Эксплуатация судовых энергетических установок. Методические рекомендации

Ед” = δ” Епк и на энергию,затраченную на судовые нужды

Ес” = (1 – δ”) Епк

Следовательно, суммарный расход исходной энергии на привод гребной установки равен:

Епу = Ед + Ед’ + Ед”,

а на судовые нужды:

Ес = Ес’ + Ес”

Рис 3. Распределение потоков энергии дизельной установки при наличии утилизационного котла.

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

В судовых дизельных установках часть теплоты выпускных газов глав-

ных дизелей обычно отбирается в утилизационном котле и преобразуется в во-

дяной пар давлением 5 10 бар. В зависимости от степени охлаждения газов,

мощности главных двигателей и способа использования пара различают схемы частичной и глубокой утилизации теплоты выхлопных газов.

11

Ед'” = Dук (i – iпв )/ηук

Поэтому, при включении утилизационного котла, на движение судна рас-

ходуется энергия:

Епу = be Pe Qp – Dук (i – iпв )/ηук

Из общего количества пара Dук, часть Dд расходуется на работу гребной установки, а часть Dс — на судовые нужды. Следовательно, из утилизационно-

го тепла на движение судна расходуется:

Ед”’ = Dд/Dук Eук = δ”’ Eук,

а на судовые нужды:

Еc’” = Dс/Dук Eук= (1 – δ”’) Eук

В этом случае расход исходной энергии на работу пропульсивной уста-

новки будет:

Eпу = Eд+ Eд’ + Eд ” + Eд “’,

а на судовые нужды:

Ес = Ес’ + Ес” + Ес”’

\Эквивалентный расход тяжелого топлива:

—на пропульсивную установку

Впу = Епу/ Qнр кг,час

— на судовые нужды

Вс = Ес/Qнр кг/час

Общий расход

В = Впу + Вс кг/час

Стоимость топлива,расходуемого на гребную установку

Цпу = (Егд + Ед”) 106 цтт + Ед’106 цдт руб/час

— на судовые нужды

Цс = Едг(1 – δ’) 106 цдт + Епк(1 – δ”) 106 цдт руб/час

Общпая стоимость на ходу судна:

Цобщ = Цпу + Ц с руб/час

Степень совершенства процесса преобразования и передачи энергии в гребной установке характеризуют также критерии экономичности:

13

удельный расход топлива на гребную установку:

bпу = Bгд/ P кг/кВт

удельный расход тепла на гребную установку:

qпу = Eд/P кДж/кВт

коэффициент полезного действия гребной установки:

ηпу =2646 Р/Епу = 2646/ qпу

Вобычной практике определяют только расход энергии по судну в целом

ипользуются следующими критериями экономичности: удельный расход топ-

лива на судовую силовую установку

b = B/P кг/кВт

удельный расход тепла на силовую установк

q = Eисх/P = Bк Qрк /P кДж/кВт

коэффициент полезного действия

η = 2646Р/ Вк Q рк = 2646/q

расход топлива по судну в целом на милю пути bм = Вк/v кг/милю

ПРИМЕР РАСЧЕТА

На сухогрузном теплоходе установлены следующие технические средства:

1)Главный двигатель 7ДКРН-74/160 Брянского машиностроительного завода (БМЗ) мощностью 10000 кВт с удельным расходом тяжелого топлива be

=0,170 кг/кВт-ч

2)Дизель-генераторы ДГТ-300 — 2 шт с двигателем 6ЧН-25/34 Перво-

майского завода с генератором МС 375 – 500. Удельный расход дизельного топлива beг = 0,240 кг/кВт-ч.

Кпд электрогенераторов -0,9. Нагрузка электростанции Р = 590 кВт.

3) Вспомогательный котел паропроизводительностью Dк = 2930 кг/час.

Параметры пара: давление — 5 бар, степень сухости — 0,98. Температура пита-

тельной воды — 40 оС. Кпд котла — 0,7. Топливо – тяжелое.

14

4) Утилизационный котел, паропроизводительностью Dук = 2500 кг/час

На работу механизмов и аппаратов, обслуживающих главный двигатель расходуется: электроэнергии Рд = 172 кВт, пара – 970 кг/час.

Определить расходы энергии, топлива и затраты на топливо на главную пропульсивную установку и на судовые нужды теплохода на режиме полного хода без включения утилизационного котла и с его включением.

Определить критерии экономичности пропульсивной установки.

1.Расход энергии на главный двигатель при теплотворности тяжелого топлива 41260 кДж/кг

Егд = be Pe Qн = 0,170 х 10000 х 41260 = 70,14 106 кдж/час

2.Мощность дизель-генераторов

Рдг = 590/0,9 = 656 кВт

3.Расход энергии на вспомогательные двигатели при теплоте сгорания дизельного топлива 41800 кдж/кг

Едг = bдг Pдг Qдгн = 0,24 656 41800 = 6,58 106 кдж/час

4.Энтальпия свежего пара и питательной воды (по таблицам водяного пара) i’ = 2696 кдж/кг

i’п.в. = 167 кдж/кг

5. Расход энергии на вспомогательный котел

Eпк = Dк (i’ – i’п.в.)/ηк = 2930 (2696 – 167)/0,7 = 10,59 10 6 кдж/час

6. Общий расход энергии по судну

Еисх = (70,14 + 6,58 + 10,59) 106 = 87,32 106 кдж/час

7. Значение коэффициента расхода на обслуживание пропульсивной установки

δ’ = 172/590 = 0,292

δ” = 970/ 2930 = 0,331

8. Расход энергии на пропульсивную установку

Епу = Егд + Ед’ + Ед” = Е гд + δ’Едг + δ” Eпк = 70,14 106 + 0,292 6,58

106+ 0,331 10,59 106= 70,14 106 + 1,92 106 + 3,51 106 = 75,53 106 кДж/час

15

9. Расход энергии на судовые нужды

Ес = Едг + Eпк = (1 – δ’) Eдг + (1 – δ”) Eпк = 0,708 6,58 106 + 0,669 10,59 106 = 4,66 106 + 7,08 106 = 11,74 106 кДж/час

