Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Энергетические установки и электрооборудование судов. Методические рекомендации по выполнению практических работ
.pdf
11
Все типы современных судовых дизелей выполняют с газотурбинным над-
дувом. Это позволяет обеспечить подачу воздуха в цилиндры под повышенным
давлением, увеличить массовый заряд воздуха в цилиндре, сжечь больше топ-
лива, увеличить среднее эффективное давление и мощность, вырабатываемую
двигателем.
Расчет мощности главного двигателя.
Требуемая мощность:
Ne = (D
2/3
v
0
3
) /1,36 C /1/
где Nе –эффективная мощность двигателя, кВт;
D – водоизмещение судна, т;
v0 – скорость полного хода (в узлах);
C –Адмиралтейский коэффициент:
C = (D
2/3
v
0
3
) /1,36 N
0
/2/
где N0 – мощность двигателя на судне-прототипе, кВт. В нащем случае –
это 21770 кВт.
Тогда потребная мощность двигателя будет:
/Провести расчет по формулам 1 и 2 для заданного судна/
Выбор главного двигателя по типоразмерному ряду
Выбор главного малооборотного дизеля производим из типоразмерного
ряда МE фирмы MAN, так как большая часть потребителей пользуется ЭУ
именно этой фирмы (около 70 %), что подтверждает уверенность в надежной
работе двигателя и его конкурентноспособность. Новые двигатели серии ME
имеют электронную систему впрыскивания топлива и электронную систему
контроля работы всех параметров двигателя. Новый класс дизелей обеспечат
экономный расход топлива, они надежны в работе и обладают экологически
чистыми показателями по сравнению с ДВС предыдущих поколений. Машины
ряда МЕ могут работать с низким расходом топлива в широком диапазоне
12
мощности и частоты вращения вала. При выборе двигателя анализируются два
режима работы:
− режим наибольшей достижимой скорости — так называемый режим ис-
пытания судна на скорость; этот режим определяет выбор допустимого двига-
теля, у которого максимальная длительная (номинальная) мощность MCR не
меньше мощности требуемой на режиме испытаний;
− эксплуатационный режим, являющийся наиболее длительным (до 98 %
ходового времени), определяет выбор экономически целесообразного варианта
двигателя. Оба режима должны располагаться в области допустимых режимов.
Более целесообразно, если они расположены в верхней правой части области.
При этом достигается полное использование установленной мощности двигате-
ля. Ниже в качестве примера графически представлен типоразмерный ряд ME
фирмы MAN.
13
Из всех типоразмеров цилиндров, указанных в ряде МE выбраны те, кото-
рые могут обеспечить требуемую мощность СЭУ. Из них исключены типораз-
меры цилиндров, использование которых в агрегате недопустимо с учетом ре-
монтных работ в процессе эксплуатации. Ремонтные габариты Н ремонтируе-
мого агрегата должны быть меньше заданной высоты борта рассматриваемого
судна. Не рассмотрены двигатели с удельным расходом топлива более 175
г/кВт ч. Оставшиеся марки двигателей проанализированы по массогабаритным
характеристикам и по удельному расходу топлива. Также учитывается избыток
мощности двигателей. По правилам Регистра, запас мощности главного двига-
теля должен составлять 20% от требуемой мощности, подставляя в формулу,
получим следующее значение минимальной мощности главного двигателя:
Nгд = Nе + 0,2 N
е
Наиболее подходящие варианты МОД поколения ME фирмы «MAN» для
поставленной задачи представлены в табл. 1.
Таблица 1
Мар- ка
дизе-ля
Мощ-
ность ци-
лин-
дровая
N
цил.
, кВт
Чис-ло
цилиндров
z
Часто-та
вращения
n
max
,
об/мин
Час-тота
вращения
n
min
,
об/мин
Мощ-
ность
полная
Nе , кВт
топлива
b
e,
кг/кВт ч
Ср. эффек-
тивное давление р
е
,
бар
S80ME-
C9
3640
9
79
59
32760
0,167
18
S80ME-
C8
3880
8
76
57
31040
0,167
19
K80ME-
C8
3610
8
104
89
32490
0,171
18
Выбор главного двигателя из типоразмерного ряда МE фирмы MAN. Вы-
сота борта контейнеровоза Lissabon 19 м. Ремонтные габариты всех трех двига-
телей не превышают величины борта судна. В таблице представлены двигате-
ли, способные обеспечить потребную мощность без её чрезмерного излишка.
