Эксплуатация судовых энергетических установок. Методические рекомендации

Содержание

3

ПРЕДИСЛОВИЕ

Курсовая работа по дисциплине «Эксплуатация судовых энергетических

установок» являются важным этапом обучения студентов и направлены:

—на закрепление и расширение теоретических знаний по дисциплине и применение этих знаний на практике;

—на развитие у студентов навыков самостоятельной работы в реальных условиях.

Курсовая работа по дисциплине связана с повышением надежности и улучшением технико-экономических характеристик судовых энергетических установок.

Работа носят комплексный характер, в них предусматривается решение технических и экономических вопросов и разработаны на примере реальных судовых установок.

Порядок оформления отчета по лабораторной работе и его защиты.

Отчет должен содержать краткую теоретическую часть работы, выпол-

ненную самостоятельно, методику исследования, расчеты, анализ результатов и выводы. Результаты исследования должны сопровождаться схемами, эскизами,

графиками и диаграммами. В отчете по курсовой работе должны иметь место краткие выводы, и даны ответы на контрольные вопросы.

В отчете необходимо обосновать способ повышения экономической эф-

фективности работы силовой установки.

Аналитическая часть отчета должна содержать краткую техническую ха-

рактеристику силовой установки судна Технико–экономические результаты курсовой работы включают расчет

экономических показателей силовой установки.

Литература. В список литературы включаются источники, рекомендован-

ные студенту и использованные им в процессе подготовки к проведению работы,

с указанием автора, наименования, издательства, года издания, количества стра-

ниц. Как правило, литература приводится в алфавитном порядке по фамилиям ав-

торов или по начальным буквам технической и нормативной документации.

4

Оформление отчета должно соответствовать требованиям Единой систе-

мы конструкторской документации (ЕСКД) и Единой системы технологической документации (ЕСТД).

Типовые расчеты, в целях ликвидации повторений, оформляются в таб-

личном виде с включением расчетной формулы и количественных характери-

стик каждого учитываемого показателя.

Все формулы, помещаемые в отчет, должны иметь сквозные порядковые номера и расшифровку входящих в них символов.

Текст должен сопровождаться рисунками, схемами, графиками и т.п. По-

мещаемые в тексте отчета таблицы и иллюстративный материал должны иметь раздельную нумерацию.

Данные, на которых основываются расчеты, объяснения, должны иметь ссылки на источник, оформленные в квадратных скобках.

Выводы. Дается характеристика основных показателей, полученных в ре-

зультате выполнения работы.

Руководство курсовыми работами заключается в контроле безопасности и обеспечении надлежащей организации их проведения, которое осуществляется через заведующего кафедрой.

Сроки периодического отчета студентов по выполнению курсовых работ устанавливаются преподавателем.

Преподаватель выдает задание на курсовую работу, руководит порядком ее проведения. Кроме того, он проводит систематические беседы со студентом и дает ему дополнительные консультации, проверяет отчет и дает оценку зна-

ниям студента.

Защите курсовых работ предшествует период подготовки, необходимый для оформления законченного отчета.

5

Курсовая работа

по технической эксплуатации судовых дизельных установок

Обеспечение высокой топливной экономичности СЭУ — одна из важ-

нейших задач, решаемых при постройке судна и комплектации энергетической установки главными и вспомогательными двигателями и механизмами. Важ-

ную роль также отводится рациональному взаимодействию элементов пропуль-

сивного комплекса, судовой электростанции, системам утилизации и приводу вспомогательных механизмов.

Для общего представления о степени экономичности СЭУ вводится по-

нятие КПД энергетической установки и КПД пропульсивной установки (ком-

плекса), определяемые отношением полезной энергии к подведенной. В оценке этих энергий основополагающим положением является разделение технических средств СЭУ по назначению на главные и вспомогательные. Главные дизели обеспечивают движение судна и подводимая к ним энергия выражается произ-

ведением расхода топлива на его теплоту сгорания.

Для транспортных судов характерно также потребление электрической и тепловой энергии на вспомогательные нужды: обслуживание электроустановки и судна в целом. Электрическая энергия вырабатывается дизель-генераторами,

тепловая — вспомогательными паровыми котлами.

Таким образом, общие затраты энергии на установку во время хода судна определяются суммой расходов энергии на главные и вспомогательные потре-

бители.

6

онных (обычных) судов мощность электростанции на ходовом режиме можно определить по формуле:

Р = 6 + 0,0178 Ре кВт,

где Ре — эффективная мощность главных двигателей.

