СЭУ, Модуль 1.4., Чистяков А.Ю., 05.03.2017

Судовые энергетические установки

Модуль 1.4

1.4.1. Мощностные показатели сэу

К абсолютным мощностным показателям относятся суммар­ная мощность ГД пропульсивной установки, суммарная мощность ГЭУ, передаваемая валопроводам, а также суммар­ная мощность , подведенная к движителям, и мощность СЭС, кВт.

Для СЭУ с прямой передачей от ГД к движителю эффектив­ная мощность ГЭУ и составляют

_;

_,

где — КПД валопровода.

Для СЭУ с непрямой передачей

,

где —КПД передачи от ГД к валопроводу (для упрощения записи уравнений условно считаем, чтов многомашинных ив многовальных установках одинаковы).

Для судна в целом используют и такой показатель, как буксировочная мощность, или мощность полезной тяги,

,

где — пропульсивный коэффициент;— КПД гребного винта;— коэффициент влияния корпуса судна на работу винта.

Если валовые линии не имеют ни наклона, ни расходимости, то суммарная мощность ГД выражается зависимостью

.

Относительными мощностными показателями СЭУ являются энергонасыщенность судна

или ,

где — полное водоизмещение судна, т; относительная мощность СЭС

.

Используют в качестве мощностного показателя и степень электрификации судна , кВт/т, представляющую собой отношение мощности СЭС к водоизмещению судна порожнем:

.

Диапазон составляет: 0,1—0,25 для танкеров и судов для навалочных грузов; 0,15—0,30 для универсальных сухогрузных.судов; 0,25—0,5 для судов с горизонтальным способом грузообработки; 0,25—0,4 для скоростных контейнеровозов, 0,3—0,4 для ледоколов.

1.4.2. Показатели энергоэффективности и автономности сэу

Показатели энергоэффективности (тепловой экономичности) СЭУ следующие:

• удельный расход топлива , ,

,

где — суммарный расход топлива на СЭУ на основном расчетном режиме, кг/ч (это расход топлива на движение судна и на технологические нужды, определяемые условиями перевозки груза, в частности на обработку и сохранение груза, а также на все виды обслуживания пассажиров и экипажа); ,-мощности, необходимые для. работы вспомогательных механизмов ГЭУ и общесудовых потребителей;

• эффективный КПД установки

где — низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг;

• эффективный КПД ГЭУ

где —суммарный расход топлива на ГД на обслуживающие их вспомогательные механизмы мощностью;

• пропульсивный КПД установки

Ориентировочные значения для различных типов СЭУ: 0,47—0,50 (ДУ с МОД и СОД); 0,30—0,38 (ПТУ): 0,40—0,42 (ГТУ водоизмещающих транспортных судов с развитым ТУК).

На практике применяется показатель, который характеризует не только качество СЭУ, но и свойства гидродинамического ком­плекса корпус судна — движитель — двигатель. Он называется удельным расходом топлива на единицу пройденного пути (кг/милю):

.

Все абсолютные и относительные показатели определяются мощностью СЭУ, развиваемой на данном режиме. С уменьше­нием мощности абсолютные показатели непрерывно снижаются. Зависимость относительных показателей от мощности приведена на рис. 1.4.1. Как видно, максимум КПД установки и минимум удельного расхода топлива соответствуют нагрузкам, близким к номинальной, т.е. .

Рис. 1.4.1. Зависимость относительных показателей энергоэффективности СЭУ от ее мощности

Минимум располагается в области значительно меньших нагрузок и соответствует скорости, называемой экономической . Судно, двигаясь с этой скоростью, пройдет наибольший путь при заданном запасе топлива. Поскольку обратно пропорционален дальности плавания, последняя может быть увеличена при плавании с уменьшенными скоростями.

Под автономностью СЭУ понимается суммарная продолжи­тельность ходовых и стояночных режимов работы, обеспечивае­мая запасами топлива, масла и технической воды:

,

где и — продолжительность ходовых и стояночных режи­мов работы, ч.

В свою очередь, время ходового режима

,

где — дальность плавания, мили, при i-м ходовом режиме со скоро­стью , уз.

Характер и относительная про­должительность режимов работы СЭУ определяют различную автономность при одних и тех же энер­гетических запасах. В этой связи на практике часто используют та­кой показатель, как расчетная даль­ность плавания, который условно выбирают для одного наиболее характерного ходового режима при принятых запасах. Этот показатель определяет расстояние, которое может пройти судно при скорости, соответствующей ха­рактерному ходовому режиму. Так, для судов наливных и перево­зящих массовые грузы режим полного хода — характерный.

Более сложно выбрать характерный режим, например, для транспортных рефрижераторов. Эти суда отличаются неболь­шими затратами времени на переходы, когда работают ГД. Время работы ГД в районе промысла и стоянки в порту состав­ляет не более 10—15% ходового времени переходов, а доля ра­боты постоянно работающих ВД достигает 65—69%. Для раз­личных типов рефрижераторов эксплуатационное время состав­ляет 72,7—85,9 % (если общее календарное время принять за 100 %). Распределяется оно так: 18,6—35,0 (переходы в район промысла и обратно), 18,6—28,0 (простои в районе промысла), 40,0—54,5 % (простои в порту).

Для грузовых транспортных судов автономность плавания обычно составляет 45—60 сут, а для промысловых — больше (60—120 для рефрижераторов, 104—149 для средних морозиль­ных траулеров, 125 для рыбопромысловых баз).