Конструкция главного двигателя и судовых паровых котлов

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Главный двигатель УПС «Профессор Щеголев» конструкция остова

1.1 Краткая характеристика. Особенности конструкции

Двигатель конструкции фирмы «Зульцер» ряда RD (D -- реверсивный, R -- с управляемым выпуском); 6ДКРН -- пятицилиндровый, двухтактный, крейцкопфный, реверсивный с газотурбинным наддувом, с непосредственной передачей мощности на гребной вал. Двигатель имеет контурную петлевую схему продувки, двухступенчатый импульсивный газотурбинный наддув с использованием в качестве второй ступени наддува подпоршневых полостей. Двигатель предусмотрен для работы на тяжелом топливе; N_е =5000 э. л. с. (3676 кВт), n= 170 об/мин, g_е = 159 г/э. л. с ч (216 г/кВт-ч).

Охлаждение двигателя двухконтурное с автоматическим поддержанием заданных температурных режимов. Охлаждение турбокомпрессоров, цилиндровых втулок и крышек, поршней и форсунок осуществляется пресной водой, а охлаждение воздухоохладителей и маслоохладителей -- забортной водой. Все системы, обслуживающие главный двигатель, снабжены аварийно-предупредительной сигнализацией по давлению и температуре.

Главный двигатель приспособлен к дистанционному управлению из рулевой рубки и ЦПУ. В качестве ДАУ установлена оригинальная пневматическая система управления фирмы «Зульцер», Кроме этого, полностью сохранена возможность непосредственного управления с нормального местного поста управления на двигателе.

Остов двигателя, включающий фундаментную раму, А-образные стойки (станину) и блоки цилиндров, соединен при помощи анкерных связей в единую жесткую конструкцию и тем самым разгружает эти детали от воздействия растягивающих сил, развивающихся в цилиндре. Схема крепления остова анкерными связями показана на рис. 2.

Картер двигателя и рабочие цилиндры отделены друг от друга перегородкой (диафрагмой) с уплотнительными сальниками для штоков поршней. Так как двигатель имеет крейцкопфную конструкцию и соответственно малую длину рабочего существует возможность доступа к продувочным и выхлопным окнам при положении поршня в. м. т. Поперечный разрез показан на рис.1.

1.2 Фундаментная рама

Фундаментная рама сварная, в гнезда поперечин фундаментной рамы уложены опорные (рамовые) подшипники коленчатого вала. Нижние части поперечин подшипников служат опорой нижних гаек анкерных связей. Нижнее дно рамы имеет форму масляного поддона (корыта). Масляный поддон отделен от пространства главного картера металлической сеткой, которая предотвращает попадание посторонних предметом в масляный поддон и соответственно в спускные маслопроводы. Рама крепится к фундаменту судна при помощи специальных болтов, некоторые из них являются призонными (для точной фиксации фундаментной; рамы относительно корпуса судна).

1.3 Анкерные стойки и связи, направляющие крейцкопфа

Стойки соединяют рабочие цилиндры с фундаментной рамой при помощи анкерных связей. К стойкам крепятся направляющие крейцкопфа, охлаждаемые маслом. Отдельные стойки соединены между собой на обеих сторонах двигателя при помощи привинченных продольных жестких ребер и образуют таким образом жесткий остов двигателя. На обеих сторонах двигателя имеются четырехугольные дверцы для доступа в картер. Дверцы на стороне выхлопа топливного насоса высокого давления (ТНВД) снабжены большими крышками смотровых отверстий. Дверцы на стороне выхлопа имеют предохранительные клапаны, которые снабжены защитными чехлами и установлены на давление срабатывания 0,05 бар.

Каждый крейцкопф движется в четырех направляющих с нащечинами, которые прикреплены к стойкам. Направляющие изготовлены из чугуна, полые, плоскости скольжения их смазываются через башмаки крейцкопфа от общей системы циркуляционной смазки двигателя. Установкой прокладок под нащечины и под направляющие производят центровку кривошипно-шатунного механизма ДВС.

Анкерные связи соединяют в одно целое фундаментную раму, анкерные стойки и блок цилиндров и тем самым освобождают эти детали от растягивающих усилий, возникающих при сгорании топлива в цилиндре. Связи гидравлически затягиваются при помощи специального устройства.

1.4 Цилиндровые блоки

Цилиндровые блоки (рубашки) изготовлены из чугуна СЧ24-44 и служат для посадки и направления цилиндровых втулок. Отдельные блоки соединены болтами в один жесткий общий цилиндровый блок. В блоках отлиты необходимые каналы для продувочного воздуха и выпускных газов, также для охлаждающей воды. В нижней части блока находятся сальники поршневого штока и сальники охлаждения поршней. Днище блока наклонено для облегчения стока загрязненного масла.

Втулки охлаждаются пресной водой, все цилиндры подключены параллельно. Вода поступает в блоки со стороны ТНВД в самых низких местах охлаждающих полостей. Выходы охлаждающей воды находятся в наивысших точках цилиндровых крышек. Движение воды внутри обеспечивается таким образом, что исключается возможность образования «мешков» воздуха и пара. Входы и выходы охлаждающей воды всех цилиндров снабжены отсекающими клапанами, при помощи которых каждый отдельный цилиндр может быть отключен от общей сети охлаждающей воды. При нормальной эксплуатации все клапаны на входе и выходе охлаждающей воды должны быть полностью открыты для того, чтобы обеспечить равномерное охлаждение цилиндров и одинаковые тепловые режимы работы всех цилиндров.

1.5 Цилиндровые втулки

Цилиндровые втулки (рис. 3) цельные, чугунные. Верхний бурт цилиндровых втулок прижимается цилиндровыми крышками к промежуточным кольцам для улучшения охлаждения верхних частей втулок и увеличения ее подвижности в тепловом и механическом отношениях.

Втулки имеют возможность теплового удлинения вниз. Между цилиндровыми крышками и втулками имеются стальные уплотнительные прокладки. Кольцеобразные ребра верхней части цилиндровых втулок предназначены для прохода охлаждающей воды, а также для придания жесткости наиболее нагруженной части втулки. В области кругового опорного фланца цилиндровые втулки уплотнены медными кольцами со стороны выпускных газов, а со стороны охлаждающей воды теплостойкими резиновыми кольцами для предотвращения попадания охлаждающей воды из полости охлаждения втулок в подпоршневое пространство и газовые каналы.

