двигателя;

L_МО=4,86м и S_МО=31,88м² – длина и площадь машинного отделения, которые определяются путем масштабирования размеров машинного отделения с разреза судна по твиндечной палубе;

• энергоёмкости работы судна е:

е = 3600Р_у/(M_п·V), кДж/т·км,

где M_п=G для сухогрузных судов и танкеров,

где G – грузоподъёмность , 16,5т;

M_п=П для пассажирских судов, где П – пассажировместимость, 50 пас;

V – скорость судна в полном грузу (для буксиров с составом), 14,82 км/ч;

• абсолютного коэффициента полезного действия (КПД) судовой установки η_у;

,

где P_eb – мощность вспомогательного двигателя, кВт;

x_к – количество автономных (вспомогательных) котлов;

Q_п= Q_oт+ Q_сб – расход теплоты на бытовые нужды пассажиров.

Расход теплоты на отопление помещений Q_oт в кДж/ч различных типов судов производится по следующим зависимостям:

для пассажирских судов

Q_oт=1250(6,5n_эк+5n_пас)=1250(6,5*3+5*50)=336875 кДж/ч.

где n_эк и n_пас – число членов экипажа и пассажиров, чел.

n_эк=3 чел.

n_пас=50 чел.

Расход теплоты на санитарно-бытовые нужды Q_сб в кДж/ч находится по выражению:

Q_сб=(n_эк+n_пас)(q_вм+q_вп)=(3+50)(1250+380)=86390 кДж/ч,

где q_вм – удельный расход теплоты на приготовление горячей мытъевой воды, принимаемый равным для пассажирских судов 1250÷1670 кДж/чел ·ч;

q_вп – удельный расход теплоты на приготовление кипяченой питьевой воды, принимаемый равным для пассажирских судов 380÷395 кДж/чел.·ч.

Q_п= Q_oт+ Q_сб=336875+86390=423265 кДж/чел.*ч

B, В_b, В_к – расход топлива в кг/ч главного и вспомогательного двигателей, автономного котла (приложение 8);

Q_н, Q_нb, Q_нк – низшая удельная теплота сгорания топлива в кДж/кг главного и вспомогательного двигателей, автономного котла;

Q_н=42500 кДж/кг – для дизельного топлива;

Q_н=42000 кДж/кг – для моторного топлива;

B=b_e·P_e, где b_e – удельный эффективный расход топлива главного двигателя, кг/кВт·ч;

B=b_e·P_e=0,22*148=32,56 кг/кВт·ч

B_b=b_eb·P_eb, где b_eb – удельный эффективный расход топлива вспомогательного двигателя, кг/кВт·ч;

кг/кВт·ч

В_к=Q_к/(η_к·Q_нк), где η_к=0,7÷0,85 – КПД вспомогательного автономного котла, Q_к – теплопроизводительность вспомогательного котла=285600

;

• эффективного КПД установки η_эу:

где Р_в и P_eb – мощность валогенератора и вспомогательного двигателя, кВт;

Q_н и Q_нb – низшая удельная теплота сгорания топлива, применяемого главным и вспомогательным двигателями, кДж/кг;

x_b, x_к, x_в, x_y и x_д – количество вспомогательных двигателей, автономных котлов, валогенераторов, утилизационных котлов и других устройств, использующих теплоту отработавших газов и охлаждающей воды;

Q_к, Q_y и Q_др – теплопроизводительность вспомогательного автономного, утилизационного котла и других механизмов и устройств, использующих теплоту отработавших газов и охлаждающей воды, кДж/ч;

• КПД судового пропульсивного комплекса η_ск:

η_ск=η_e·η_п·η_в·η_пр=3600·η_п·η_в·η_пр/(Q_н·b_e)

где η_e - эффективный КПД главного двигателя;

η_e=3600/(Q_н·b_e),

η_п - КПД главной передачи установки, принимаемый равным для прямой передами 0,98÷0,99, редукторной – 0,97÷0,98, с реверсивной муфтой – 0,97÷0,98, реверс-редукторной – 0,96÷0,97, электрической на переменном токе 0,90÷0,92, электрической на постоянном токе – 0,85÷0,87, гидро­динамической - 0,85÷0,92;

η_в и η_пр - КПД валопровода (η_в=0,98÷0,99) и пропульсивный КПД движителя (для гребных винтов речных судов η_пр=0,5÷0,6, а для водомета η_пр =0,3÷0,45).

Принимаем η_п =0,98; η_в=0,98 и η_пр=0,5

η_ск=η_e·η_п·η_в·η_пр=3600·η_п·η_в·η_пр/(Q_н·b_e)

- КПД энергетического комплекса η_эк:

где η_eb и η_г – эффективный КПД вспомогательного двигателя и КПД электрогенератора, η_г=0,7÷0,8.

Принимаем η_г=0,7

Таблица 3

Показатели энергетической установки судна

№ п/п	Элементы ЭУ и их параметры, единицы измерения	Численные значения
1	Эффективная мощность главной ЭУ, кВт	296
2	Энергооснащенность, кВт/т	0,98
3	Энергонасыщенность по отношению к:
	длине МО, кВт/м площади МО, кВт/м2	73,25
		11,17
4	Энергоемкость работы судна, кДж/т*км (кДж/пас*км)	5795,8
5	Абсолютный КПД установки	0,44
6	Эффективный КПД установки	0,27
7	КПД судового комплекса	0,18
8	КПД энергетического комплекса	0,48