Проект модернизации энергетической установки буксирного судна с целью повышения его тягового усилия
Расчет потребностей в электроэнергии на режимах эксплуатации судна. Определение параметров согласования гребного винта. Оценка запаса по критической частоте вращения и продольной устойчивости гребного вала. Обзор использования винто-рулевых колонок.
Рубрика | Транспорт |
Вид | дипломная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 18.03.2013 |
Размер файла | 2,9 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Федеральное агентство морского и речного транспорта
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
санкт-петербургский государственный университет
водных коммуникаций
Кафедра Судовых энергетических установок, технических средств и технологий
Дипломный проект
На тему Проект модернизации энергетической установки буксирного судна с целью повышения его тягового усилия
пояснительная записка
Исполнитель Семенов Александр Анатольевич
Руководитель доктор технических наук
Шишкин Валерий Александрович
Консультант кандидат технических наук
Афанасьев Анатолий Михайлович
Консультант кандидат технических наук
Яковлев Алексей Владиславович
Консультант кандидат технических наук
Гомзиков Эдуард Александрович
Консультант кандидат военных наук, доцент
Федоров Евгений Юрьевич
Санкт-Петербург
2011
Введение
Речной транспорт - неотъемлемая составная часть транспортной системы России и его развитию присущи те же тенденции, что и развитию транспортной системы в целом.
Таким тенденциями являются:
- ресурсосбережение;
- повышение надежности, безопасности и экологической чистоты;
- повышение производительности за счет роста грузоподъемности, вместимости, увеличения скорости перевозок, компьютеризации, механизации и автоматизации, а также снижения собственной массы транспортных средств;
- повышение «гибкости» и мобильности за счет максимальной унификации и стандартизации грузовых единиц (модулей), обеспечения их технологической совместимости;
- повышение качества транспортных услуг, в том числе, комфортности и безопасности пассажирских перевозок.
Объективно расширение внутренних водных перевозок можно рассматривать как развитие транспортной системы страны согласно приведенным тенденциям, поскольку использование естественных водных путей создает предпосылки к тому, что полные удельные капитальные вложения в речной транспорт при прочих равных условиях оказываются в 5 - 10 раз меньше, чем в железнодорожный и в 2 - 5 раз меньше, чем в автомобильный транспорт. В результате энергоемкость и металлоемкость транспортной продукции при внутренних водных перевозках становятся заметно ниже по сравнению с этими конкурирующими видами транспорта.
Тем не менее, потенциальные возможности внутренних водных перевозок используются крайне неэффективно. Несмотря на то, что в стране имеется огромная сеть естественных водных путей общей протяженностью около 2,5 млн. км, для регулярного судоходства используется около 5%.
Основными требованиями к судовым источникам энергии являются:
- обеспечение необходимой автономности судов;
- минимально-допустимое влияние на провозоспособность судов и окружающую среду;
- иметь достаточные запасы и обеспечивать возможность пополнения их на судне;
- иметь относительно небольшую стоимость, возможность управления процессом использования и приемлемые затраты на подготовку к использованию в судовых условиях.
В настоящее время основным судовым источником энергии на речном флоте является жидкое нефтяное топливо, которое в той или иной степени удовлетворяет указанным требованиям. Структура топливопотребления следующая: 77% - дизельное топливо, 17% - газотурбинное, 4% - моторное, 2% - мазут.
В общем балансе потребления топливно-энергетических ресурсов страны доля речного транспорта незначительна (около 2%), но учитывая, что запасы потребляемого нефтяного топлива ограничены, использование его сопровождается отрицательным влиянием на окружающую среду и непрерывным повышением стоимости, проблема поиска альтернативных энергоносителей является актуальной и для внутреннего водного транспорта.
