Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Судовые энергетические установки. Методические рекомендации
.pdf
42
Все топливные цистерны оборудуют измерительными устройствами, вен-
ч
м
,
τ
V
Q
Н
3
ч
м
,
)ρ(
NХNbx
Q
Т
еВ
/
аееa
Т.С.
3
128
3
1024
тиляционными воздушными и переливными трубами.
Для обеспечения подачи топлива в отстойные и расходные цистерны, для
перекачки топлива из одной цистерны основного запаса в другую и выдачи топлива с судна используют топливоперекачивающие насосы, подача которых зависит от вместимости цистерны и определяется выражением:
где: V - вместимость цистерны, м³; - время заполнения цистерны, ч. При выкачивании топлива из наибольшей цистерны основного запаса =(2-4) часа;
время заполнения расходно-отстойной цистерны принимают =(0,5-1) часа.
Топливоперекачивающий насос должен иметь хорошие всасывающие
свойства и развивать достаточно большое давление. С этой точки зрения наиболее подходит поршневой насос. Устанавливаются такие насосы главным образом на судах среднего и большого водоизмещения, где приходится не только
забирать топливо из удаленных цистерн и перекачивать на значительные расстояния на судне, но и отдавать на другие суда. На судах относительно небольшого водоизмещения применяют винтовые или шестеренные насосы.
В соответствии с Правилами Регистра в топливной системе необходимо
предусматривать не менее двух саморазгружающихся сепараторов, которые
должны обеспечить очистку как тяжелого, так и легкого топлива.
Производительность сепаратора определяется из условия очистки суточной потребности топлива за 8-12 ч.
Масляная система
Масляная система предназначена для приема, хранения, перекачки, очистки и подачи масла для смазки и охлаждения трущихся деталей механизмов, а
так же для передачи его на другие суда и на берег.
По способу создания давления у мест смазки различают напорную и гравитационную системы циркуляционной смазки. Напорная система применяется
для смазки механизмов с высоконагруженными парами трения (ДВС), а гравитационная – для смазки ротативных механизмов.
Кроме замкнутых циркуляционных применяются системы линейного типа,
в которых масло подается только к объектам смазки и обратно в систему не
возвращается. (смазка поверхностей цилиндров двигателей и компрессоров)
К упорным и опорным подшипникам валопровода масло может подаваться
от масляной системы главного двигателя или редуктора, либо от автономной
системы.
В случае применения в качестве движителя ВРШ для управления им устанавливают отдельную масляную систему со своими механизмами и устройствами.
43
Масляная система должна действовать непрерывно и безотказно во время работы главных и вспомогательных двигателей. Это требует резервирования циркуляционных насосов, фильтров грубой и тонкой очистки, холодильников масла.
В дизельных установках в зависимости от типа дизеля и его мощности используют масляные циркуляционные системы с «сухим» и «мокрым» картером.
В системах с «сухим» картером масло может:
– самотеком сливаться в сточно – циркуляционную цистерну (что характерно для МОД) размещенную под двигателем;
– откачиваться из картера маслооткачивающим насосом в циркуляционную цистерну (что характерно для СОД).
В системах с «мокрым» картером в качестве сточно-циркуляционной цистерны используется поддон картера дизеля.
Кроме сточно- циркуляционных цистерн для восполнения потерь циркуляционного масла во время работы главных и вспомогательных двигателей в течении
рейса предусматривают установку цистерн основного запаса по сортам масел.
Прием масла на судно производится по приемо- перекачивающему трубопроводу закрытым способом внесудовыми средствами через наливные палубные втулки.
Кроме того, на судне могут предусматриваться цистерны отработавшего и
грязного масла, дополнительные емкости, в которые можно перекачивать масло
из циркуляционных цистерн для отстаивания и сепарации (отстойные), а также
цистерны сепарированного масла.
Все цистерны соединены трубопроводами и имеют устройства для перекачки, подогрева и очистки масла.
Очистка масла на судах осуществляется отстаиванием, фильтрацией и
сепарацией.
Отстаивание масла производится в сточно-циркуляционной или в отстойной цистернах во время стоянки судна. Хорошие результаты дает отстаивание
масла в течение 24-30 ч при одновременном его подогреве до 60-90 (в зависимости от сорта). После отстаивания масло сепарируют.
Правилами Регистра регламентируются требования к фильтрации масла в
СЭУ. Рекомендуется устанавливать на приемном трубопроводе циркуляционных насосов один сеточный ФГО, на нагнетательном трубопроводе насоса - два
параллельных фильтра или один сдвоенный фильтр, либо один самоочищающийся ФГО.