Для смазки рабочих поверхностей цилиндровых втулок установлено восемь масляных штуцеров, расположенных по окружности. По поверхности стенок втулок масло распределяется посредством смазочных канавок. Для предотвращения попадания газов в масляные насосы (лубрикаторы) штуцера снабжены невозвратными клапанами.

Стальное опорное кольцо втулки имеет каналы для охлаждающей воды и служит дополнительным круговым укреплением ее верхней части. Опорные кольца фиксируются, на цилиндровых блоках штифтами, определяющими одновременно положение цилиндровых крышек.

1.6 Крышки цилиндров

Цилиндровые крышки состоят из двух частей: центральной чугунной клапанной вставки и непосредственно стальной крышки, которая крепится к блоку на шпильках. Клапанные вставки крышек имеют отверстия, необходимые для размещения форсунок, пусковых, предохранительных и индикаторных клапанов. Все клапаны имеют свои корпуса и вставляются в клапанную вставку отдельно. Крышки охлаждаются пресной водой. В верхней части крышки равномерно распределены отверстия для прочистки полостей системы охлаждения.

Выходной охлаждающий трубопровод оснащен термометрами и деаэрационными краниками, соединенными с расширительной цистерной.

Пусковые клапаны управляются пневматически от воздухораспределителя. Давление пускового воздуха около 30 бар. Клапаны находятся в отдельных корпусах и соединяются с крышками цилиндров с помощью болтов. Уплотнение корпуса осуществляется медным кольцом. Пусковой клапан открывается внутрь цилиндра. Выходное отверстие пускового клапана в цилиндровой крышке устроено так, что при поломке шпинделя тарелка клапана не может упасть в рабочий цилиндр. Неплотное закрытие пускового клапана приводит к нагреву пускового трубопровода сжатого воздуха. Нажимая или поворачивая клапан на седле за верхний конец шпинделя, можно легко контролировать работу клапана.

Каждый рабочий цилиндр оборудован предохранительным клапаном, предназначенным для сигнализации о развитии в цилиндре недопустимо высоких давлений. Давление срабатывания клапана устанавливается дистанционным кольцом на величину 85 бар.

Все рабочие цилиндры имеют общий индикаторный привод индикаторных клапанов от вертикального вала двигателя.

2. Системы, обслуживающие главный двигатель

2.1 Система тяжелого топлива главного двигателя

Тяжелое топливо хранится па судне в танках двойного дна, диптанках и топливно-балластных танках. Все эти танки имеют паровой подогрев топлива. Из этих танков (рис. 4) через коробку топливо забирается винтовыми топливоперекачивающими насосами и закачивается в отстойные цистерны (танки № 16).Топливо отстаивается в них, и отстой сливается через ручные пружинные клапаны и смотровые воронки. Из одного из танков отстоявшееся топливо поступает к сепаратору тяжелого топлива, предварительно оно подогревается в паровом подогревателе и далее сепарируется. Отсепарированное топливо поступает в расходные танки (в танк № 24 ПБ, а в танке № 24 ЛБ находится дизельное топливо для работы на маневрах и прокачки системы).

Из расходных танков топливо самотеком поступает в смесительную (бустерную) цистерну. Из нее топливо забирается топливоподкачивающими насосами и поступает в паровой подогреватель. В подогревателе топливо подогревается для обеспечения необходимой вязкости (45--55 Секунд Редвуда), которая регулируется и обеспечивается вискозиметром, путем воздействия на паровой клапан. При прокачке форсунок главного двигателя паровой подогреватель отключается с помощью байпасного клапана. После подогревателя топливо поступает на сдвоенный фильтр и через вискозиметр к ТНВД главного двигателя. Вискозиметр может быть установлен и после редукционного клапана, которым регулируется давление в системе.

После редукционного клапана топливо возвращается в смесительную цистерну, которая часто используется и как мерный бак.

Все систему -- от сепаратора и до главного двигателя -- изолированы и имеют спутниковый обогрев трубопроводов.

Прием с берега осуществляется через две станции, расположенные по бортам судна на палубе надстройки. Топливные цистерны оборудованы воздушными трубами. При запуске и на маневрах двигатель работает на дизельном топливе. Для избежания перелива топлива танк № 17 подключен параллельно к заполненным топливом танкам.

2.2 Топливные сепараторы

Топливные сепараторы можно применять для очистки топлива методами пурификации и кларификации (рис. 5, а, б). Пурификация -- это сепарирование, при котором от топлива отделяются грязь и вода. При кларификации от топлива отделяются только твердые примеси. Топливо поступает по центральному каналу в нижнюю часть барабана, отбрасывается к стенкам, проходит по зазорам между тарелками и отводится через кларификационные отверстия (на рисунке показано стрелками). Механические примеси и грязь осаждаются на стенках барабана, которые с тарелок удаляются вручную при разборке сепаратора.

Для сепарирования обводненного топлива (до 3% и более воды) барабан сепаратора собирают как пурификатор, при этом устанавливают нижнюю тарелку с отверстиями. Перед работой по методу пурификации барабан сепаратора заполняют водой, нагретой до температуры очищаемого топлива, которая образует так называемый водяной затвор, обеспечивающий непрерывный отвод воды.

На рис. 6 показан разрез барабана самоочищающегося сепаратора. Разгрузка барабана сепаратора от загрязнений производится через пазы, имеющиеся на внутренней цилиндрической части барабана 10. Во время сепарации эти пазы перекрыты затвором 2, который может перемещаться в вертикальном направлении. В верхнем положении (левая часть рисунка) он закрывает разгрузочные пазы, в нижнем положении (правая часть рисунка) открывает. Между затвором 2 и тарелкодержателем 12 находится кольцевая полость А, а между затвором и основанием корпуса 1 -- кольцевая полость В. В затворе имеется отверстие а, в корпусе барабана -- отверстие б. Вследствие того что отверстие а находится ближе к оси вращения, чем отверстие б, давление воды над затвором больше, чем давление воды под ним.