Переход к рыночным отношениям, в том числе и в судоходных компаниях, потребовал проведения работ по усовершенствованию судовых энергетических установок с целью повышения их технико-экономических показателей, а именно применение на них в качестве главных и вспомогательных энергетических средств, современных и перспективных дизелей. Основной целью является обеспечение надежности, экономичности и высокой степени автоматизации энергетических установок, а также конкурентоспособности и уменьшения стоимости перевозок грузов при высокой маневренности всех видов судов. В процессе развития мирового дизелестроения выделились основные пути совершенствования дизелей: стабильный рост среднего эффективного давления, снижения расхода топлива, повышения надежности двигателей.
Постоянный рост цен на топливо повышает требования к качеству проработки пропульсивных качеств судна на этапе проектирования. На современных судах, наряду с использованием пропульсивного комплекса с традиционной прямой передачей на винт, находят широкое применение в качестве главного движительно-рулевого устройства винторулевые колонки. Суда с полноповоротными винторулевыми колонками имеют высокий коэффициент общей полноты (порядка 0,9), обладают относительно более высокой энерговооруженностью, чем существующие суда такого же назначения.
Вопрос о преимуществах и недостатках винторулевых колонок в качестве главных движителей судна ограниченного района плавания является гораздо более сложным, чем это может показаться на первый взгляд, и, по сути, не имеет однозначного ответа вне привязки к ряду конкретных условий, справедливых только для рассматриваемого судна. Винторулевые колонки с одной стороны определяют всю концепцию пропульсивной установки судна, а с другой - наделяют его рядом особенностей в области стоимости и технологической постройки. Оставляя в стороне вопрос о влиянии винторулевых колонок на общие технико-экономические показатели проекта, отметим, что вопрос об их применении, и вообще о типе движительной установки, обычно решается судовладельцем на самых ранних стадиях проектирования и задачей проектанта остается оптимизация пропульсивных качеств судна с учетом выбора судовладельца.
1. Разработка судовой энергетической установки
1.1 Кратка характеристика судна и его энергетической установки
Для выполнения последующих обоснований и расчетов приведем краткую характеристику судна проекта Н3181 (табл. 1.1), его энергетической установки, табл. 1.2.
Таблица 1.1
Характеристики судна проекта Н3181
Параметры, единицы измерения |
Численные значения |
||
1 |
Класс |
О |
|
2 |
Размерения корпуса, м: длина ширина |
46,5 9,2 |
|
3 |
Водоизмещение, т |
600 |
|
4 |
Тяговое усилие, кН |
147 |
|
5 |
Мощность, кВт |
910 |
|
6 |
Осадка, м |
2,4 |
|
7 |
Скорость, км/ч с составом порожнем |
10 20,9 |
|
8 |
Число мест для экипажа |
18 |
|
9 |
Автономность, сут. |
10 |
|
10 |
Тип движителя |
гребной винт в насадке |
|
11 |
Количество движителей |
2 |
|
12 |
Сухая масса судовой энергетической установки, т |
48 |
|
13 |
Габариты машинного отделения длина ширина |
12 9,2 |
Таблица 1.2
Характеристика основных элементов энергетической установки судна проекта Н3181
№ |
Элементы энергетической установки и их параметры, единицы измерения |
Численные значения |
|
1 |
Главные двигатели количество марка номинальная эффективная мощность, кВт номинальная частота вращения коленчатого вала, мин-1 род топлива удельный эффективный расход, кг / (кВт • ч) топлива масла |
2 6НВД48-2У 455 300 дизельное, моторное 0,224 0,0017 |
|
2 |
Главная передача мощности тип |
прямая |
|
3 |
Судовая электростанция количество дизель-генераторов марка дизель-генераторов марка дизеля номинальная эффективная мощность, кВт номинальная частота вращения коленчатого вала, мин-1 удельный эффективный расход, кг / (кВт • ч) топлива масла |
