Раздел 2 Системы спту.

1. Система грязных конденсатов, система турбогенераторов и пароструйных эжекторов.

Турбогенераторы. В качестве первичных двигателей судовой электростанции могут быть применены тепловые двигатели любых типов. Однако в СПТУ чаще всего применяют турбопривод. Турбины генераторов обычно работают на паре тех же параметров, что и ГТЗА., Отработавший пар отводится во вспомогательный конденсатор с автономными циркуляционным и конденсатным насосами и пароструйными эжекторами.

Целесообразно предусматривать возможность отвода отрабо­тавшего пара турбин генераторов на ходовых режимах в главный конденсатор. На судах, совершающих длительные переходы на режиме эксплуатационной мощности, находят применение элект­рогенераторы с приводом от гребного валопровода.

5.1 Для современных СПТУ мощностью 20000—40000 кВт на выводах генератора при режиме полного переднего хода может быть выражена формулой

=0.02*27.5=0.55

5.2 Номинальная мощность генератора

=0.55*0.55=0.3

где: = 0,55 0,70 — коэффициент загрузки генераторов.

5.3 Расход пара на турбогенератор при номинальной нагрузке оп­ределяется как

=3600*0.3/675*0.51=31.

где: — адиабатный перепад тепла в турбине генератора, кДж/кг;

— к.п.д. турбогенератора, учитывающий тепловые и механические потери турбины, редуктора и генератора.

5.4 Расход тепла (в кДж/ч) на испаритель грязных конденсатов (ИГК) при основном ходовом режиме для современных СПТУ, работающих на топочных мазутах марок 60 и 80, можно рассчитать по эмпирической формуле:

=1.05(94+0.078*0.16)*103=4700кДж/ч

где: k_п= 1,05 1,10 — поправочный коэффициент, нижние значения которого относятся к сухогрузным судам, верхние — к танкерам.

– расход топлива на энергетическую установку, кг/ч

5.5 Расход первичного пара (в кг/ч)

=4700/3000-2325=6/96

где: — энтальпия соответственно первичного пара и его конденсата, кДж/кг.

Давление вторичного пара ИГК определяется нуждами потре­бителей и составляет: для тепловых потребителей 0,4—0,5 МПа, а для энергетических 1,0—1,2 МПа.

Главные паро-струйные эжекторы (ПЭЖ) обычно выполняются двух- или трехступенчатыми и питаются охлажденным либо насыщенным паром пониженного давления.

5.6 Расход рабочего пара (в кг/ч) на эжектор

=0.003

где: = 0,003 0,005 — относительный расход пара на ПЭЖ;

D_K — масса конденсируемого пара, кг/ч.

Для ПЭЖ вспомогательных конденсаторов =0,015 0.025.

Если вместо ПЭЖ установлены вакуум-насосы, то подача последних определяется так же, как и для главных эжекторов. Мощность, потребляемая вакуум-насосом, зависит от давления в главном конденсаторе и обычно не должна превышать 0,14—0,18% мощности ГТЗА.

Раздел 3

Для расчета изменения параметров рабочего процесса необходимо отобразить цикл установки в характерных точках, получить уравнение зависимости мощности турбины от параметров, изменяющихся в процессе снижения частоты вращения ротора, давления свежего пара.

Цикл ПТУ:

Нагрузку установки характеризует отношение ее мощности на рассматриваемом N_е и номинальном N_e0 режимах работы. С уменьшением нагрузки СПТУ сни­жается расход пара на ГТЗА, а следовательно, и производитель­ность парогенераторов и вспомогательных механизмов. В то вре­мя как нагрузка питательного, конденсатного и топливных насо­сов убывает примерно так же, как и нагрузка ГТЗА, коэффици­ент нагрузки некоторых вспомогательных механизмов (масляных и циркуляционных насосов, эжекторов, машинных вентиляторов и т. п.) может оставаться неизменным на всех режимах работы СПТУ. Что касается котельного вентилятора, то вследствие одно­временного уменьшения подачи и напора его нагрузка падает значительно быстрее, чем нагрузка главного двигателя.

С уменьшением нагрузки установки понижается к.п.д. вспомо­гательных механизмов, что приводит к значительному повышению относительного расхода пара на вспомогательные двигатели, осо­бенно при нагрузках около 0,3 номинальной и менее. В результа­те этого снижается характеристика тепловой схемы е_н и, следо­вательно, эффективный к.п.д. СПТУ.

Экономичность главных двигателей может быть повышена прежде всего за счет применения более совершенных способов регулирования, например использованием специальных групп сопл или их комбинаций, а иногда и специальных ступеней умень­шенных ходов.

В многовальных установках существенное повышение эконо­мичности на частичных нагрузках может быть достигнуто путем отключения части главных двигателей (за счет возрастания на­грузки и к. п. д. оставшихся в действии двигателей), а также части обслуживающих механизмов. При этом допустимая нагруз­ка работающих двигателей должна быть ограничена по кру­тящему моменту, теплонапряженности или какому-либо иному параметру.

Выбор того или иного режима работы котельной установки на частичных нагрузках определяется в первую очередь характером зависимости к.п.д. парогенераторов от расхода топлива на уста­новку, а также влиянием на экономичность СПТУ вспомогатель­ных механизмов, обслуживающих парогенераторы. Так как до­полнительные затраты на работу котельных вспомогательных ме­ханизмов весьма существенны, на режимах частичных нагрузок, как правило, всегда выгодно уменьшить количество действующих парогенераторов вместе с обслуживающими их механизмами, ес­ли это мероприятие не противоречит требованиям надежности, живучести и др.

В данном случае выигрыш от уменьшения расхода тепла на обслуживающие механизмы перекрывает потери от снижения коэффициента полезного действия парогенераторов, связанного с увеличением их нагрузки.

Мероприятия, повышающие экономичность вспомогательных механизмов на режимах частичных нагрузок, сводятся к следую­щему:

применение механизмов, максимальный коэффициент полезно­го действия которых достигается при характерной частичной на­грузке;

распределение производительности, обеспечивающей номи­нальный режим установки, между несколькими механизмами с последующим отключением некоторых из них при частичных на­грузках;

применение двух- или трехскоростных электродвигателей для привода вспомогательных механизмов от одного вспомогательно­го двигателя;

применение вспомогательного механизма с приводом от глав­ного двигателя.

К мероприятиям, повышающим экономичность тепловых схем на частичных нагрузках, относятся:

выбор и регулирование давления отработавшего пара вспомо­гательных механизмов применительно к работе установки на час­тичной нагрузке;

изыскание добавочных потребителей отработавшего пара для уменьшения его избытка.

Для оценки изменения параметров работы ПТУ на долевом режиме воспользуемся i-s диаграммой водяного пара. По начальным параметрам давления пара на долевом режиме определяется изменение располагаемой работы турбинной ступени. Используя расчётные формулы находим мощность турбины на долевом режиме:

С учетом уменьшения начальной температуры на 3% Т₀ = 436,5 ⁰С, тогда:

H₀ = h₀ – h_к = 3000-2325=675 кДж/кг

N=G· H₀· = 54*675*0,8 = 29160 кВт,

Где  = 0,8 – внутренний КПД турбинной установки.

Расход рабочего тела при долевых расчетах можно определить по рисунку 6

Рисунок 6 – Диаграмма режимов турбины:

а) с отбором пара на технические нужды: б) без отбором пара на технические нужды.

Рисунок 7. Универсальная диаграмма режимов работы турбинной ступени