Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

7 семестр (Бормотов А) / !Курсовая работа по СЭУ итог (Бормотов)

.pdf
Скачиваний:
72
Добавлен:
14.07.2019
Размер:
783.57 Кб
Скачать

Принимаем для соединения 8 болтов с резьбой М28.

Радиус закругления фланцев валов не менее 0,08 требуемого диаметра вала в районе фланца. Закругление должно быть гладким, подрезка закруглений от головки и гайки соединительных болтов не допускается.

Толщина соединительных фланцев должна быть не менее 20% требуемого диаметра промежуточного вала или не менее диаметра болта в зависимости от того, что больше. Определяется толщина соединительных фланцев по формуле:

s'= dпр 0,2=0,2·170=34 мм.

Принимаем толщину фланца 36 мм.

4.4 Соединение гребного винта с валом

Конус гребного вала под гребной винт выполняется с конусностью 1:12. Во избежание попадания воды на конус гребного вала предусматриваются уплотнения.

4.5 Подшипники валов

Опорные подшипники

Ориентировочное значение максимально допустимого расстояния, мм, между смежными подшипниками при n ≤ 350 мин-1 составляет:

5,5a

d

r

l a

d

r

 

 

 

 

где a = 1 -для неполных валов;

dr = dгр = 225мм – диаметр вала.

λ = 14 – при частоте вращения n ≤ 500 мин-1 Минимальное расстояние между смежными подшипниками:

5,50,225 l 140,225

5,50,225 l 140,225

2,61 м≤l≤6,64 м

4.6 Тормозное устройства

Тормозное устройство устанавливается на фланцевом соединении гребного вала .

В качестве тормозного устройства используется тормоз бугельной конструкции.

Лист

КП –НГТУ-26.03.02-(15-КС-1)-02-2018

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

 

 

4.7 Проверка валопровода на критическую частоту вращения

Для определения критической частоты вращения гребного вала при

поперечных колебаниях валопровод условно заменяется двухопорной балкой с

одним свешивающимся концом. Частота вращения вала, при которой возникают

его поперечные колебания, вычисляется по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

 

 

3

 

q

 

 

 

 

30

 

EYg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nкр

= 1 3,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, (мин )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

 

 

q

 

 

 

 

l

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L2 =0,72 м - расстояние от середины опоры до центра масс гребного винта;

L1 =7,313 м - остальная длина гребного вала;

 

 

 

 

q1 = .dг2/4

(кН/м) - удельная нагрузка пролета вала L1;

 

 

 

 

 

* d

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3,14 * 0,225

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

= * g

гр

 

= 7800 *9,81

 

*10

3

= 3,041

(кН/м);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

4

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

= q +

G

В

= 3,041 +

13,9

 

= 11,62

(кН/м) - удельная нагрузка пролета вала L2;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,62

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gв = 1,47.Dв3. (кН)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dв = 2,78 м - диаметр винта;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0,44 - дисковое отношение;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gв = 1,47 2,783.0,44 = 13,9 (кН);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I = .dг4/64 (м4) - экваториальный момент инерции сечения вала

относительно его оси;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I = 3,14 0,2254 /64 = 1,26 .10-4 4);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E = 2,16 .108 кПа - модуль упругости материала вала.

 

 

 

0,72

 

3

 

11,62

 

 

30*3,14

2,16*10

8

*1,26*10

4

*9,81

 

 

 

 

 

≈ 516 (мин.-1),

nкр = 13,3

7,313

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7,313

2

 

 

 

 

 

3,041

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3,041

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Критическая частота вращения вала должна быть больше ее номинального

значения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(nкр - nн)/nн.100% 20%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(516207)/207 .100% 20%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

149% 20%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Условие выполняется, следовательно, запас частоты вращения обеспечен.

 

 

 

 

 

 

 

 

4.8 Проверка вала на продольную устойчивость

 

Необходимость проверки вала на продольную устойчивость

устанавливается в зависимости от его гибкости:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= lmax

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

где, lmax – длина пролета между опорами, м;

 

 

 

 

 

 

 

 

i – радиус инерции сечения вала, м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лист

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КП –НГТУ-26.03.02-(15-КС-1)-02-2018

Изм. Лист

 

№ докум.

 

 

 

 

 

Подпись

 

Дата

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i =

I

,

F

 

 

где ,F – площадь поперечного сечения, м2;

 

* d

4

3,14*0,225

4

 

I =

, =

=1,26*10

4

 

 

64

64

 

 

 

 

 

lmax =3,957м

 

1,26 10

4

 

 

i =

= 0,056 м

 

0,04

 

 

 

 

 

 

 

 

·d

2

3,14 0,225

2

 

F =

=

= 0,04м

2

 

 

 

4

 

4

 

 

 

 

 

 

=

3,957

0,056

 

=

70,7

.