2 ДГР 100/750 6Ч 18/22 110 750 0,234 0,00136 |
|
4 |
Котельная установка марка автономного котла количество тепло производительность, кДж/ч расход топлива, кг/ч марка утилизационного котла количество тепло производительность, кДж/ч |
КОАВ-200 1 840000 21 КУВ-100 1 420000 |
На основе данных табл. 1.1 и 1.2 выполняется расчет показателей установки судна (табл. 1.3):
- эффективной мощности главной энергетической установки, судна проекта Н3181
где x и Pe - количество и номинальная эффективная мощность главного двигателя судовой энергетической установки судна, кВт;
- энергооснащенности судна проекта Н3181
где Q - водоизмещение судна в полном грузу, т;
- энергонасыщенности по отношению к:
a) длине машинного отделения судна проекта Н3181
где хв и Pв - количество и номинальная мощность вспомогательных двигателей судовой энергетической установки, кВт;
Lмо - длина машинного отделения, м
b) площади машинного отделения судна проекта Н3181
- энергоемкости работы судна проекта Н3181
где Мп = 10 •Rt = 10 • 147 = 1470 кН; Rt-тяговое усилие, кН
V - скорость судна с составом, км/ч
- удельной массы энергетической установки судна проекта Н3181
где Gмо - сухая масса энергетической установки судна проекта Н3181 (см. табл. 1.1), т;
- абсолютного коэффициента полезного действия установки судна проекта Н3181
где Qт - теплота, затрачиваемая на технологические нужды, которые определяются условиями транспортировки груза; для буксирного судна проекта Н3181 принимаем с учетом того, что на ходовом режиме работает утилизационный котел, а вспомогательный - только на стоянке, Qт = 420 000 кДж/ч, принимается по производительности утилизационного котла;
Qн - низшая теплота сгорания топлива; принимаем для дизельного топлива среднего состава, Qн = 42 700 кДж/кг.
Отказ от тяжелого топлива обусловлен тем, что судно согласно классу работает на внутренних водных путях. При работе на внутренних водных путях переходы короткие и связаны с множеством стоянок, а для перевода дизеля на работу на моторное топливо и обратно на дизельное топливо требуются значительные затраты времени.
Так же отказ обусловлен тем, что вводятся ограничения по содержанию серы в моторном топливе, а использование низко сернистого тяжелого топлива дорого.
Ву - общий расход топлива на судовую энергетическую установку судна проекта Н3181; By = Py • ge + Pв • gев = 910 • 0,224 + 110 • 0,234 = 230 кг/ч (здесь принято, что на ходу работает один дизель-генератор, другой дизель-генератор в резерве, отопление - утилизационным котлом);
- эффективного коэффициента полезного действия судна проекта Н3181 в ходовом режиме
где Pв и Рeb - мощность валогенератора и дизель-генератора, кВт;
beи beb - удельные эффективные расходы главного и вспомогательного двигателей, ;
к - коэффициент полезного действия вспомогательного автономного котла, принимаем к = 0,8;
хв, xb, xk, xy - количество работающих в ходовом режиме валогенераторов, дизель-генераторов, автономных котлов и утилизационных котлов;
Qk, Qy - тепло производительность вспомогательного автономного и утилизационного котла, соответственно по табл. 1.2 Qk = 840000 кДж/ч и Qy = 420000 кДж/ч
- коэффициент полезного действия судового (пропульсивного) комплекса судна проекта Н3181
где be - удельные эффективные расходы главных двигателей судна проекта Н3181;
в - коэффициент полезного действия валопровода, принимаем в = 0,98;
пр - пропульсивный коэффициент полезного действия, принимаем пр = 0,47;
- коэффициент полезного действия энергетического комплекса на ходовом режиме
где е, eb,г - эффективный коэффициент полезного действия главного, вспомогательного двигателя и коэффициент полезного действия электрогенератора,
г принимаем равным 0,85
Bк - расход топлива автономным котлом, кг/ч; Вк = 21 кг/ч (табл. 1.2).