Очистку масла от механических примесей и воды, осуществляют сепарацией. Обычно каждый двигатель укомплектовывают одним сепаратором масла
производительностью 500- 1000 л/ч.
Схема хранения и подготовки масла обеспечивает:
– отбор масла из сточно-циркуляционной цистерны на сепарацию с возвратом его в эту цистерну или направлением в цистерну сепарированного масла;
– перекачку масла из циркуляционной цистерны в цистерну отработавшего
масла;
– слив отработавшего масла из картера двигателя и заполнение картера
свежим маслом;
44
– подогрев масла во внешнем подогревателе;
М
ММ
З.Ц.
ρ
GК
V
М
G
М
ρ
М
К
МММ
Р
НееМ
//
М
Н.Ц
Δtρс
QNbаК
.
Q
310
//
М
К
М
с
М
а
В основном системы приема, хранения, подготовки масла работают периодически, поэтому комплектующее их оборудование может устанавливаться без
резервирования. Однако на судах неограниченного плавания маслоперекачивающий насос резервируется насосом сепаратора, а сепаратор масла- вторым
сепаратором.
В масляной системе СОД, нагнетательный и маслооткачивающие насосы
приводится от коленчатого вала. Для прокачки двигателя перед пуском и после
остановки, а так же для откачки масла из картера двигателя предусмотрены насосы с автономными приводами, которые резервируют нагнетательный и маслооткачивающие насосы. В данной системе отсутствует автономный сепаратор
, его функции выполняет фильтр тонкой очистки объемного типа или реактивный центробежный. Цистерны снабжены подогревателями, что позволяет прокачать двигатель горячим маслом перед пуском.
Наличие двух автономных насосов позволяет:
– прокачать двигатель маслом перед пуском и после остановки;
– откачать из картера скопившейся там масло во время прокачки дизеля
перед пуском и после остановки;
– откачать из циркуляционной цистерны масло в цистерну отработавшего
масла и заполнить циркуляционную цистерну свежим маслом из цистерны основного запаса;
– откачать отработавшее масло из цистерны на палубу.
Масляная система вспомогательных двигателей, как правило, выполняется
аналогично.
Наиболее сложные циркуляционные масляные системы имеют судовые установки с двухтактными МОД. Обычно они включают несколько систем: напорную, гравитационную и линейную.
На крупных речных судах устанавливают расходные масляные цистерны,
которые часто совмещают с цистернами сепарированного масла. На мощных
морских судах расходные цистерны обслуживают только вспомогательные двигатели. Масляная система главных двигателей заполняется маслом непосредственно из цистерн основного запаса.
Вместимость цистерн основного запаса масла находят по выражению:
,
где :
- запас масла, т;
- плотность масла = 0,889, т/м³;
- коэффициент учитывающий «мертвый» запас масла = 1,1.
Подачу циркуляционного масляного насоса определяют из условия
обеспечения отвода маслом необходимого количества теплоты по выражению:
, где:
- теплоемкость масла, кДж/ (кг*К);
=1,2-1,6 – коэффициент запаса подачи;
- доля теплоты, отводимая маслом, от
всего количества теплоты, введенного с топливом и составляющая:
45
- для тихоходных дизелей:
С126
М
Δt
Z
.
QК
),,(V
Ц.Ц
М
Ц.Ц
6141.
Ц.Ц.
Q
Ц.Ц.В
М
Э
Ц.Ц.Г
М
X
О.М
V
τ
τ
V
τ
τ
.V 11
Ц.Ц.Г
V
Ц.Ц.В.
V
X
τ
Э
τ
М
τ
X
τ
М
τ
Э
τ
М
τ
,
Ц.Ц.ЦР
)V,,(V 5111..
без охлаждения поршней маслом – 0,05 – 0,07, с охлаждением поршней маслом
– 0,08-1,0.
- быстроходных дизелей:
- без охлаждения поршней маслом – 0,07 – 0,08.
- разность температур масла на выходе из дизеля и на входе в не-
го;
Вместимость сточно-циркуляционной цистерны определяют по формуле:
,м³.
где : К м=1.4 - 1.5 — коэффициент, учитывающий «мертвый» запас, увеличение
объема масла при нагревании и вспенивании, а также свободный объем;
- производительность циркуляционного масляного насоса , м³/ч.
Z- кратность циркуляции определяется в зависимости от типа дизеля табл. 4)
Вместимость цистерны отработавшего масла определяют из условий раз-
мещения в них слитого отработавшего масла за период автономного плавания:
Где :
,
-вместимость сточно- циркуляционной цистерны или картера
работающих главных и вспомогательных дизелей, м³.