Когда частота вращения барабана сепаратора достигнет наибольшего значения (затвор при этом находится в нижнем положении), для перемещения затвора в верхнее положение открывают кран в магистрали буферной воды. По каналам виг вода попадает в полости А и В. Из полости А по каналу д вода вытекает. В полости В вода остается, а ее излишки вытекают через отверстие б. Давлением воды затвор перемещается в верхнее положение, перекрывая разгрузочные пазы. После этого в барабан подается загрязненное топливо или масло.

По мере очистки у стенок барабана начинает накапливаться шлам, который необходимо периодически удалять. Во время разгрузки барабана от шлама подачу топлива или масла в барабан прекращают и подают воду, нагретую до температуры сепарируемой жидкости, которая вытесняет эту жидкость из барабана; затем открывают кран буферной воды. Так как диаметр отверстий (каналов) в больше диаметра отверстий г, основная масса воды поступит в полость А. Поскольку в подсеть А поступает большее количество воды, чем вытекает из отверстия д, давление над затвором в полости А станет выше, чем в полости В, и затвор опустится в нижнее положение, открывая разгрузочные пазы. Произойдет выстрел -- шлам вылетит из барабана. После этого подача буферной воды прекратится. Вода из полости А вытекает 'по каналу д, и давление ее падает. Давлением в полости В затвор перемещается в верхнее положение, разгрузочные пазы перекрываются, н сепарируемое топливо или масло подается в барабан.

Время работы сепаратора между его разгрузками определяется степенью загрязнения топлива или масла. Однако во всех случаях разгрузку барабана следует производить до того, как его грязевое пространство будет полностью заполнено шламом, в противном случае качество сепарирования значительно ухудшится (3, 13 -- уплотнительные кольца, 9 -- водяная горловина).

В зависимости от степени загрязнения сепарируемой жидкости водой или механическими примесями барабан может быть собран для работы в режиме пурификации или кларификации. В первом случае вода непрерывно удаляется из топлива или масла через щель в регулировочной шайбе 6. Во втором ставят глухую регулировочную шайбу 8 и вода удаляется из сепаратора только во время его разгрузки от шлама. Поэтому работа сепаратора на режиме кларификации возможна только при необводненных нефтепродуктах или при условии предварительной очистки их. от воды на режиме пурификации. В противном случае вода быстро заполнит весь грязевой объем барабана и перекроет доступ чистого топлива в межтарелочное пространство 11.

Очистка топлива сепараторами не исключает необходимости применения в системах фильтров. Это объясняется тем, что механические частицы, размер которых колеблется от 1 до 10 мкм (1 мкм -- микрометр -- равен 0,001 мм), не отделяются при сепарировании.

Существуют фильтры грубой и тонкой очистки. В качестве фильтров грубой очистки используют поверхностные (фильтрующие элементы -- стальные, медные или латунные сетки с ячейками в свету от 0,065 до 0,125 мм или ткани различной плотности) и щелевые фильтры (имеющие узкие щели, образованные тонкими металлическими пластинами, лентами или проволокой).

Для тонкой очистки применяют емкостные фильтры, в которых весь фильтрующий материал (войлок, фетр, картон, бумага, поролон и пр.) используют для удаления примесей из топлива. Обычно фильтры применяют сдвоенными, что позволяет очищать один фильтр в то время, когда другой работает.

2.3 Топливный насос высокого давления

Каждый рабочий цилиндр имеет свой ТНВД клапанного типа с регулированием по началу подачи топлива. При реверсировании двигателя распределительный вал со всеми на нем сидящими топливными кулачками поворачивается по отношению к коленчатому при помощи реверсивного сервомотора таким образом, что моменты начала впрыска всех цилиндров остаются одинаковыми по отношению к в.м.т. при обоих направлениях вращения. Каждые два ТНВД помещены в одном блоке, который включает корпус, приводную часть, клапаны и регулировочные детали. Корпуса насосов имеют предохранительные клапаны, которые срабатывают при 90 мПа. Все подвижные детали ТНВД имеют смазку от низконапорной масляной системы. Конструкция ТНВД такова, что попадание топлива в масло полностью исключается.

Основным элементом ТНВД является прецизионная плунжерная пара. Замена пары может происходить только в комплекте. Каждый ТНВД может быть отключен вручную с помощью специального устройства, которое приподнимает направляющую втулку вместе с роликом. При работе ТНВД ролик привода катится по топливному кулаку и непрерывно прижимается к нему сильными пружинами. Двуплечий рычаг, плечо которого входит в плунжер, передает движение плунжера на толкатель всасывающего (одновременно регулировочного) клапана. Опорой рычага является эксцентриковый валик, который посредством тяг и рычагов соединен с общей топливорегулирующей тягой. Ход плунжера вверх начинается с момента набегания кулачка на ролик. Пока всасывающий клапан открыт, подача топлива на форсунку отсутствует, так как нагнетательная полость, (надплунжерное пространство) сообщается с всасывающей полостью. И только тогда, когда толкатель всасывающего клапана полностью опустится управляющим рычагом, а всасывающий клапан сядет на свое седло, начнется подача топлива на форсунку. Этот момент называется началом подачи. Он регулируется вращением эксцентрикового регулировочного валика. Если всасывающий клапан закрывается раньше, активный ход плунжера и цикловая подача топлива увеличиваются, а если позже -- уменьшаются.

Нагнетательный клапан ТНВД выполняет роль автоматического невозвратного клапана. Момент, когда заканчивается активный ход подачи плунжера, называется концом подачи (когда ролик привода выходит на верхнюю окружность кулачка). Этот момент постоянен и не регулируется. Он устанавливается поворотом соответствующего топливного кулачка на распределительном валу. Всасывание насоса происходит при движении плунжера вниз под действием пружины; всасывающий клапан при этом поднимается вследствие разрежения, создаваемого плунжером, а также под действием давления топлива во всасывающей полости, создаваемого подкачивающим насосом.

Активный ход подачи одного насоса устанавливается путем изменения длины толкателя всасывающего клапана. Уменьшение длины толкателя увеличивает активный ход подачи топлива, увеличение длины толкателя всасывающего клапана, наоборот, уменьшает его. Одинаковые активные ходы плунжеров всех ТНВД необходимы для получения одинаковых мощностей по цилиндрам двигателя.