Т. к. = 70,7 < 80 вал считается жесткими, и его расчет на продольную устойчивость не проводится.

Лист

КП –НГТУ-26.03.02-(15-КС-1)-02-2018

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

5 Расчет потребной мощности и выбор состава судовой электростанции

Согласно [1] выбираем род тока и величину напряжения в сети для всех групп потребителей, т.е. механизмов, обслуживающих ЭУ, судовые системы палубных механизмов и прочих потребителей. Род тока и напряжение могут быть едиными для всех потребителей, но могут быть различными для отдельных групп. На проектируемом судне применяется переменный ток, напряжением 230 и 400 В, частотой f=50 Гц.

Судовая электростанция удовлетворяет следующим требованиям:

-загрузка работающих генераторов составляет не менее 60-70% их номинальной мощности;

-число установленных генераторов минимально и они однотипные;

-в каждом режиме (кроме аварийного) в резерве есть не менее одного генератора, способного заменить наибольший по мощности из

работающих Для транспортных судов нашего класса с ДВС наибольшая мощность

судовой электростанции в ходовом режиме считается по формуле

Nx = Nxo + a*Ne,

где Nхо - постоянная величина, зависящая от типа СЭУ и судна, для ДУ транспортных судов Nхо = 35 кВт;

а - безразмерный коэффициент, а = 0,045-для транспортных судов; Ne - суммарная мощность, Ne = 960 кВт

Nx = 35 + 0,045. 960 =78,2 кВт

Для стояночных режимов среднюю нагрузку электростанции можно найти через водоизмещение или дедвейт:

Nc = Nco + b.D,

где Nco - постоянная величина, зависящая от типа судов, для транспортных судов составляет 15-30 кВт:

Принимаем Nco = 20 кВт;

b - размерный коэффициент пропорциональности: b = 0,01 кВт/т;

D - дедвейт, D = 1653,6 т;

Nc = 20 + 0,01*1653,6=36,5 кВт.

По мощности судовой электростанции в ходовом режиме (Nx=78,2 кВт) и

врежиме стоянки (Nс=36,5 кВт) выбираем тип дизель - генератора.

Вкачестве основных дизельгенераторов выбираем два дизельгенератора ВДМ-ДГС50-226В. В качестве резервного дизельгенератора выбираем ВДМ- ДГС50-226В. Основные характеристики дизель - генераторов представлены в таблице 5.1.

Лист

КП –НГТУ-26.03.02-(15-КС-1)-02-2018

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

 

 

 

Таблица 5.1 - Характеристики дизель - генераторов

 

 

 

 

 

Характеристика

 

 

ВДМ-ДГС50-226В

Мощность, кВт

 

 

 

 

50

Мощность двигателя, кВт

 

 

66

Тип дизеля

 

 

 

 

ТД226В-4СД

Частота вращения, об/мин

 

 

1500

Масса, кг

 

 

 

 

1775

Удельный расход масла, г/кВт*ч

 

 

1,0

Удельный расход топлива, г/кВт*ч

 

198

Род тока

 

 

 

 

3-х фазн., переменный

Напряжение, В

 

 

 

 

400

Габариты

 

 

 

 

1663 x 600 x 1242

Мощность аварийного дизель генератора принимается равной:

N

АВ

= (0.15 0.2)

N

Х

 

 

 

СЭС

СЭС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

АВ

= 0,2 100 = 20 кВт

 

 

 

СЭС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принимаю в качестве аварийного дизель генератора:

-дизель генератор ВДМ-ДГС24-226В с номинальной мощностью 24 кВт,

напряжением 400 В, частотой тока 50Гц.

 

Емкость аккумуляторной батареи:

 

 

 

 

1

P t

 

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

C =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

k

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

где,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P - мощность потребителей, Вт:

 

 

 

P=20000 Вт;

 

 

 

 

 

t- время работы потребителей, ч:

 

 

t=6 ч;

 

 

 

 

 

 

 

 

n – число потребителей, мощность которых учитывается;

V - напряжение батарей, V=12 В;

 

 

k1 - коэффициент, учитывающий саморазряд, принимаемый равным 0,9;

k2- коэффициент, учитывающий снижение ёмкости за время кратковременных

разрядов и принимаемый равным 0,8…0,85.

 

 

 

 

 

 

 

 

1

20000

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C =

12

=13072А ч.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,9 0,85

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лист

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КП –НГТУ-26.03.02-(15-КС-1)-02-2018

Изм. Лист

 

 

№ докум.

Подпись Дата

 

 

 

6 Расчет теплоснабжения судна, выбор автономных и утилизационных котлов.