Таблица 1.3
Показатели энергетической установки судна проекта Н3181
№ п.п. |
Наименование показателя, единицы измерения |
Численные значения |
|
1 |
Эффективная мощность главной энергетической установки, кВт |
910 |
|
2 |
Энергооснащенность, кВт/т |
1,517 |
|
3 |
Энергооснащенность по отношению к: длине машинного отделения, кВт/м площади машинного отделения, кВт/м2 |
94,2 10,2 |
|
4 |
Энергоемкость работы судна, кДж/(т • км) |
223 |
|
5 |
Удельная масса энергетической установки, кг/кВт |
52,7 |
|
6 |
Эффективный коэффициент полезного действия установки |
0,349 |
|
7 |
Абсолютный коэффициент полезного действия установки |
0,377 |
|
8 |
Коэффициент полезного действия судового комплекса |
0,173 |
|
9 |
Коэффициент полезного действия энергетического комплекса |
0,354 |
1.2 Обоснование состава главной энергетической установки
Исходными данными при выборе главных двигателей являются:
- мощность главной энергетической установки судна;
- количество и частота вращения движителей.
Количество главных двигателей принимаем равным их числу в проекте, указанного в характеристиках судна.
Рассчитаем требуемую мощность установки с учетом повышения тягового усилия на 10%:
где Rtт = Rt + Rt• 10% = 147 + 147 • 10% = 161,7кН - требуемое тяговое усилие.
Vт - требуемая скорость судна с составом, км/ч
V - скорость судна с составом, км/ч
Требуемая мощность двигателей определяется делением суммарной мощности энергетической установки на количество движителей или число главных двигателей судна.
Для обоснования марки главного двигателя подберем несколько дизелей, мощность которых близка к требуемой (в диапазоне 100 -120%), и сравним их с установленными на судне по комплексному параметру качества. В качестве главного двигателя судна принимается дизель, имеющий наибольшее значение комплексного параметра. При равных значениях комплексного параметра предпочтение отдается дизелю, который в составе энергетической установки имеет больший коэффициент полезного действия судового комплекса.
Таблица 1.4
Сопоставление параметров судовых дизелей
Параметры, единицы измерения |
Численные значения |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Производитель |
SKL |
Русский Дизель |
SKL |
|
Заводская марка |
6NVD48A-2U |
6ДР30/50-6 |
6VD26/20AL-1 |
|
Обозначение по ГОСТу |
6НВД48А -2У |
6ДР20/50-6 |
6ВД26/20АЛ-1 |
|
Исходные данные |
||||
эффективная мощность, кВт |
455 |
515 |
530 |
|
частота вращения коленчатого вала, мин-1 |
300 |
300 |
1000 |
|
реверсивность |
да |
нет |
нет |
|
род топлива |
дизельное, моторное |
дизельное |
дизельное |
|
удельный расход топлива, кг /(кВт • ч) |
0,224 |
0,238 |
0,212 |
|
удельный расход масла, кг /(кВт • ч) |
0,0017 |
0,0045 |
0,002 |
|
ресурс до капитального ремонта, тыс. ч |
35 |
30 |
40 |
|
габаритные размеры, м: |
||||
- длина |
5,150 |
4,500 |
4,150 |
|
- ширина |
1,763 |
1,650 |
1,300 |
|
- высота |
2,160 |
2,900 |
2,180 |
|
- масса, кг |
19 045 |
19 000 |
11 725 |
|
Расчетные данные |
||||
удельная мощность, кВт/м3 |
23,2 |
23,9 |
45,1 |
|
удельная масса, кг/ кВт |
41,9 |
36,9 |
22,1 |
|
стоимость, тыс. руб |
40153 |
30168 |
51375 |
|
Комплексный параметр качества |
0,756 |
0,652 |
0,873 |
|
КПД судового комплекса |
0,173 |
0,159 |
0,18 |
|
Тип главной передачи |
прямая |
реверс-редуктор |
реверс-редуктор |
|
Передаточное отношение |
1 |
1 |
3,3 |
- удельная мощность дизеля
где Pe - номинальная эффективная мощность дизеля, кВт
l, s, h - длина, ширина, высота дизеля, м;
1) 6NVD48A-2U
2) 6ДР30/50-6
3) 6VD26/20AL-1
Максимальное значение удельной мощности среди рассматриваемых двигателей
- удельная масса дизеля
где M - масса дизеля, кг
1) 6NVD48A-2U
2) 6ДР30/50-6
3) 6VD26/20AL-1
Минимальное значение удельной массы сравниваемых дизелей
- стоимость дизеля
где r - ресурс дизеля до капитального ремонта, тыс. ч;
1) 6NVD48A-2U
2) 6ДР30/50-6
3) 6VD26/20AL-1
Минимальное значение стоимости среди рассматриваемых дизелей
- комплексный параметр качества
где ?(i=1ч7) - коэффициенты весомости, принимаю равными: ?1 = 0,1; ?2 = 0,12;
?3 = 0,24; ?4 = 0,14; ?5 = 0,19; ?6 = 0,17; ?7 = 0,07;
bemin = 0,212 кг/ кВт • ч - минимальный удельный эффективный расход топлива среди рассматриваемых дизелей.