- продолжительность ходового режима в автономном плавании,ч:
- продолжительность автономного плавания;
При
<
и
<
их отношения в данной формуле принимают рав-
- срок службы масла.
ным единице (1).
Вместимость расходной цистерны или цистерны сепарированного масла
зависит от вместимости смазочной системы и принимается:
м ³.
46
Таблица 4
Объект смазки
Кратность
циркуляции
Срок службы
масла, ч
МОД
4-15
5000
СОД
25-40
1000
СОД с повышенной частотой вращения КВ
50-60
800
ВОД
75-90
500
ВОД с «мокрым» картером
80-100
300
Р
min
Р
раб
Q
ком
τ
зап
п.б.
)(
V
Р
РР
о
минраб
ч
м
3
V
п.б.
Характеристика масляных систем
Указанный заводом изготовителем срок службы масла является основанием для его полной смены лишь в маломощных дизелях, имеющих небольшую
вместимость системы. В мощных дизелях, оборудованных системой с «сухим»
картером и содержащих значительное количество масла, срок службы масла
определяется только на основании данных контрольных анализов. Как преждевременная, так и слишком поздняя смена масла являются нежелательными, потому что в первом случае будет неоправданный перерасход масла, а вот втором
- загрязнение, интенсивное изнашивание и коррозия деталей двигателей.
Система сжатого воздуха
Системами сжатого воздуха оборудуют энергетическую установку всех
типов. Наиболее развиты эти системы на дизельных или на крупных газотурбинных судах.
Система обеспечивает сжатым воздухом необходимого давления пуск и
реверс главного двигателя, пуск вспомогательных двигателей, работу пневматических систем автоматики и управления, работу приборов звуковой сигнализации судна (сирены, тифона), продувку кингстонов, работу пневматического
инструмента и другие общесудовые и специальные нужды.
Различают системы сжатого воздуха низкого (до 1 мПа), среднего (до 3
мПа) и высокого (более 5 мПа) давления. Воздух низкого давления используется для хозяйственных нужд судна и энергетической установкой судна (продувка кингстонов, механизмов), среднего давления – в основном для пуска и реверса ДВС.
Обычно в состав системы входит поршневые электрокомпрессора, масловлагоотделители, баллоны для хранения воздуха, редукционные клапаны, трубопроводы, контрольно – измерительные приборы и устройства автоматического регулирования системы.
Согласно Правил Регистра на судне должно быть не менее двух компрессоров (один из них резервный). Производительность каждого компрессора
должна обеспечивать заполнение в течении одного часа всех пусковых баллонов главных двигателей от
, при котором возможен последний пуск и ма-
невр, до рабочего давления
где
- суммарный объем пусковых баллонов.
=
;
47
По Правилам регистра число баллонов для пуска главных дизелей должно
minРР
РV
V
р
оо
П.Б.
о
V
Si
πD
V
S
4
2
ВГе
У
ВГе
В
ВГе
ДГ
Р
Н2е2
ВГе
е
Н1е1
NNN
3600
N
Q
N
Q
N
N
Qв
NN
N
Qв
КГ
Р
е
быть не менее двух равной вместимости. Вспомогательные дизели могут иметь
один пусковой баллон, однако при этом должна быть предусмотрена возможность их пуска от одного пускового баллона главных дизелей.
Количество воздуха в баллонах
Количество воздуха в баллонах ГД должно обеспечить 12 пусковреверсов реверсивного двигателя или шесть пусков нереверсивного. Баллоны
вспомогательных двигателей должны обеспечивать шесть пусков.
Суммарный объем пусковых баллонов определяется:
где:
пусков;
= Z ΣVs - количество свободного воздуха на z пусков, м ³; z - число
= 6÷8 м³ воздуха / м³ объема цилиндра – удельный расход свободно-
, м ³
го воздуха на 1 м³ объема цилиндра при пуске холодного двигателя.
где D- диаметр цилиндра,м ,
S - ход поршня, м;
i - число цилиндров.
Рр - принятое рабочее давление, МПа,
P
- минимальное давление, при котором еще возможен запуск двигате-
min
ля, МПа
В зависимости от типа двигателя P
P
= 0,1÷0,15 МПа, для ВОД значение P
min
принимают
min
min
может быть до 25 Мпа.
Водомаслоотделитель устанавливают в магистрали от компрессоров до
баллонов.