Угол опережения подачи топлива может изменяться только поворотом топливных кулачков. При поворачивании кулачков в направлении вращения будет происходить увеличение угла опережения подачи топлива, при поворачивании кулачков в обратную сторону -- наоборот. Активный ход подачи ТНВД отсчитывается на указателе нагрузки, который имеет шкалу с делениями от 0 до 10. ТНВД должны начинать нагнетать топливо, когда указатель нагрузки находится выше позиции 0,3--0,4. В позиции 0 или «Стоп» насосы не должны подавать топливо (нулевая подача), т. е. все всасывающие клапаны должны быть полностью приподнятыми в течение полного оборота кулачков.

Для обеспечения равномерных условий впрыска топлива все ТНВД распределены погруппно, таким образом, что все топливные трубки имеют одинаковую длину.

При реверсе топливные шайбы поворачиваются на 98°. Полный подъем плунжера ТНВД происходит в течение 45° п. к. в., из которых 13° -- после в.м.т. Максимальная скорость плунжера 0,88 м/с. Поперечный разрез ТНВД показан на рис. 7.

3. Пропульсивная установка

3.1 Схема передачи мощности на винт

С коленчатым валом двигателя непосредственно соединен короткий упорный вал, снабженный откованным заодно с ним упорным гребнем. Упорный вал лежит в упорном подшипнике, воспринимающем осевое усилие гребного винта и передающем его через фундамент двигателя на корпус судна. Упорный вал при помощи фланцев соединяется с промежуточными валами, лежащими в опорных подшипниках. Промежуточный вал соединен с гребным валом, который помещается в дейдвудной трубе. На конце гребного вала укреплен гребной винт (рис. 8).

3.2 Валопровод

Валопровод состоит из промежуточных валов (пять участков) гребного вала и гребного винта. Проход промежуточного через кормовую водонепроницаемую переборку машинного отделения уплотнен переборочным сальником. Каждый участок промежуточного вала установлен на одном опорном подшипнике (рис. 9). Вкладыши опорных подшипников стальные, залиты баббитом. В масляные ванны корпусов подшипников встроены емкости, по которым циркулирует забортная вода, охлаждающая смазочное масло. Опорный подшипник состоит из литого стального корпуса, крышки, стальных вкладышей, маслоуловительного кольца. В горловину, имеющую фильтрующую сетку, заливают масло, которое идет на смазку шейки вала. Смазка опорных подшипников индивидуальная, фитильно-кольцевая, осуществляется маслом. На шейку вала масло подается по двум фитилям из горловины, стекает в нижнюю полость, где охлаждается водой, прокачиваемой через охлаждающие емкости. Из нижней полости масло при вращении вала захватывается маслоуловительным кольцом и разбрызгивается. Таким образом смазывается средняя часть шейки вала.

Кормовой подшипник представляет собой дейдвудную трубу сварной конструкции, внутри которой находятся две латунные втулки, выложенные бакаутом. Гребной вал по всей линии облицован рубашкой.

3.3 Гребной винт

Гребной винт посажен на конус гребного вала, зажат гайкой и зафиксирован. Имеется обтекатель. Гребной винт выполнен из бронзы повышенной прочности (диаметр лопастей винта --- 4550 мм, шаг -- 3880 мм, масса -- 7т, число лопастей -- 4).

3.4 Упорный подшипник

Упорный подшипник. Вал упорного подшипника (рис. 10) имеет на обоих концах накованные фланцы, которые соединены подгоночными (призонными) болтами с переднего торца с коленчатым валом и с кормового -- с промежуточным валом. Накованное упорное кольцо вала вращается между двумя рядами сегментов упорного подшипника (переднего и заднего хода). Сегменты обоих рядов одинаковы. Сегменты упорного подшипника имеют поверхности скольжения из белого металла. Они находятся в масляной ванне с протоком из циркуляционной системы смазки двигателя. Изменение температуры в сегментах упорного подшипника контролируется с помощью термометра, установленного на крышке цилиндра. Оба ряда сегментов упорного подшипника расположены на окружности упорного диска. В остающееся наверху свободное пространство входит крышка упорного подшипника, которая не позволяет вращаться сегментам вместе с упорным диском. Сегменты упорного подшипника (на передний и на задний ход) взаимозаменяемы и могут быть .вывернуты при помощи специального устройства без демонтажа упорного вала. Оба ряда сегментов для работы «вперед» и «назад» имеют отдельные входы для масла. Лишнее масло стекает из упорного подшипника в фундаментную раму, откуда попадает в, масляный поддон. Маховик укреплен на упорном валу отдельными болтами.

3.5 Валоповоротное устройство

Валоповоротное устройство предназначено для поворота коленчатого вала с небольшой скоростью для выполнения различного рода ремонтных и профилактических работ. Оно установлено на кормовом торце двигателя возле маховика и имеет электрический привод. Электродвигатель приводит во вращение зубчатое колесо через две различные работающие в масляной ванне червячные передачи. Приводное зубчатое колесо может вдвигаться и выдвигаться от руки при помощи рычага, который блокируется в своих конечных положениях блокирующими болтами.

Для предупреждения запуска двигателя с включенной валоповоротной машиной выключающий механизм снабжен блокирующим клапаном в системе управления пускового воздуха.

Для проверки уровня масляной ванны установлен указатель уровня масла.

Двигатель снабжен демпфером крутильных колебаний, который прикреплен к фланцу коленчатого вала на переднем свободном торце двигателя. Основным элементом его является маховая масса (успокоитель), которая соединяется со ступицей (корпусом), жестко закрепленной на свободном конце коленчатого вала, связью в виде вязкой жидкости, пакетов пружин или пальцев. Инерция массы успокоителя снижает колебания угловой скорости коленчатого вала, чем достигается уменьшение амплитуд крутильных колебаний всей системы валопровода и возникающих в его сечениях дополнительных напряжений.

4. Судовые паровые котлы. Испарительная и рефрижераторная установки

4.1 Вспомогательный паровой котел

На теплоходе установлены два вспомогательных котла: котел типа VХ-525 и меньшего размера для учебных целей. Это цилиндрические, вертикальные огнетрубно-водотрубные котлы со сферической топкой, без хвостовых поверхностей нагрева, Паропроизводительность этих котлов (0,6~2,5) 10³ кг/ч, а КПД -- 75--79%.