bmin= 0,0017 кг/ кВт • ч-минимальный удельный эффективный расход масла среди рассматриваемых дизелей;
r - ресурс дизеля до капитального ремонта, тыс. ч;
rmax = 40 тыс. ч - максимальный ресурс до капитального ремонта среди рассматриваемых дизелей;
j - условный показатель рода топлива, используемого дизелем (для тяжелых топлив j = 1, для легких j = 0); примем j = 0.
1) 6NVD48A-2U
2) 6ДР30/50-6
3) 6VD26/20AL-1
- коэффициент полезного действия судового пропульсивного комплекса
1) 6NVD48A-2U
2) 6ДР30/50-6
3) 6VD26/20AL-1
Вывод: В качестве главного двигателя выбираем дизель с наибольшем комплексным параметром качества: производитель SKL, марка 6VD26/20AL-1 мощностью 530 кВт и с частотой вращения коленчатого вала 1000 мин-1. В качестве главной передачи выбираем редуктор с передаточным отношением 3,3. Тип и марка реверс-редуктора будет указана в ходе выбора рулевой колонки.
1.3 Обоснование эксплуатационных режимов работы главных двигателей
Согласно заданию исходные данные принимаются по теплоходу проекта Н3181. В качестве главных на теплоходе установлены два двигателя 6NVD48A-2U мощностью по 455 кВт при 300 мин-1. В ходе модернизации они были заменены на два двигателя фирмы SKL, марка 6VD26/20AL-1 мощностью по 530 кВт при 1000 мин-1. Для обоснования области эксплуатационных режимов работы главных двигателей 6VD26/20AL-1 выполняем расчет ограничительных характеристик главных двигателей (табл. 1.5).
Координаты характеристик определяем с помощью следующих зависимостей:
- внешней номинальной мощности
- ограничительной по тепловой напряженности
- ограничительной по механической напряженности
- винтовой облегченной
- винтовой нормальной
- винтовой швартовной
где P0,6 - значение координаты внешней характеристики номинальной мощности при n = 0,6 •ne
Таблица 1.5
Расчет координат ограничительных характеристик судовых дизелей
Наименование параметра, единицы измерения |
Численное значение |
||||||
Исходные данные |
|||||||
Марка дизеля |
6VD26/20AL-1 |
||||||
Номинальная эффективная мощность Рен, кВт |
530 |
||||||
Номинальная частота вращения коленчатого вала ne, мин-1 |
1000 |
||||||
Механический коэффициент полезного действия на номинальном режиме |
0,88 |
||||||
Расчетные данные |
|||||||
Доля номинальной частоты вращения коленчатого вала |
1,0 |
0,9 |
0,8 |
0,6 |
0,4 |
0,3 |
|
Долевая частота вращения коленчатого вала n, мин-1 |
1000 |
900 |
800 |
600 |
400 |
300 |
|
Адаптивная поправка к коэффициенту полезного действия |
0 |
0,02 |
0,01 |
-0,03 |
-0,08 |
-0,12 |
|
Координаты ограничительных характеристик |
|||||||
Внешней номинальной мощности Pв |
530 |
493 |
440 |
325 |
211 |
155 |
|
По тепловой напряженности ( = const) Рб |
530 |
459 |
389 |
247 |
106 |
35 |
|
По механической напряженности (Mкр = const) Рм |
530 |
477 |
424 |
318 |
212 |
159 |
|
Координаты винтовых характеристик |
|||||||
Облегченной Ро |
422 |
309 |
217 |
92 |
27 |
11 |
|
Нормальной Рн |
530 |
386 |
271 |
114 |
34 |
14 |
|
Швартовой Рш |
- |
- |
766 |
323 |
96 |
40 |
Для обоснования возможных режимов работы главных двигателей в эксплуатации по рассчитанным координатам строим ограничительные и винтовые характеристики.