Чтобы скапливающаяся в магистралях влага не попала в двигатель трубопровод прокладывают с уклоном в сторону баллонов.
На компрессорах, баллонах и на трассе трубопровода устанавливают предохранительные клапаны, срабатывающие при превышении рабочего давления
на 10%, и устройства для разгрузки трубопроводов и слива накопившейся в них
влаги.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОГО КПД ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ
Эффективный КПД установки равен отношению количества теплоты,
превращенной в полезную работу, к количеству подведенной теплоты.
Эффективный КПД энергетической установки зависит от типа и схемы
установки, топливной экономичности главных и вспомогательных двигателей и
от совершенства тепловой схемы установки.
Эффективный КПД установки на ходовом режиме определяют по формуле:
,
48
где :
Р
НQ1
Р
НQ2
1е
в
2е
в
е
N
ДГ
N
Г
η
В
Q
ВГ
N
К
η
У
Q
,
- теплота сгорания топлива , расходуемого главным и вспомога-
тельным двигателями, кДж/кг.
,
- удельный расход топлива главным и вспомогательным двигателями,
кг/кВт ч.
- суммарная эффективность главных двигателей, кВт.
- мощность дизель-генераторов, работающих на ходовом режиме, кВт.
- КПД генераторов, работающих в ходовом режиме, равный 0,6.
- теплопроизводительность вспомагательного автономного котла, кДж/ч.
- мощность валогенератора, кВт.
- КПД вспомогательного автономного котла, равный 0,75÷0,85.
- теплопроизводительность вспомогательного утилизационного котла, кДж/ч.
При определении эффективного КПД спроектированной энергетической
установки необходимо учитывать наличие валогенератора и утилизационного
котла. Если предусмотрена установка валогенератора и утилизационного котла
и в ходовом режиме они полностью обеспечивают судно электроэнергией и теплом, а дизель-генератор в автономный котел не работают, то второе и третье
слагаемые в знаменателе уравнения эффективного КПД установки равны нулю.
49
ЛИТЕРАТУРА
1. Конаков ГЛ., Васильев В.В., Судовые энергетические установки и техническая эксплуатация флота. М., «Транспорт», 1980 г.
2. Ваншейдт В. А., Гордеев П. А. и др.. Судовые установки с двигателями
внутреннего сгорания. Л., «Судостроение», 1978 г.
3. Камкин СВ., Возницкий ИВ. и др., «Эксппуатация судовых дизельных энергетических установок, М., «Транспорт», 1996 г.
4. Овсянников М.К.. Петухов В А, Судовые дизельные установки. Л., «Судостроение», 1986г.
5. Овсянников М.К. , Петухов В.А. , Дизели в пропульсивном комплексе , Л.,
«Судостроение», 1987г.
6. Лобков С.А., Васильев Б.В. , Основы проектирования судовых энергетических установок, Л «Судостроение», 1971г.
7. Речной регистр. Правила классификации и постройки судов. М., «По Волге»,
2002г.
8. Г.А. Артемов и др. «Судовые энергетические установки», Судостроение,
1987
50
Приложение 1
Московская Государственная Академия Водного Транспорта
Кафедра СЭУ и автоматики
Задание
На курсовое проектирование по
судовым энергетическим установкам
студенту судомеханического факульте-
та:_______________________________________________________
1. Тема проекта:
__________________________________________________________________
______________________________________________________________
2. Исходные данные к проекту:
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
______________________________________________________________
3. Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих
разработке вопросов):
- краткое описание судна
- краткое описание СЭУ судна - прототипа
- определение мощности СЭУ
- выбор числа гребных валов
- обоснование выбора типа СЭУ
- выбор главного двигателя, типа передачи мощности от ГД к движителю и
способа реверсирования
- расчет элементов валопровода
- определение мощности и состава вспомогательной котельной установки
- определение мощности и состава судовой электростанции
- расчет запасов топлива, масла и воды
- расчет основных элементов систем СЭУ
- определение эффективного КПД энергетической установки
- заключение
________________________________________________________________
51
__________________________________________________________________
______________________________________________________________
4. Перечень графического материала:
- схема устройства валопровода
- дейдвудное устройство
- общий вид соединительной муфты
- устройство упорного подшипника
- принципиальные схемы систем ГД и ВДГ: топливной, масляной, охлажде-
ния, систем пуска
- принципиальные схемы систем СЭУ: топливной, масляной, охлаждения,
сжатого воздуха
5. Сроки сдачи студентом законченного проекта
«____»________________________200 г.
6. Дата выдачи задания «____»__________________________200 г.
Руководитель:
Студент:
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]