Рассмотрим представленные выше варианты. Двигатель марки S80ME-С9 име-
ет незначительный избыток мощности, у него наименьший удельный расход
14
топлива. При такой частоте вращения винт будет иметь максимальный про-
пульсивный КПД. Двигатель марки S80ME-C8 имеет наименьший избыток
мощности, наибольшую цилиндровую мощность. По своим характеристикам он
схож с двигателем марки S80MЕ-С9. Также, данный двигатель имеет низкую
частоту вращения вала, что положительно сказывается на пропульсивном КПД
винта. Однако число цилиндров данного двигателя кратно числу лопастей, что
не допустимо, в связи с появлением резонансным колебаниям, и возможным
разрушениям. Двигатель марки K80ME-C8 имеет наибольший удельный расход
топлива, к тому же равный удельному расходу топлива судна-прототипа, что не
улучшает энергетическую эффективность ЭУ. В результате, из типоразмерного
ряда ME фирмы MAN был выбран двигатель S80ME-С9, с числом цилиндров 9,
который имеет допустимые массогабаритные характеристики, меньший удель-
ный расход топлива, по сравнению с судном-прототипом и необходимый запас
мощности. По итогам проведённых расчётов и сравнительного анализа техни-
ческие показатели выбранного агрегата S80ME-C9 цилиндрами данного типоразмера занесены в таблицу 2.
Таблица 2.
Сводная таблица параметров выбранного агрегата
Номер
п/п
Параметр
Обозначение
Размерность
Значение
1
Мощность
Nе
кВт
32760
2
Число цилиндров
z
шт.
9
3
Ход поршня
S м 3,056
4
Диаметр цилиндра
D
м
0,8
5
Частота вращения на режиме макс.
Допустимой мощности (МДМ)
n
об/мин
79
6
Частота вращения на нижней границе
области допустимых режимов (ОДР)
n
об/мин
59
7
Удельный расход топлива на режиме
МДМ
be
г/кВт ч
167
8
Среднее эффективное давление ре-
жиме МДМ
р
е
бар
18
15
Вычислить мощность выбранного дизеля по формуле: Ne = 1667 ре V
h
n z ,
кВт, где V
h
= 3,14 D2 S / 4 и сравнить полученное значение с указанными в
таблицах 1 и 2.
Общий вид судового дизеля MAN S80ME-C9
Контрольные вопросы по теме
1. Как подразделяются судовые двигатели по частоте вращения?
2. Как подразделяются судовые двигатели по числу и расположению ци-
линдров?
3. Что такое эффективная мощность двигателя?
4. Что такое удельный расход топлива?
5. Что такое рабочий объем цилиндра?
6. Что такое степень сжатия?
7. В чем заключается выбор мощности двигателя для заданного судна?
8. Что такое адмиралтейский коэффициент?
9. Какие параметры работы дизеля рассматриваются при окончательном
выборе марки двигателя?
10. Расшифруйте марку двигателя по ГОСТу РФ: 8 ДКРН 90/320-А1.
16
Практическая работа № 3. Системы судовых дизелей (4 часа)
Цель работы: ознакомление с топливными системами судовых дизелей,
имеющимися в лаборатории СЭУ.
Метод проведения занятия: занятие проводится в аудитории с использо-
ванием справочной литературы по различным типам судов и их СЭУ в соответ-
ствии с выданным каждому студенту заданием.
Часть 1. Топливная система
Задание на выполнение практической работы: ознакомиться с топлив-
ными стемами судовых дизелей, имеющимися в лаборатории СЭУ, изобразить
схему топливной системы дизеля, заданного преподавателем, и письменно от-
ветить на контрольные вопросы.
Основные сведения по топливным системам судовых дизелей
Топливная система судовой установки предназначена для подачи топлива
в цилиндры двигателей в заданный момент рабочего цикла и в заданном коли-
честве. При этом она должна обеспечить тонкое распыливание топлива при его
впрыске в цилиндры.
Однако наряду с основным назначением топливная система должна обес-
печивать:
- прием и хранение топлива;
- очистку топлива от воды и механических примесей;
-непрерывную подачу топлива к двигателям;
- охлаждение форсунок (при использовании для этой цели топлива).
В соответствии с этими задачами топливную систему условно можно раз-
делить на участки:
приема, хранения и перекачивания топлива;
сепарации топлива;
подачи топлива к главным и вспомогательным двигателям;
охлаждения форсунок.
17
Комплектация каждого участка устройствами, механизмами, трубопро-
водами зависит от рода топлива, используемого в двигателях. В связи с этим
топливные системы подразделяют на системы дизельного и тяжелого топлива.
Оборудование топливных систем осуществляется в строгом соответствии с
Правилами Регистра.
Система дизельного топлива (рис. 1). Эту систему используют для обслу-
живания в основном высокооборотных и среднеоборотных двигателей.
Участок приема, хранения и перекачивания служит для подачи топлива с
берега в судовые цистерны, длительного хранения в них топлива, перекачива-
ния топлива из одних емкостей в другие, а также для выдачи топлива на берег.
В этот участок входят цистерны основного 2 и аварийного 3 запаса, фильтры 4,
топливоперекачивающий насос 5, трубопроводы и арматура.
Прием топлива с берега осуществляют через палубный приемный трубо-
провод 1, позволяющий подсоединять шланги с любого борта. На пассажир-
ских судах предусматривают специальные приемные станции, отделенные от
Рис.1. Система легкого топлива
18
других помещений. Трубопровод приема топлива должен быть доведен до
днища цистерны с минимальным зазором.
Для хранения топлива на судах используют междудонное пространство,
бортовые цистерны и диптанки. Дизельное топливо благодаря высокому каче-
ству не теряет своих свойств и не создает особых трудностей при хранении.