Компоновочная схема учебного котла типа VХ приведена на рис. 11 Рабочее давление пара в котле -- 5 бар, поверхность нагрева -- 68 м³ (19,5 м²), паропроизводительность --2500 (630) кгс/ч, расход топлива 55 кг/ч, масса котла с водой -- 5600 кг, без воды -- 3660 кг.

Котел состоит из двух барабанов, установленных вертикально один над другим и соединенных между собой кипятильными трубками, которые вварены концами в трубные доски. Между кипятильными трубками котла, вблизи устья огневого патрубка, установлены две съемные газонаправляющие перегородки, изготовленные из жаропрочной листовой стали, предназначенные для увеличения полноты омывания трубок.

Котел оборудован агрегагированным, полностью автоматизированным топочным устройством типа «Монарх» (рис. 12).

Топливо из расходной цистерны подходит к насосу 3 через патрубок 4 и топливный фильтр.

Мотор 1 вращает вентилятор 2 и топливный насос 3. Между кондом вала вентилятора и валом насоса установлена жесткая муфта. Корпус форсунки может поворачиваться на оси поворотного фланца 9. В нижней части корпуса имеется съемная крышка 11. Топливный насос соединен с расходной цистерной через приемный патрубок 4 и трубу перелива. Перед соплами 7 стоят магнитные клапаны: 5 -- для сопла первой ступени и 6 -- для сопла второй ступени, 10--трансформатор зажигания; 8--запальные электроды.

Котел имеет следующую арматуру: два водоуказательных стекла, два предохранительных клапана, стопорный клапан, через который происходит отбор пара, клапаны верхнего и нижнего продувания, воздушный краник, клапаны к манометру и прессостатам, пробный краник, устройства для сажеобдувки, лазы и горловины. Продувание котла происходит раз в сутки, продувание водоуказательных стекол -- один раз за вахту и коллектора «Мобрей» системы автоматического питания -- два раза в сутки. Питание котла водой осуществляется через один из двух питательных клапанов и питательную трубу, обеспечивающую равномерное распределение и смешивание поступающей воды с котельной водой. Подача питательной воды в котел регулируется с помощью двух поплавковых датчиков типа «Мобрей», которые управляют работой питательных насосов.

4.2 Утилизационный котел

Основную часть утилизационного котла СU-513 составляет водотрубный контур с принудительной циркуляцией воды.

Котел предназначен для получения водяного насыщенного пара давлением 5 кгс/см². Для подогрева и испарения воды в котле используется тепло отработавших газов главного двигателя. В основании котла установлен пароперегреватель, предназначенный для осушения пара, идущего на привод турбоагрегата, установленного на судне.

Котел устанавливается в дымовой трубе судна в выхлопном газоходе главного двигателя и имеет глушитель и искрогаситель.

Технические характеристики

Тип котла -- змеевиковый, с принудительной циркуляцией воды

Рабочее давление -- 5 кгс/см²

Пробное гидравлическое давление -- 8 кгс/см²

Поверхность нагрева котла -- 134,12 м²

Поверхность нагрева пароперегревателя - 9,0 м²

Общая вместимость водяной части -- 1,71 м³

Вместимость водяной, части до рабочего уровня воды -- 1,08м³

Масса котла без воды -- 10390 кгс

Масса котла с водой для гидравлического испытания -- 12100 кгс

Котел состоит из двух основных элементов: сепаратора и поверхностей нагрева 10, 11, 12 (рис. 13). Питательная вода поступает на сепаратор по трубопроводу через угловой невозвратнозапорный и запорный проходной клапаны. Вода из сепаратора забирается циркуляционным насосом и прокачивается через поверхности нагрева. Образующаяся в них пароводяная смесь поступает в сепаратор, где происходит отделение пара от воды. Через главный паровой клапан, установленный на сепараторе, пар поступает в пароперегреватель, установленный в основании котла. К пароперегревателю пар подводится через пластинчатый невозвратный и запорный проходной клапаны.

Для очистки поверхностей нагрева предусмотрены сажеобдувочные устройства, работающие на сжатом воздухе. Питательный насос управляется двумя поплавковыми магнитными датчиками

«Мобрей» 3, 4. Третий датчик управляет сигнализацией нижнего уровня воды в сепараторе.

Основание котла. Основание котла выполнено из листовой стали в виде цилиндра и состоит из двух соосно установленных цилиндров. В пространстве между цилиндрами закреплены пять

тройных горизонтальных змеевиков пароперегревателя.

Внутренний цилиндр основания котла, с прямоугольными вырезами размером 125x500 мм, служит в качестве предварительного глушителя. Снизу основание котла снабжено фланцем. Здесь внутреннее пространство предохранено горизонтальной решеткой, выполненной из стальных прутьев. По периметру основания расположены патрубки для замера давления и температуры газов, подвода пара от системы паротушения, подвода углекислого газа для пожаротушения.

Снизу установлены дренажные патрубки.

Конвекционная секция с заслонкой выполнена из листовой стали и состоит из двух концентрично установленных цилиндров. В межцилиндровом пространстве закреплены тринадцать двойных горизонтальных стальных спирально свернутых змеевиков. Входные концы змеевиков приварены к входной камере, выходные концы -- к выходной камере. Входная камера оборудована тринадцатью распределительными стаканами с дроссельными шайбами, установленными у входа в змеевик.

Во внутреннем пространстве среднего цилиндра подвижно установлена газовая заслонка. Шпиндель заслонки с обоих концов покоится на подшипниках и приводится в движение электрическим сервомотором.

Средняя конвекционная секция, как и секция с заслонкой, состоит из двух цилиндрических частей. В межцилиндровом пространстве закреплены пятнадцать двойных горизонтальных спирально свернутых змеевиков.

Верхняя секция представляет собой цилиндр, верхний конец которого переходит в усеченный конус. В секции помещен глушитель. Корпус секции имеет полуцилиндрическую вертикальную выемку для установки сепаратора. В цилиндрической части секции предусмотрен паз. Снизу секции имеется фланец.

Сепаратор котла в виде цилиндра с выпуклыми днищами установлен в вертикальном положении на кронштейнах верхней секции. Внизу сепаратора, над трубой, подводящей питательную воду, установлена перегородка. Распределительная труба прикреплена к патрубку возврата пароводяной смеси. К верхнему днищу сепаратора прикреплен собственно паросепаратор, соединенный с патрубком, на котором установлен главный паровой клапан. На верхнем днище, на патрубках, установлены четыре клапана: для отбора пара к манометрам, воздушный, пожарный и предохранительный. В сепаратор вварен коллектор поплавковых магнитных датчиков «Мобрей».