При выборе типа котла можно руководствоваться опытом эксплуатации построенных судов, а также следующими соображениями. Так как судно перевозит контейнеры, то подогрева груза не требуется.

6.1Расчет общего максимального потребления теплоты по всему судну на ходовом и стояночном режимах.

Максимально потребляемый поток теплоты в стояночном режиме.

Q с = k0 kc kз (Qот +Qсб + Qпт ) ,

где:

kо = 0,7- коэффициент одновременности; kc = 1,1 - коэффициент запаса;

kз = 0,6 - коэффициент загрузки потребителей на стояночном режиме;

Qот =23,3+0,012.G (кВт) - поток теплоты на отопление помещений для танкера;

G = 1600 т - грузоподъемность судна;

Q

= 23,3 + 0,012 1600 = 42,5

от

 

кВт

;

Qсб = nк (gм + gп) (кДж/ч) - поток теплоты на санитарно-бытовые нужды; nк = 14 чел - число членов экипажа;

gм = 0,60 кВт/чел - поток теплоты на приготовление горячей мытьевой

воды;

gп = 0,11 кВт/чел - поток теплоты на приготовление питьевой кипяченой

воды;

Q

= 14 (0,60 + 0,11) = 9,94

сб

 

кВт

;

QПТ = (0,14…0,15).(Qот + Qсб) (кВт) –поток теплоты на подогрев топлива и технические нужды;

Q

ПТ

= 0,14 (42,5 + 9,94) = 7,342

 

 

кВт

;

Q

= 0,7 1,1 0,6 (42,5 + 9,94 + 7,342) = 27,62

 

 

кВт

.

 

Максимальное потребление теплоты в ходовом режиме

Q х

= k0 kc kз (Qот +Qсб + Qпт ) ,

где:

kо = 0,8- коэффициент одновременности на ходовом режиме; kc = 1,1 - коэффициент запаса;

kз = 0,7 - коэффициент загрузки потребителей на ходовом режиме;

Q

= 0,8 1,1 0,7 (42,5 + 9,94 + 7,342) = 36,83

х

 

кВт

.

Общее количество теплоты:

 

Q

= Q

+ Q

+ Q

= 42,5 + 9,94 + 7,342 = 59,782 кВт

общ

от

сб

пт

 

Общее количество теплоты, которое может быть утилизировано:

Qук

= аг Qнр (Т ухmin Т 0 )( L0 +1) c

be Ne ух

,

3600

 

 

 

где аг - доля теплоты, приходящаяся на выпускные газы:

Лист

КП –НГТУ-26.03.02-(15-КС-1)-02-2018

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

а

г

e

= =

0,49 3600 be Qн

0,5

e

;

 

 

 

=3600

р0,194 42700

=

0,43

;

аг = 0,49 0,5 0,43 = 0,275;

и

ух

= 0,8...0,85

-коэффициент, учитывающий потери теплоты в окружающую среду

 

 

 

загрузку ДВС;

Q

р

-

н

 

 

 

T

min

 

 

ух

 

Q

низшая рабочая теплота сгорания топлива, кДж/кг, ,Т0 - минимальная температура выпускных газов

р

= 42700

кДж

 

н

кг

 

 

 

УК

Tух

=

 

min

 

;

433 453 К

и

температура воздуха внутри машинного помещения;

- коэффициент избытка воздуха ДВС (

= 1,45 1,8

для ВОД);

L0 - теоретическое количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг

топлива,

L

14,3

кг/кг;

0

 

 

 

 

c

pг

 

- удельная

теплоёмкость газов,

c

pг

 

1,15

кДж/кг·К;

b

- удельный расход топлива ДВС, кг/кВт·ч, be=0,194 кг/кВтч;

e

 

 

 

 

N

e

- суммарная мощность главных двигателей, кВт, Ne

= 960 кВт

 

 

 

 

 

 

.

Q

 

= 0,275 42700 (440 288) (1,6 14,3 +1) 1,15

0,194 960 0,8

= 386,17 кВт

ук

3600

 

 

 

 

 

 

 

Так как, Qук >QƩх, то мощность утилизационного котла принимается равной QƩх.

Характеристики утилизационного котла

Выбираем котел КАУ-4,5. Характеристики утилизационного котла представлены в табл. 6.1

Таблица 6.1 - Основные характеристики утилизационного котла КАУ-4,5

Характеристика

Значение

Тепловая мощность Nк, кВт

52

Рабочее давление воды P, МПа

0,13

Температура газов на выходе из котла tвых, оС

90

Температура газов на входе в котел tвх, оС

400

Площадь поверхности нагрева F, м2

4,5

Масса котла с водой Gк +Gв, кг

562

Масса котла без воды Gк, кг

482

Полное аэродинамическое сопротивление котла ∆hп, кПа

2,2

Тепловая напряженность поверхности нагрева qн, кВт/м2

11,6

Автономный котел выбираем по наибольшей величине общего потребления теплоты на обоих режимах.