Низкая температура застывания позволяет ему сохранять текучесть при сниже-
нии температуры, что обеспечивает хорошие условия перекачивания без подо-
грева топлива в цистернах.
Трубопроводы, по которым топливо забирается из цистерны, снабжены филь-
трующими сетками и запорными клапанами. Клапаны устанавливают на цистернах,
а для междудонных емкостей на приемном трубопроводе — выше цистерн.
Топливо из одной запасной цистерны в другую и в расходные цистерны
перекачивает топливоперекачивающий насос 5. Правила Регистра предусмат-
ривают установку двух таких насосов, один из которых резервный. В качестве
резервного допускается использование любого другого пригодного для этого
насоса, в том числе насоса сепаратора. В этом случае предусмотрен обводной
трубопровод 20. Топливные трубопроводы прокладывают с учетом обеспече-
ния противопожарной безопасности. Клапаны трубопроводов устанавливают в
легкодоступных освещенных местах.
Участок сепарации обеспечивает подачу топлива из запасных цистерн к
сепараторам, сепарацию топлива и заполнение расходных цистерн.
При соблюдении правил транспортировки и хранения дизельное топливо
загрязняется мало и для его очистки от механических примесей и воды доста-
точно использовать сепарацию и фильтрацию, полностью отказавшись от от-
стоя. Поэтому в рассматриваемой системе топливо из цистерн запаса направля-
ется непосредственно в сепаратор 18, для чего обычно используют навешенный
на него насос 17.
19
Правила Регистра предусматривают установку не менее двух сепарато-
ров. По конструкции они могут быть как самоочищающимися, так и не само-
очищающимися. Сепараторы включают параллельно. Суммарная производи-
тельность их должна обеспечивать сепарацию суточного расхода топлива за 8-
10 ч. Топливо в расходные цистерны 9 подает нагнетательный насос 19 сепара-
тора.
Топливо из расходных цистерн 9 к двигателю 12 может подаваться самоте-
ком или с помощью подкачивающего насоса 8. Первый способ проще и надеж-
нее. Однако использование подкачивающего насоса предпочтительнее. Благо-
даря тому, что его производительность в 2-3 раза больше часового расхода топ-
лива, улучшается наполнение топливных насосов 13 высокого давления, созда-
ется циркуляция через них топлива, что обеспечивает удаление пузырьков воз-
духа и паров. Кроме того, топливоподкачивающий насос позволяет подавать
топливо под давлением на охлаждение форсунок из системы главного двигате-
ля. Избыточное отсечное топливо после топливных насосов возвращается в
расходную цистерну по трубопроводу 14.
В установках с одним главным двигателем наряду с основным подкачива-
ющим насосом, который может быть навешен на двигатель или иметь автоном-
ный привод, предусматривается резервный насос. Его роль может выполнять
любой пригодный для этой цели насос.
К дизелю должно подаваться топливо, очищенное от воды и механических
примесей. При использовании сепараторов для очистки топлива перед топливны-
ми насосами достаточно установить фильтры грубой очистки 10. В случае подачи
топлива в расходные цистерны без предварительной сепарации перед топливными
насосами должны быть установлены фильтры грубой 10 и тонкой 7 очистки, кон-
струкция которых должна допускать очистку без остановки двигателя.
20
Топливо на вспомогательные двигатели 6 подается из расходных цистерн
главных двигателей через автономные системы, имеющие свои подкачивающие
насосы 8 и фильтры 7.
В системах легкого топлива для охлаждения форсунок 16 следует брать
дизельное топливо (трубопровод 11) из системы подачи его к двигателю. При
этом в качестве циркуляционного можно использовать топливоподкачивающий
насос, что упрощает систему. После охлаждения форсунок топливо возвраща-
ется в расходную цистерну. На возвратном трубопроводе может быть преду-
смотрен холодильник 15 для охлаждения топлива.
Система тяжелого топлива (рис. 2). Эту систему применяют в судовых
установках с мало- и среднеоборотными двигателями. При работе двигателя на
тяжелом топливе в топливной системе используют дополнительные элементы
для подогрева и очистки топлива. Кроме того, установку, работающую на тя-
желом топливе, оборудуют системой легкого топлива для работы двигателя в
пусковой и предостановочный период. Применение дополнительного оборудо-
вания значительно усложняет топливную систему.
Прием, хранение и перекачивание топлива в системе мало отличаются от
аналогичного участка в установке, работающей на дизельном топливе. Основ-
ные отличия состоят в следующем:
- цистерны основного запаса разделяются на цистерны 27 тяжелого и легкого
топлива; имеется также запасная цистерна 26. Для хранения топлива могут исполь-
зоваться топливобалластные замещаемые танки, что следует учитывать в эксплуа-
тации для предупреждения обводнения топлива. При хранении топлива в таких
танках балластная система должна быть разобщена с ними путем установки на со-
ответствующих трубопроводах свободно-глухих фланцев. При хранении в этих
танках балласта топливная система от них должна быть отделена;
- использование топлив средней и высокой вязкости требует установки в
цистернах змеевиков парового подогрева общего или местного типа;
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]