Коллектор поплавковых датчиков «Мобрей» соединен с паровым и водяным пространством сепаратора клапанами, установленными на патрубках, приваренных ко дну коллектора и стенке сепаратора. Ко дну коллектора поплавковых датчиков приварен также патрубок клапана продувания коллектора.

Котел оборудован системой трубопроводов: водяных, пароводяных, паровых, дренажных и сжатого воздуха, вместе с установленной на них арматурой. Основание котла, секции и сепаратор имеют изоляцию минеральной ватой и защиту стальным листом. Трубопроводы изолированы асбестом. Котельный манометр установлен непосредственно на котле и на контрольно-измерительном щитке. Имеется световая сигнализация уровня воды в сепараторе.

4.3 Опреснительная (испарительная) установка WУ12/1II

Испарительная установка предназначена для опреснения забортной воды и использования полученной пресной воды для работы котельной установки, а в случае необходимости -- для пополнения запасов мытьевой воды. Номинальная производительность опреснителя -- 12 т/сут при солености дистиллята 10--20 мл на 1 л. Расход греющей воды -- 60 м³/ч. Температура греющей воды --, 60--65°С. Давление греющей воды 3,5 бар. Масса установки -- 2540 кг.

В состав опреснительной установки входят (рис. 14): испаритель; конденсатор; эжекторы (3 шт.), создающие вакуум и удаляющие рассол; центробежный конденсатный насос производительностью 15 л/мин и высотой подъема 32 м вод. ст.; центробежный насос, питающий эжекторы, производительностью 400 л/мин и высотой подъема 57 м. вод. ст.

Греющая батарея испарителя состоит из латунных трубок, развальцованных в трубных досках, верхняя трубная доска -- плавающего типа. Межтрубное пространство разделено перегородками на ряд каналов, по которым течет горячая вода, охладившая главный двигатель из системы охлаждения пресной воды. Забортная вода будет кипеть при температуре 27--40°С при абсолютном давлении вакуума 0,04--0,075 бар. В испарительных секциях (двух -- из 31 и 48 труб) испаряется четвертая часть поступившей воды. Рассол из трубок второй испарительной секции стекает в нижнюю часть испарителя, откуда удаляется за борт при помощи двух водоструйных эжекторов. Для наблюдения за уровнем рассола в испарителе и дистиллята в сборнике конденсата установлены водомерные стекла. Для удаления воздуха из камеры конденсатора и из внутреннего корпуса испарителя предусмотрены воздушные краны.

В однопроточной испарительной установке забортная вода протекает по трубкам испарителя один раз, частью испаряется, а оставшаяся часть удаляется за борт. В испарительной установке предусмотрено автоматическое устройство, обеспечивающее перепуск полученного дистиллята в приемную магистраль опреснителя в случае повышенной солености дистиллята.

4.4 Рефрижераторная установка

На судне предусмотрена холодильная установка, предназначенная для охлаждения рефрижераторного трюма, рефрижераторных провизионных камер и кондиционируемого воздуха, а также для осушения воздуха с целью регулировки влажности в трюме №2 (рис. 15).

Во всех системах охлаждения в качестве холодильного агента использован фреон-12.

Холодильная установка рефрижераторного трюма обслуживается двумя компрессорно-конденсаторными агрегатами типа К20Х ХЮО фирмы «Грассо» холодопроизводительностью по 38000 ккал/ч каждый при температуре Г₀= -- 15°С и Т_к = +40°С. Производительность холодильной установки регулируется автоматически и обеспечивает охлаждение порожнего трюма до температуры -- 18°С в течение приблизительно 30 ч,

Воздухораспределение в трюме вертикальное, осуществляемое вентиляторами воздухоохладителя. Вентиляторы обеспечивают 60-кратную циркуляцию воздуха в течение часа.

Один компрессор обслуживает камеры с минусовыми температурами и с плюсовыми. Компрессоры резервируют друг друга. Установка работает автоматически.

Охлаждение воздуха в центральных кондиционерах обеспечивается двумя компрессорно-конденсаторными агрегатами типа К40Х1Ю фирмы «Грассо» холодопроизводительностью 198000 ккал/ч каждый при Т₀ = +5°С и Т = +40°С.

Один компрессорно-конденсаторный агрегат типа К20Х110 фирмы «Грассо» холодопроизводительностью 90000 ккал/ч при Г₀=+5°С, Т_к =+40°С является резервным для системы охлаждения рефрижераторного трюма и используется в установке осушения воздуха трюма № 2. Холодопроизводительность компрессора регулируется автоматически.

5. Вспомогательные двигатели

5.1 Основные конструктивные особенности двигателя главного машинного отделения ВАН-22

Четырехтактные двигатели с наддувом «Згода-Зульцер» (ПНР) марки 5ВАН-22 (5Ч22/32) установлены в главном машинном отделении для привода генераторов в пяти- и восьмицилиндровом исполнении. Восьмицилиндровые 8ВАН-22 (8Ч22/32) мощностью 480 л.с. при 500 об/мин и пятицилиндровые 5ВАН-22 мощностью 300 л. с. при тех же оборотах коленчатого вала.

Технические характеристики

Диаметр цилиндра -- 220 мм, ход поршня -- 320 мм, давление сжатия -- 4,3 мПа, максимальное давление сгорания -- 6,2 мПа, температура выпускных газов -- 375+400°С, удельный расход топлива -- 170 г/э.л.с.ч., удельный расход масла -- 1 г/э.л.с.ч., общая масса двигателя -- 6750 кг.

Конструкция двигателя. Поперечный разрез двигателя ВАН-22 показан на рис. 43.

Фундаментная рама чугунная, цельнолитая. Нижняя часть прямоугольной формы является маслосборником и отделена от верхней части маслоразделительной сеткой.

Блок-картер 5 чугунный, с боковыми люками, закрывается стальными люками. Щиты на стороне выпуска имеют предохранительные клапаны, автоматически срабатывающие при повышении избыточного давления в картере более 0,05 бар. Анкерные связи отсутствуют, фундаментная рама и блок-картер крепятся между собой болтами, расположенными по их периметру.