10. Эквивалентные расходы тяжелого топлива: на пропульсивную установку

Впу = Епу/Qнр = 70,14 106/ 41260 = 1700 кг/час

на судовые нужды

Вс = Ес/Qнр =11,74 106 /41260 = 285 кг/час

общий расход

В= Впу + Вс = 1700 + 285 = 1985 кг/час

11.Стоимость топлива, расходуемую на гребную установку

(70,14 + 3,51) 106 21000/41260 103 +1,92 106 27000/41800 103 = 38725 руб в

час

на судовые нужды

4,66 106 27000/41800 103 + 7,08 106 21000/ 41260 103 = 6610 руб, в час

12. Общая стоимость топлива, расходуемого на ходу судна

38725 + 6610 = 45335 руб. в час

13 При включении в работу утилизационного котла, производительно-

стью Dук = 2500 кг/ч

Количество энергии, использованное в утилизационном котле

Еук = Dук (i – iпв) / ηк = 2500 (2696 – 167)/0,95 = 6,66 106 кДж/час

14. Паропроизводительность вспомогательного парового котла

Dпк= Dк –Dук = 2930 - 2500 = 430 кг/час

15. Расход энергии на вспомогательный котел

Епк = Dk (i – iпв)/ηк = 430 (2696 – 167)/0,7 = 1,55 106 кДж/час

16. Расход энергии непосредственно на движение судна

Егд’ = Егд – Еук = (70,14 – 6,66) 106 = 63,48 кДж/кг

17. Расход энергии на гребную установку

Епу’ = Егд’ + Ед’+ Ед” + Ед”’ = Ед + δ’Едг + δ”Епк +δ”’ Еук= 63,48 106

+0,292 6,58 106 + 0,331 1,55 106 + 0,331 6,65 106 = 63,45 106 +1,92 106 + 3,51 106

+0,51 106 = 69,39 106 кДж/час

16

18. Расход энергии на общесудовые нужды

Ес = Ес’ + Ес” + Ес”’ = (1 – δ’) Едг + (1 – δ”) Епк+ (1 – δ”’) Еук = 0,708

6,58 106 + 0,669 1,55 106 + 0,669 6,66 106 = 4,66 106 + 1,04 106 + 4,46 106 = 10,2 106 кДж/час

19. Общий расход энергии по судну

Еисх = Епу + Ес = 63,48 106+ 10,2 106 = 73,68 106 кДж/час

20. Эквивалентные расходы тяжелого топлива: на пропульсивную (греб-

ную) установку

Впу = Епу’/Qн = 69,39 106 /41260 = 1682 кг/час

на судовые нужды

Вс = Ес/Qн = 10,2 106 /41260 = 247 кг/час

общий расход

В= Впу + Вс = 1682 +247 = 1929 кг/час

21.Экономия в расходе тепла и топлива (в переводе на тяжелое топливо)

84,32 106 – 79,68 106 = 4,64 106 кДж/час

1985 - 1929 = 56 кг/час или 2,8 %

22. Стоимость топлива, расходуемую на гребную установку

(63,48 +0,26 + 2,2) 106 21000 / 41260 103 + 0,62 106 27000/41800 103 =

33960 руб в час

на судовые нужды

(1,04 +4,45) 106 21000/41260 103 + 5,13 106 27000/ 41800 103 = 6112 руб. в

час

23. Общая стоимость топлива, расходуемого на ходу судна

33960 + 6112 = 40072 руб. в час

24. Экономия

45335 – 40072 = 5263 руб. в час

25. Удельный расход топлива на гребную установку

bпу =Bпу /Pе = 1682/10000 = 0, 168 кг/кВт.ч

26. Удельный расход тепла

qпу = Eд/Pe = 69,39 106 / 10000 = 6939 кДж/час

17

27. К.п.д. гребной установки

ηпу =2642/ qпу = 2646/ 6939 = 0,38

28 Затраты на топливо на милю плавания при скорости судна 15 узлов

40072/ 15 = 2671 руб./милю

18

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аксельбанд А.М. Судовые энергетические установки. Л. Судостроение,

1970

2. Возницкий И.В. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Моркнига,

2007

3.Епифанов В.С. Эксплуатация судовых энергетических установок на природном газе. Москва, 2010

4.Захаров Г.В. Техническая эксплуатация судовых дизельных установок. Москва, 2010

5.Камкин С.В., Возницкий И.В., Большаков и др. Эксплуатация судовых дизельных энергетических установок. М. Транспорт, 1996

6.Овсянников М.К., Петухов В.А. Дизели в пропульсивном комплексе. Л. Судостроение, 1987

7.Фомин Ю.Я. и др. Судовые двигатели внутреннего сгорания. 1989

8. Двигатели внутреннего сгорания: Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей: Учебник для вузов. В.П. Алексеев, В.Ф.Воронин и др.; Под общ. ред. А.С.Орлина, М.Г.Круглова,— 4–е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1990. — 288 с.

19