Вывод: Область эксплуатационных режимов работы главных двигателей, которая для двигателя, как двигателя с наддувом, ограничивается: сверху: часть линий швартовой характеристики и ограничительной по тепловой напряженности ( = const); справа: линией номинальной частоты вращения коленчатого вала; снизу: снизу: линией облегченной винтовой характеристики; слева: линией минимально устойчивой частоты вращения коленчатого вала (0,3 ne).
1.4 Расчет показателей использования главной энергетической установки на режимах эксплуатации судна
Для выбора рационального режима работы главных двигателей выполняем расчет изменения их параметров при работе главных двигателей судовой энергетической установки по винтовой характеристике (табл. 1.6).
Показатели главных двигателей на долевых режимах определяем с помощью зависимостей:
- долевая эффективная мощность
- эффективный коэффициент полезного действия на режиме
- удельный расход топлива на режиме
- часовой расход топлива
- среднее эффективное давление на режиме
Таблица 1.6
Расчет параметров главных двигателей по винтовой характеристике
Наименование параметра, единицы измерения |
Численное значение |
||||||
Исходные данные |
|||||||
Марка дизеля |
6VD26/20AL-1 |
||||||
Номинальная эффективная мощность Рен, кВт |
530 |
||||||
Номинальная частота вращения коленчатого вала ne, мин-1 |
1000 |
||||||
Удельный эффективный расход топлива bе, кг/(кВт• ч) |
0,212 |
||||||
Низшая удельная теплота сгорания топлива Qн, кДж/кг |
42 500 |
||||||
Механический коэффициент полезного действия на номинальном режиме |
0,88 |
||||||
Внутренний диаметр цилиндра D, м |
0,2 |
||||||
Ход поршня S, м |
0,26 |
||||||
Число цилиндров z |
6 |
||||||
Тактность, m |
2 |
||||||
Расчетные данные |
|||||||
Доля номинальной частоты вращения коленчатого вала |
1,0 |
0,9 |
0,8 |
0,6 |
0,4 |
0,3 |
|
Долевая частота вращения коленчатого вала n, мин-1 |
1000 |
900 |
800 |
600 |
400 |
300 |
|
Адаптивная поправка к коэффициенту полезного действия на долевом режиме |
0 |
0,02 |
0,01 |
-0,03 |
-0,08 |
-0,012 |
|
Мощность двигателя на режиме Pд, кВт |
530 |
386 |
271 |
114 |
34 |
14 |
|
Эффективный коэффициент полезного действия на режиме д |
0,398 |
0,400 |
0,390 |
0,357 |
0,310 |
0,273 |
|
Удельный эффективный расход топлива bед, кг / (кВт • ч) |
0,212 |
0,211 |
0,216 |
0,236 |
0,272 |
0,308 |
|
Часовой расход топлива Bд, кг/ч |
112,4 |
81,4 |
58,7 |
27 |
9,2 |
4,4 |
|
Среднее эффективное давление Рм, МПа |
1,298 |
1,051 |
0,831 |
0,467 |
0,208 |
0,117 |
По результатам расчетов строим графики изменения показателей главных двигателей при их работе по винтовой характеристике.
