2.4. Построение номограммы для определения пропульсивного кпд и часового расхода топлива на главный двигатель

Для оценки некоторых экономических показателей судовой пропуль-сивной установки (СПУ) можно на паспортной диаграмме судна построить расчетным способом номограммы определения величин пропульсивного КПД η и часового расхода топлива В_ч на главный двигатель для различных режимов работы судна.

Пропульсивный КПД η, который характеризует степень совершенства взаимодействия элементов СПУ и зависит от их технического состояния, находим по формуле:

где р_е — полезная тяга, кН;

υ — скорость судна, узл.

Построение номограммы для определения значения пропульсивного КПД η проводим в левой части паспортной диаграммы, где на оси абсцисс откладываем величины буксировочной мощности N_б в пределах возможной работы СПУ — от N_б^min до N_б^max.

Рис. 2.1. График зависимости N_б = f (Р_е) при υ = const.

Затем строим график изменения N_б в зависимости от Р_е при разных значениях v, представляющий, согласно формуле (2.11) прямую зависимость. Взяв два разных значения p_e1 и р_е2 для данной скорости v рассчитываем величину N_б1 = P_e1 v и N₆₂ = P_e2 v, находим точки 1 и 2, через которые проводим линию N_б = f (P_e) при данной скорости v (рис. 2.1). Аналогично построение для других значений v. Расчеты сводим в табл. 2.2.

Так как величина пропульсивного КПД η для различных условий нагружения и совершенства СПУ лежит в пределах η = 0,5...0,8, то для номограммы строим график изменения N_б в зависимости от N_e при разных (в пределах вышеуказанных) значениях η. Этот график согласно формуле (2.10) отображает прямую зависимость.

Таблица 2.2. - Определение N₆ = f (P_e) при v = const

Рис. 2.2. График зависимости N_б = f (N_е) при η = const.

Взяв два разных значения N_e1 и N_e2 для данного КПД η, рассчитываем величину N_б1 = N_е1 · η_вл · η_n · η и N_б2 = N_е2 · η_вл · η_n · η и по полученным значениям через точки 1 и 2 проводим линию при данном КПД (рис. 2.2). Аналогично построение для других значений КПД η. Расчеты сводим в табл. 2.3

Определив режим работы СПУ на ходовой характеристике по параметрам N_e, n, υ, Р_е с помощью номограммы (см. подраздел 2.7, рис. 2.5), находим величину пропульсивного КПД η, который используется для анализа экономических показателей работы судна.

Таблица 2.3. - Определение N_б = f (N_е) при n_сн = const.

При оценке экономических показателей работы дизеля, следует указать на то, что для ГД характерна незначительная зависимость величины эффективного КПД ГД η_е и удельного расхода топлива В_е, [кг/кВт·ч] от скоростного режима, по закону которого обычно работает ГД.

Используя эту стабильную экономичность работы дизеля на разных режимах, определим часовой расход топлива на ГД, кг/ч, по формуле:

Значения η_е и В_е, следует взять из паспортных данных двигателя или определить по результатам ходовых (теплотехнических) испытаний судна.

В процессе эксплуатации двигателя его экономические показатели такие, как В_е и, соответственно η_е вследствие целого ряда причин могут изменяться.

Чтобы отобразить возможные отклонения этих показателей от нормальных (паспортных) значений в левой части паспортной диаграммы строим зависимость изменения часового расхода топлива на главный двигатель В_ч от величины эффективной мощности N_e для различных возможных значений эффективного КПД η_е (у малооборотных двигателей (МОД) η_е = 0,40..0,55).

Как уже было сказано, по паспортным данным двигателя или по результатам ходовых теплотехнических испытаний берем величину удельного расхода топлива В_е и определяем значение эффективного КПД двигателя по формуле:

Рис. 2.3. График зависимости В = f (N_е) при η_е = const.

На диаграмме (рис. 2.3) через полученные точки 1 и 2 с координатами «N_e1 — В₁» и «N_e2 — В₂» проводим линию. Аналогично построение графика для других принятых значений эффективного КПД η_е. Расчеты сводим в табл. 2.4.

Величину низшей теплоты сгорания топлива Q_н^р можно взять из данных паспорта (сертификата) используемого топлива, которая для различных марок топлива разная (Q_н^р = 40000... 44000 кДж/кг).

Обычно расчет часового расхода топлива В_ч обычно проводят для теплоты сгорания Q_н^р_y = 42000 кДж/кг.

Таблица 2.4 — Часовой расход топлива в зависимости от N_e и η_е

ηе	Nе1 =	Nе2 =
	3600 Nе1 / ηе Qнр = В1	3600 Nе2 / ηе Qнр = В2
ηе1
ηе2

Если фактическая теплота сгорания Q_н^р_ф, взятая из данных паспорта (сертификата) используемого топлива, отличается от заданной теплоты сгорания Q_н^р_y , то необходимо провести перерасчет часового расхода топлива по формуле

где ρ₁₅ — плотность топлива при 15 °С кг/м³;

х, у, S — массовые содержания воды, золы и серы, % [5].

В сущности, сочетание паспортной диаграммы судна с номограммой для определения пропульсивного КПД и шкалой часового расхода топлива на ГД представляет собой режимную карту пропульсивной установки судна.

Режимная карта пропульсивной установки, рассчитанная на основании паспортных характеристик судна и его энергетической установки, позволит обслуживающему персоналу осуществлять оценку изменения технико-экономических показателей в процессе эксплуатации судна. Сопоставление текущих значений основных контролируемых теплоэнергетических параметров с паспортными данными на режимной карте, позволяет судить о качестве рабочих процессов и техническом состоянии энергетического оборудования СПУ. Выявленные отклонения параметров от паспортных данных служат основой для анализа и принятия соответствующих организационно-технических решений.