Во всех случаях судовая электростанция должна иметь резервный генератор.

На теплоходах, в зависимости от их назначения, имеется потребность в паре для пожаротушения, топливоподготовки, обогрева балластных танков,

разогрева жидкого груза, хозяйственно-бытовых нужд и т.д. Пар может выраба-

тываться во вспомогательных котлах, отапливаемых жидким топливом, утили-

зационных котлах, использующих тепло отработавших газов двигателей, и в комбинированных котлах.

Рис. 2. Распределение потоков энергии дизельной установки. Потребление электроэнергии на:

1 — движение судна; 2 — общесудовые нужды Потребление пара на: 3 — движение судна; 4 — общесудовые нужды

Производительность утилизационного котла определяется из выражения:

D = B g (cp1 t1 – cp2 t2)/ (i – i п.в.), кг/час

где В — расход топлива на двигатель, отработавшие газы которого ис-

пользуются в утилизационном котле кг/час

g — весовое количество газов, полученных от сгорания 1 кг топлива в двигателе кг/кг

cр1 и cр2 — весовые теплоемкости газов кДж/кг град

8

t1 и t2 — температуры газов на входе и на выходе из котла соответственно, оС i — энтальпия пара в котле кДж/кг

i п.в. – энтальпия питательной воды на входе в котел, кДж/кг

Температура газов на выходе из котла принимается на 40 оС выше темпе-

ратуры пара в котле.

Пополнение запаса пресной воды осуществляется с помощью опресни-

тельных установок, использующих тепловую энергию пара, отработавших га-

зов или охлаждающей воды.

В судовой силовой установке, состоящей из к преобразователей исходной энергии в тепловую, часовой расход энергии равен:

Е исх = Вк Qнк,

где Вк — часовой расход топлива к-го преобразователя

Qнк — теплотворность топлива к-го преобразователя

В общем случае расход энергии судовой силовой установки может быть выражен:

Е исх = b P Qн + D (i –i пв)/ηк ,

где первый член количество исходной энергии, подведенной к дизелям, а

второй — количество энергии, подведенной к паровым котлам: b — удельный расход топлива в двигателе кг/кВт

P — мощность двигателя кВт

D — паропроизводительность котла кг/час

ηк — кпд котла Преобразователи, к которым подводится исходная энергия подразделя-

ются на главные и вспомогательные

Е исх = Ег + Ев

Основная доля δ Ег энергии, подведенной к главным дизелям, расходует-

ся на перемещение судна, а часть (1 –δ) Ег – на общесудовые нужды. В то же время количество энергии, подведенной к вспомогательным преобразователям,

9

часть (1 – δ’)Ев расходуется на общесудовые нужды, а δ’Ев – на приведение в действие механизмов и аппаратов гребной установки.

Таким образом, расход исходной энергии на движение судна равен:

Епу = δЕг + δ’ Едг,

а на общесудовые нужды:

Ес = (1 –δ)Ег + (1 – δ’)Едг.

Если, для обеспечения гребной (пропульсивной) установки расходуется количество электроэнергии Рпу, а на судовые нужды Рс, то коэффициенты про-

порциональности будут:

δ’ = Рпу / (Рд +Рс) = Рпу/Р

(1 – δ’) = Рс /(Рпу + Рс) = Рс/Р

аналогично, коэффициенты пропорциональности для котла будут:

δ” = Dпу/ (Dпу+ Dс) = Dпу/D,

1 - δ”= Dс / Dпу + Dс = Dс/D ,

где Dпу и Dс — расход пара на движение судна и судовые нужды соот-

ветственно В судовой дизельной установке исходная энергия подводится к главным

двигателям (ГД), дизель - генераторам (ДГ) и вспомогательным котлам (ПК),

т.е.:

Е исх = Егд + Е дг + Е пк = be Pe Qн + beг Pдг Qн + Dпк (i – iпв) / ηк

Полезная энергия, выработанная главными двигателями, расходуется только на движение судна (кроме тех случаев, когда имеется валогенера-

тор). Следовательно Егд = Ед

Энергия, подведенная к дизель-генераторам, делиться на израсходован-

ную на движение судна Ед’ = δ’ Eдг и часть, израсходованную на судовые нужды:

Ес' = (1 – δ’)Eдг

Энергия Епк, подведенная к вспомогательному котлу, делится на энер-

гию, затраченную на главный двигатель

10