Вывод: Наиболее экономичный режим работы главных двигателей характеризуется удельным расходом топлива bед = beд min = 0,211 кг/(кВт ч), которому соответствуют следующие значения параметров двигателя на этом режиме: мощность двигателя на режиме Рд = 386 кВт, долевая частота вращения коленчатого вала n = 990 мин-1, эффективный коэффициент полезного действия на режиме д = 0,4, часовой расход топлива Вд = 81,4 кг/ч, среднее эффективное давление Рм = 1,051 МПа.
1.5 Расчет показателей использования вспомогательных дизель-генераторов на режимах нагрузочной характеристики
Для выбора рационального режима работы вспомогательных двигателей выполняем расчет изменения их параметров при работе дизель-генератора по нагрузочной характеристике (табл. 1.7).
Показатели вспомогательных двигателей на долевых режимах определяется с помощью зависимостей:
- долевая эффективная мощность
- эффективный коэффициент полезного действия на режиме
- удельный расход топлива на режиме
- часовой расход топлива
- среднее эффективное давление на режиме
Таблица 1.7
Расчет параметров вспомогательных двигателей по нагрузочной характеристике
Наименование параметра, единицы измерения |
Численное значение |
||||||
Исходные данные |
|||||||
Марка дизеля |
6Ч18/22 |
||||||
Номинальная эффективная мощность Рен, кВт |
110 |
||||||
Номинальная частота вращения коленчатого вала ne, мин-1 |
750 |
||||||
Удельный эффективный расход топлива bе, кг/(кВт• ч) |
0,234 |
||||||
Низшая удельная теплота сгорания топлива Qн, кДж/кг |
42 500 |
||||||
Механический коэффициент полезного действия на номинальном режиме |
0,90 |
||||||
Внутренний диаметр цилиндра D, м |
0,18 |
||||||
Ход поршня S, м |
0,22 |
||||||
Число цилиндров z |
6 |
||||||
Тактность, m |
2 |
||||||
Расчетные данные |
|||||||
Доля номинальной эффективной мощности д |
1,0 |
0,9 |
0,8 |
0,6 |
0,4 |
0,3 |
|
Долевая эффективная мощность Ре, кВт |
110 |
99 |
88 |
66 |
44 |
33 |
|
Адаптивная поправка к коэффициенту полезного действия на долевом режиме |
0 |
0,02 |
0,01 |
-0,03 |
-0,08 |
-0,12 |
|
Эффективный коэффициент полезного действия на режиме е |
0,362 |
0,362 |
0,350 |
0,314 |
0,262 |
0,224 |
|
Удельный эффективный расход топлива bее, кг / (кВт • ч) |
0,234 |
0,234 |
0,242 |
0,270 |
0,323 |
0,378 |
|
Часовой расход топлива Bде, кг/ч |
25,7 |
23,2 |
21.3 |
17,8 |
14,2 |
12,5 |
|
Среднее эффективное давление Рме, МПа |
0,524 |
0,472 |
0,419 |
0,314 |
0,210 |
0,157 |
По результатам расчетов строим графики изменения показателей вспомогательных двигателей при работе по нагрузочной характеристике.
Вывод: Наиболее экономичный режим работы дизель-генератора 6Ч 18/22 характеризуется удельным расходом топлива bее = beеmin = 0,234кг/(кВт ч), которому соответствуют следующие значения параметров двигателя на этом режиме: мощность двигателя на режиме Ре = 99 кВт, долевая частота вращения коленчатого вала n=675 мин-1, эффективный коэффициент полезного действия на режиме е = 0,362, часовой расход топлива Вде = 23,2 кг/ч, среднее эффективное давление Рме = 0,472 МПа.
1.6 Расчет потребностей в тепле на режимах эксплуатации судна
Для обоснования схемы тепло- и электроснабжения судна предварительно определяется потребность в этих видах энергии на ходовом режиме. Наиболее распространенными источниками теплоты на речных судах являются вспомогательные котельные установки. Для удовлетворения потребности в теплоте в ходовом режиме на судах с главными двигателями мощностью более 200 кВт, как правило, устанавливаются водогрейные или утилизационные котлы, использующие теплоту выпускных газов главных двигателей. Потребность судна в теплоте на стоянках удовлетворяется автономными котлами, работающими на жидком топливе. Сорт топлива, используемого автономными котлами и главными двигателями, обычно одинаков.