Втулки цилиндров выполнены из антикоррозионного чугуна, вверху уплотняются притиркой опорных поверхностей, внизу -- двумя резиновыми кольцами.

Крышки цилиндров чугунные, цельнолитые. В центре крышки расположена форсунка, по периферии -- впускной, выпускной, пусковой и предохранительный клапаны. Между крышкой и фланцем втулки установлена красномедная прокладка.

Поршень чугунный, цельнолитой, неохлаждаемый. На головке поршня расположены пять компрессионных колец и одно маслосъемное кольцо, а ниже поршневого кольца имеются еще два маслосъемных кольца.

Поршневой палец стальной, каленый, цементированный, пустотелый, плавающего типа. От осевого смещения палец фиксируется двумя заглушками, стянутыми болтом. Во внутреннюю полость пальца вставлена и развальцована по краям трубка таким образом, что между ней и внутренней стенкой полости образовано замкнутое кольцевое пространство, используемое для подвода масла к бобышкам на смазку пальца (головного подшипника).

Шатун стальной, сверленый, со съемной нижней головкой (морского типа). Головной подшипник имеет бронзовую втулку, мотылевый -- стальные вкладыши с баббитовой заливкой.

Коленчатый вал (2) стальной, цельнокованый, со сверлениями в щеках и шейках для прохода масла на мотылевый и головной подшипники.

Механизм газораспределения обычный для четырехтактного двигателя. Распределительный вал с шестеренчатым приводом от коленчатого вала имеет на каждый цилиндр по три кулачка. Кулачки клапанов установлены на шпонках горячей посадкой, топливные кулачки закреплены на валу фрикционным соединением, дающим возможность их разворачивать. Впускной и выпускной клапаны выполнены из различных материалов: чтобы их не путать, имеют маркировку на тарелке клапана (А -- выпускной, Е -- впускной). Они не взаимозаменяемы.

Системы двигателя. Топливная система двигателя состоит из ручного плунжерного топливоподкачивающего насоса, расходной топливной цистерны, обеспечивающей необходимый напор топлива, пластинчато-щелевого сдвоенного фильтра, трубопроводов, топливных насосов высокого давления клапанного типа для каждого цилиндра (начало подачи топлива -- 33° до в.м.т.) и форсунка закрытого типа, охлаждаемая маслом (затяжка пружины форсунки -- 220 бар, число сопловых отверстий -- 6, их диаметр -- 0,3 мм).

Система смазки комбинированная, циркуляционная под давлением и разбрызгиванием. Масло под давлением 2,5--3,2 бар шестеренчатым насосом подается из картерного маслосборника через сдвоенный сетчатый фильтр и кожухотрубный охладитель в центральную магистраль, а затем ко всем точкам смазки (рамовые подшипники, регулятор, опорные подшипники распределительного вала и его привода). Температура масла на входе в двигатель не ниже 45°С, на выходе -- не выше 55°С. Для прокачки масла перед пуском двигателя в системе имеется ручной насос крыльчатого типа.

Система охлаждения двухконтурная пресной водой, с автономными (или навешенными на двигатель) центробежными охлаждающими насосами.

Пусковая система включает в себя главный пусковой клапан, воздухораспределитель и управляемые пусковые клапаны на каждой крышке цилиндра двигателя.

Наддув газотурбинный одноступенчатый импульсивного типа, с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха в ребристом трубчатом воздухоохладителе после компрессора.

Двигатель оборудован аварийно-предупредительной сигнализацией, срабатывающей при повышении температуры масла и охлаждающей воды, а также при понижении давления масла.

5.2 Двигатели учебного машинного отделения 3ВАН 22

Два двигателя 6418/22 (рис. 44) четырехтактные, мощностью 150 з.л.с. при 500 об/мин, работают на генераторы электрического тока.

Остов двигателя чугунный, рамовые и мотылевые подшипники залиты баббитом. Блок цилиндров чугунный, крепится к фундаментной раме короткими анкерами. Поршень чугунный, с камерой сгорания полуразделенного типа ЦНИДИ, расположенной в поршне. Крышки индивидуальные на каждый цилиндр. Топливный насос высокого давления блочный, плунжерный. Регулятор центробежный, всережимный, прямого действия.

Система охлаждения пресной водой замкнутая. Двигатель снабжен топливной системой (рис. 45) и форсунками с гидрозапором. Схема гидрозапорной форсунки и конструкция фильтра грубой очистки показаны на рис. 47.

Основным недостатком топливной системы с гидрозапорными форсунками является сложность конструкции и обслуживания: наличие трубок высокого давления требует повышенной прочности и плотности системы с клапанными парами и щелевыми фильтрами, а также еще одного насоса высокого давления.

Пусковая система (рис. 48). При пуске двигателя открывают запорный клапан 5, а затем рукояткой -- главный пусковой (маневровый) клапан; сжатый воздух поступает в воздухораспределитель, откуда по одной из трубок -- к пусковому клапану цилиндра, поршень которого находится в пусковом положении, открывает пусковой клапан, входит в цилиндр и сообщает движение поршню. Коленчатый вал, проворачиваясь, приводит в движение воздухораспределитель, и он начинает направлять пусковой, воздух в последующие цилиндры в принятом порядке их работы.

Система циркуляционной смазки показана на рис. 49. Масло забирается из картера шестеренчатым навешенным насосом 7, прокачивается через фильтр и охладитель, затем подается на смазку рамовых и мотылевых подшипников, подшипников распределительного вала, к посту управления и регулятору числа оборотов.

6. Общесудовые системы. Электрическая станция

6.1 Осушительная система и сепаратор льяльных вод

Осушительная система служит для удаления воды, скопляющейся внутри корпуса судна, т. е. воды, которая постепенно собирается в грузовых трюмах, машинном отделении и других помещениях. Причины скопления воды следующие: отпотевание бортов корпуса судна, пропуски воды через нарушенные соединения швов корпуса судна, возможные неплотные соединения трубопроводов, продувание механизмов и воздушных баллонов, мытье настилов и т. п., а также аварийные повреждения корпуса судна. Вода собирается в льялах, проходящих вдоль обоих бортов от форпиковой до ахтерпиковой перегородки, или в сборных колодцах -- специальных углублениях в двойном дне.

