2.1.3 Паротурбинные энергетические установки
Паротурбинные установки (ПТУ) применяются в основном на морских судах с большими потребными мощностями на валу (до 20000 - 30000 кВт). Достигнутые уровни тепловой экономичности и надёжности ПТУ сделали возможным их применение на судах с мощностью на гребном валу более 20000 кВт.
Потребная мощность ГЭУ проектируемого судна значительно меньше указанных выше значений и применение ПТУ следует считать нецелесообразным.
С учётом доводов приведенных в пункте 2.1.1 на проектируемом судне целесообразно использовать дизельную энергетическую установку. С учетом малой осадки судна (Т=1,5 м), а следовательно небольшой высоты машинного отделения на данном судне предоставляется возможность установить двигатель небольших габаритов. Этим характеристикам удовлетворяют CОД.
2.2 Обоснование выбора числа валов и числа главных двигателей
Использование двухвальной установки обеспечивает лучшую управляемости судна в условиях речного плавания, чем одновальная. Относительно большая ширина судна в сочетании с небольшой осадкой делает применение одновальной схемы не целесообразным в виду очень низкого КПД винта, что значительно увеличивает потребную мощность главного двигателя, а соответственно и его цену, расходы на эксплуатацию в заданных условиях плавания. Так же выбор числа валов и числа главных двигателей обусловливается ограничениями по осадке (Т<3.5 м.), что делает невозможным установку винтов большого диаметра в кормовом подзоре. Применение двух вальной схемы с двумя дизельными двигателями повышает живучесть судна.
2.3 Сравнительный анализ показателей главных двигателей как независимых агрегатов
В качестве главных двигателей выбраны судовые дизели (СОД) благодаря их высокой экономичности, возможности использования относительно дешёвых сортов топлива, большому ресурсу, широкому диапазону агрегатных мощностей, сравнительно невысокому уровню шума, простоте обслуживания, относительно низким ценам. Среди положительных особенностей необходимо отметить также их быстрое время пуска.
Высокие технико-экономические, эксплуатационные и другие качества энергетической установки в значительной степени обусловлены показателями главного двигателя. Технический уровень двигателя, как и любого другого изделия, оценивается с помощью показателей качества, которые имеют универсальный характер. При сравнении дизелей, выбранных для использования в качестве главных на судне, рассмотрим следующие показатели:
-мощность Ne, кВт;
-частота вращения n, об/мин;
-удельный расход топлива be, г/кВт-ч;
-удельный расход масла bm, г/кВт-ч;
-масса m, кг;
-габаритные размеры LxBxH, м;
-уровень шумности L, дБ;
-ресурс, тыс.ч.
Рассмотрим показатели дизелей более подробно:
-Мощность- это один из показателей назначения. Мощности двигателей должно быть достаточно для преодоления сопротивления движению судна и обеспечения скорости хода судна на основных режимах плавания.
-Частота вращения коленчатого вала. Выбор частоты вращения вала двигателя зависит от частоты вращения гребного винта, способа передачи мощности двигателя гребному валу, типа судна, срока службы двигателя и др.
- Удельный расход топлива и масла. Они служат критериями экономичности двигателей. Предпочтение отдаётся более экономичным двигателям.
-Габариты двигателя. Они зависят от мощности, тактности, числа цилиндров, средней скорости поршня, степени форсирования и т.д. При оценке имеющихся дизелей по рассматриваемому критерию проверяем, вписывается ли двигатель в габариты машинного отделения и есть ли возможность извлечения поршней из двигателя в судовых условиях.
-Удельная масса. Она считается критерием оценки совершенства конструкции двигателя в отношении достигнутой массы; этот показатель зависит от типа дизеля, частоты вращения, мощности, числа цилиндров, средней скорости поршня, степени форсирования и др. При анализе вариантов двигателей предпочтение отдаётся наиболее лёгким двигателям
- Уровень шумности. Главный двигатель - один из основных источников шума на судне, вызывающих акустическое загрязнение окружающей среды. Форсирование дизелей и рост их мощности сопровождается увеличением динамических нагрузок, что приводит к усилению вибраций; шум является одним из проявлений вибрации. Предпочтение отдаётся менее шумным двигателям.