Qх = 36,83 кВт

Лист

КП –НГТУ-26.03.02-(15-КС-1)-02-2018

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

Характеристики автономного котла

Подходящий водогрейный автономный котёл – Kiturami KSO-50R. Его характеристики представлены в таблице 6.2.

Таблица 6.2 - Основные характеристики автономного котла Kiturami KSO-50R

Характеристика

Значение

Тепловая мощность Nк, кВт

58,1

Рабочее давление воды P, МПа

0,35

Площадь отапливаемая F, м2

580

Потребляемая мощность, Вт

380

Масса котла без воды Gк, кг

195

Расход топлива, кг/ч

5,8

Производительность по горячей воде, м3

2

Лист

КП –НГТУ-26.03.02-(15-КС-1)-02-2018

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

7 Выбор оборудования и систем СЭУ

7.1Cистема сжатого воздуха

Всоответствии с 1 на судне устанавливают два компрессора: навесной (с приводом от ГД) и автономный (ручной или с приводом от электродвигателя).

Пуск дизеля проводят сжатым воздухом с давлением 2,5 3 МПа. Запас сжатого воздуха в баллонах должен быть не менее, чем на 6 пусков (для вспомогательных и главных нереверсивных двигателей). Число баллонов не менее двух с равной емкостью. В тех случаях, когда вспомогательные двигатели имеют электростартерный запуск, емкость пусковых баллонов рассчитывается только на пуск главных двигателей.

7.2Система охлаждения

Система предназначена для охлаждения двигателей и отвода тепла от рабочих жидкостей: масла, воды, топлива и от продувочного воздуха.

Состав системы: насосы (обеспечивают циркуляцию воды в системе), охладители (для отвода тепла в воду), расширительные цистерны (для компенсации объема и удаления воздуха из системы), терморегуляторы (поддерживают температуру воды и охлаждающей жидкости), трубопроводы.

Тип системы охлаждения - двухконтурная замкнутая.

7.3 Система масла

Масляная система обеспечивает подачу масла к трущимся поверхностям для уменьшения их трения и для отвода тепла, выделяющегося при трении. В состав оборудования входят: расходные, циркуляционные масляные цистерны, насосы, сепараторы, цистерны отработанного масла, холодильники, фильтры, терморегуляторы и др. Тип системы смазки - с «мокрым» картером. Суммарное количество масла в системе:

Gмс = kмρм (kVмс + k 'Vмс )103 =1,1*900*(1*0,96 +3*0,03)*103 =1,04 т , срок службы масла в главных двигателях и вспомогательных дизелях составляет 300 ч.

По назначению масляные насосы разделяются на перекачивающие, циркуляционные (нагнетательные и откачивающие) и прокачивающие. Выбор перекачивающего насоса производят исходя из необходимого времени перекачки требуемого объема масла.

7.4. Система топлива

Система предназначена для приема, хранения, перекачки, подогрева, очистки и подачи распыленного топлива в цилиндры дизеля.

Система низкого давления (для подготовки и подачи топлива к системе высокого давления). Система включает в себя насосы, фильтры, сепаратор, подогреватели, цистерны и топливопроводы.

Система высокого давления (для впрыскивания топлива в камеру сгорания). Система включает в себя топливный насос высокого давления ТНВД и форсунку, соединенные между собой топливопроводом высокого давления.

Лист

КП –НГТУ-26.03.02-(15-КС-1)-02-2018

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

7.5Система газовыпуска

Система обеспечивает наиболее рациональный отвод отработавших газов из цилиндров. Под рациональным отводом понимается такая организация газовыпуска, которая способствует:

-максимальному использованию энергии рабочего тела в цилиндрах и вне

их;

-качественной очистке и наполнению цилиндров; -минимальному воздействию вредных отработавших газов на среду

обитания.

Состав системы:

-выпускные коллекторы, предназначенные для отвода из цилиндров отработавших газов;

-глушители шума; -турбокомпрессоры; -искрогасители;

-трубопроводы с малым сопротивлением выходу отработавших газов. Главный двигатель, каждый вспомогательный двигатель и автономный котел

оборудуются самостоятельными трубопроводами, которые выводятся на палубу в общий кожух-трубу.

Лист

КП –НГТУ-26.03.02-(15-КС-1)-02-2018

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

Соседние файлы в папке 7 семестр (Бормотов А)