Система включает три центробежных насоса производительностью 80 м³/ч каждый при напоре 25 м вод. ст. (один из этих насосов является осушительно-балластным) и один электропоршневой насос, обслуживающий сепаратор льяльных вод, производительностью 25 м³/ч при напоре 25 м вод. ст.

В каждом отсеке судна расположены приемные сетки, связанные трубопроводами с соответствующими распределительными коробками, расположенными в машинном отделении. Клапанные коробки снабжены электропневматическими невозвратно-запорными клапанами с дистанционным управлением и соединяются через разобщительный клапан с осушительным насосом и отливным клапаном. На отливной магистрали имеется сепаратор трюмных вод для очистки их от нефтепродуктов. В льяльных колодцах ГМО, УМО и туннелях гребного вала предусмотрены датчики сигнализации.

Сепаратор льяльных вод предназначен для отделения нефтепродуктов от удаляемых за борт трюмных и льяльных вод. Производительность -- 25 т/ч, максимальное давление воды -- 4 бар, максимальное давление греющего пара -- 3--5 бар. Сепаратор работает совместно с поршневым насосом.

Сепаратор состоит из цилиндрической цистерны, внутри которой находится конструкционные элементы (5) в виде воронок. Фланец подвода грязной воды расположен в верхней части цистерны касательно к периметру, чтобы создать вихревое движение воды. В верхней части находится электропневматический клапан (поплавковый), предназначенный для сброса масла в танк грязного масла. В верхней части цистерны имеется паровой змеевик, предназначенный для подогрева воды и нефтепродуктов до температуры 50°С для ускорения отделения трюмных вод от масла и топлива.

По международным нормам запрещен слив воды за борт в Мировой океан с концентрацией масла более 15 мг/л. После первоначального заполнения загрязненной водой сепаратор работает автоматически с отводом выделившихся нефтепродуктов через спускной кран в сборную цистерну. Уровень воды в льялах необходимо контролировать каждую вахту.

6.2 Балластная система

Балластная система служит для заполнения забортной водой балластных цистерн, расположенных в двойном дне, для перемещения по судну балластной воды и удаления ее за борт, что позволяет 'изменять крен и дифферент судна в различных вариантах его загрузки. Количество водяного балласта, принимаемого на судно, составляет 15--20% водоизмещения, а иногда и более.

Плавание судов в балласте (порожнем) вызывает необходимость принимать балласт для достижения надлежащих мореходных качеств судна, т. е. придавать ему такую осадку и дифферент, которые улучшают условия работы гребных винтов, обеспечивают надежную устойчивость и остойчивость судна, уменьшают его парусность, а это обеспечивает лучшую устойчивость судна на курсе. Необходимость балластировки судна при плавании в полном грузу связана с расходованием топлива, масла, пресной и питательной воды и другого снабжения, вследствие чего судно получает неправильную осадку, ухудшающую мореходные качества.

Все балластные цистерны оборудованы воздушными трубами диаметром не менее 40 мм для удаления или поступления воздуха при заполнении или опорожнении цистерн. Воздушные трубы выводятся на верхнюю палубу и заканчиваются так называемыми гуськами, в которых расположены невозвратные клапаны для предохранения от попадания забортной воды в цистерны при плавании в штормовую погоду. Количество водяного балласта в цистернах измеряют при помощи футштока, для чего каждая цистерна снабжена мерительными трубками. Для осмотра и ремонта цистерн имеются горловины с герметически закрываемыми крышками. Балластные цистерны вскрывают и очищают не реже одного раза в год. При неисправной балластной или осушительной системе выход судна в плавание не разрешается.

Система имеет централизованное управление из машинного отделения. Балластный насос производительностью 100 м³/ч при напоре 25 м вод. ст. связан магистральными трубопроводами с распределительными клапанными коробками, к которым выведены трубы от всех балластных приемников. Распределительные коробки балластных цистерн размещены непосредственно в мат шинном отделении. Так как балласт принимается и удаляется по одним и тем же трубам, клапаны в коробках применяются запорного типа, пропускающие воду в обоих направлениях. Вода принимается в систему от кингстона с помощью насоса или самотеком.

Удаляют балласт за борт насосом. Отливной трубопровод выведен наружу выше грузовой ватерлинии и снабжен невозвратным клапаном-захлопкой. На отливном трубопроводе установлен нефтеводосепаратор, поскольку для балластировки иногда используют топливные цистерны, откуда вода откачивается с остатками нефтепродуктов.

Балластный насос работает в качестве осушительного и наоборот. В балластных системах применяются центробежные и поршневые насосы, производительность которых должна обеспечивать заполнение или осушение балластных цистерн не более чем за 4--8 ч.

6.3 Противопожарные системы

Судно обеспечивается противопожарной защитой, которая включает:

противопожарные системы -- водотушения (подающая воду к местам пожара), паротушения (подающая в закрытые помещения пар, препятствующий попаданию в них кислорода воздуха); газотушения (углекислота создает в закрытых помещениях среду, не поддерживающую горения), пенотушения (покрывающая горящие предметы пленкой, изолирующей их от кислорода воздуха);

средства пожарной сигнализации, оповещающие экипаж о возникновении пожара в каком-либо месте судна;

противопожарное снабжение, включающее различные противопожарные средства и инвентарь, переносные насосы, огнетушители, песок, пожарный инструмент (ломы, багры, топоры, ведра), специальные противогазы -- кислородные изолирующие приборы (КИП), кислородные дозирующие приборы (КДП), термостойкие костюмы, спасательные пояса, тросы и т. п.

Система водотушения обеспечивает подачу воды в любую точку на судне не менее чем из двух пожарных рожков. Напор воды в системе обеспечивает высоту струи на 10--12 м выше самой высокой надстройки судна (три насоса производительностью по 63 м³/ч при напоре 80 м вод. ст. и два насоса по 100 м³/ч при напоре 80 м вод.ст.).

Рожки на открытых палубах и в коридорах устанавливаются на расстоянии один от другого не более 20 м. Около каждого пожарного рожка размещают рукава с ручными стволами. На открытых палубах длина рукава -- 20 м, а во внутренних помещениях --10 м. Шланги (рукава) соединяются между собой и с рожками при помощи быстросмыкающихся гаек «Ротта».