-Ресурс (срок службы) двигателей. Он изменяется в очень широких делах и зависит от ряда фактором, среди которых определяющими являются тип дизеля, диаметр цилиндра, средняя скорость поршня, цилиндровая мощность, частота вращения вала, удельная поршневая мощность, степень наддува, удельная масса, качество используемых топлива и масла, качество изготовления, условия эксплуатации. Срок службы до списания может определяться не только физическим состоянием двигателя, но и его моральным устареванием. В проекте предпочтение отдаётся двигателям с большим ресурсом.
Двигатели подобраны в соответствии с расчётами ходкости судна, выполненном в курсовом проекте по дисциплине «Основы кораблестроения». Итог расчётов представлен на рисунке 2.1
На рисунке 2.1: Ne – потребная мощность главных двигателей при ходе судна в грузу на мелководье;
1.1∙Ne, кВт – увеличенная мощность главных двигателей на 10%, это необходимо для компенсации увеличения сопротивления движению судна из-за обрастания корпуса;
D, м – диаметр винта.
Ne, кВт – мощность главных двигателей, полученная расчётом в дисциплине «ОК».
Основные характеристики судовых двигателей приведены в таблице 2.1
Таблица 2.1 Основные характеристики судовых двигателей
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Фирма |
ОАО РУМО |
ОАО РУМО |
MAN |
Volvo Penta |
|
Фирменное обозначение |
1А300/750 |
ДРА-450 |
D 0836 LE 401 EDC |
D 2876 |
|
Стандартное обозначение |
8Ч1А 23/30 |
6ЧСП 23/30 |
6ЧСП 10/12 |
6ЧСП 13/15 |
|
Расположение цилиндров |
Рядное |
Рядное |
Рядное |
Рядное |
|
n, об/мин |
750 |
1000 |
2600 |
1800 |
|
Ne, кВт |
300 |
331 |
330 |
331 |
|
be, г/кВт-ч |
219 |
212 |
225 |
213 |
|
bm, г/кВт-ч |
2,04 |
2,0 |
1,8 |
1,2 |
|
L, м |
5,120 |
4,2 |
1,337 |
1,48 |
|
B, м |
1,46 |
1,46 |
0,925 |
0,897 |
|
H, м |
2,180 |
2,1 |
0,74 |
1,347 |
|
m, кг |
11000 |
7550 |
730 |
1160 |
|
Шумность, дБ |
98,8 |
98,5 |
98,1 |
99,5 |
|
Ресурс, тыс.ч |
40 |
30 |
20 |
20 |
|
Перед. отн. ред. |
1,75 |
1,91 |
5,05 |
2,85 |
|
n, об/мин (с ред.) |
429 |
523 |
515 |
632 |
Оценку произведём по 5-балльной шкале. Наивысший балл присваивается двигателю с наилучшим параметром. В результате, для каждого двигателя выполняется суммирование баллов по всем показателям; в соответствии с суммарными баллами перемноженными на свой коэффициент весомости соответственно, составляется упорядоченный перечень марок рассматриваемых двигателей.
Результаты оценки представлены в таблице 2.2.
Таблица 2.2 Оценка дизелей как независимых агрегатов
|
|
Коэфф. Весомости |
1А300/750 |
ДРА-450 |
D 0836 LE 401 EDC |
D 2876 |
|
Удельный расход топлива |
1,5 х |
3 |
5 |
2 |
4 |
|
Удельный расход масла |
1,5 х |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Ресурс, R |
1,2 х |
5 |
4 |
2 |
2 |
|
L |
1 х |
2 |
3 |
5 |
4 |
|
B |
1 х |
3 |
3 |
4 |
5 |
|
H |
1 х |
2 |
3 |
5 |
4 |
|
n, об/мин |
1 х |
5 |
4 |
2 |
3 |
|
Шумность |
1 х |
3 |
5 |
4 |
2 |
|
Сумма |
|
28,5 |
34,8 |
31,4 |
34,3 |
Выбираем главный двигатель ООО РУМО ДРА-450 представленный на рисунке 2.2 Который набрал наибольшее число баллов из всех сравниваемых дизелей
Рисунок
2.2 Дизель ООО РУМО ДРА-450 
Ne=331 кВт
об/мин
= 16,7 об/с (на валу двигателя)
об/мин
= 8,7 об/с (на выходном валу редуктора)
m =7550 кг
ДРА-450 представляет собой двигатель, расположенный на раме и сочлененный с реверсредуктором РР-300, специально адаптированным для данного агрегата, с передаточным числом i = 1,91.Данный двигатель в сочетании с реверсредуктором наиболее подходящим для установки его на проектируемое судно.
3 Судовой валопровод