На судне проекта Н3181 система водяного отопления включает в себя водогрейный вспомогательный котел КОАВ-200 и один водяной газотрубный утилизационный котел-глушитель КУВ-100.
Расход теплоты на отопление помещений определяется по уравнению
Расход теплоты на санитарно-бытовые нужды находим по формуле
где qвм - удельный расход теплоты на приготовление горячей мытьевой воды
qвм = 1880 кДж/(чел. • ч) [3,4];
qвп - удельный расход теплоты на приготовление кипяченой питьевой воды
qвп = 400 кДж/(чел. • ч) [3,4];
nэк - численность экипажа.
Расход теплоты на подогрев топлива, масла и другие технические нужды [3, 4]
Количество теплоты, фактически потребляемой на судне в ходу подстчитывается по формуле
где ko - коэффициент одновременности, принимаем равным 0,9.
Количество теплоты, фактически потребляемой судном на стоянке, подсчитываем по формуле
где koс - коэффициент одновременности, принимаем равным 0,8.
Для подсчета общего количества теплоты, потребной на судне, составляем табл. 1.8.
Таблица 1.8
Расчет количества теплоты, фактически потребляемой на судне
Потребители теплоты |
Расчетный расход теплоты Q, кДж/ч |
Режимы работы |
||||
Ходовой |
Стояночный |
|||||
Коэффициент загрузки kзх |
Потребное количество теплоты Qох = kзх•Q, кДж/ч |
Коэффициент загрузки kзх |
Потребное количество теплоты Qос= kcх•Q, кДж/ч |
|||
Отопление |
88 100 |
0,8 |
70 480 |
0,8 |
70 480 |
|
Санитарно-бытовые нужды |
41 040 |
0,8 |
32 833 |
0,8 |
32832 |
|
Технические нужды |
19 371 |
0,8 |
15 497 |
0,7 |
13 560 |
|
Итого |
Qох = 118 809 кДж/ч |
Qос = 116 872 кДж/ч |
||||
Количество фактически потребляемой теплоты |
Qх = 117 621 кДж/ч |
Qс = 102 847 кДж/ч |
Вывод: Для удовлетворения потребностей в тепле на ходовом режиме целесообразно оставить штатный водяной газотрубный утилизационный котел КУВ-100 теплопроизводительностью 420 000 кДж/ч. На стоянке - штатный водогрейный котел КОАВ-200.
Автоматизированный котельный агрегат КОАВ-200 имеет характеристики: котел водогрейный огнетрубный, с горизонтальным расположением жаровой трубы; тепло производительностью - 232,6 кВт; поверхность нагрева - 7,0 м2; давление 0,18 МПа; расход топлива 21 кг/ч; масса без воды - 1150 кг.
Утилизационный котел имеет характеристики: теплопроизводительность - 42 000 кДж/ч; давление - 0,18 МПа; площадь поверхности нагрева - 10,0 м2; масса котла с водой - 1430 кг.
1.7 Расчет систем энергетической установки
Для обеспечения нормальной работы, двигатели (главные и вспомогательные) и котельная установка оборудуются системами: топливной, масляной, водяного охлаждения, сжатого воздуха и газовыпуска.
Целью этого раздела является оценка возможности использования при модернизации штатного оборудования или обоснование необходимости его замены с определением марки нового оборудования и его основных характеристик.
1.7.1 Топливная система
Она служит для приема, перекачивания, хранения, очистки, подогрева, транспортирования жидкого топлива к дизелям и автономным котлам.
Прием топлива на судно с берега или плавучей бункеровочной базы обеспечивается с двух бортов судна и осуществляется закрытым способом.
Топливо к потребителям подается из расходной цистерны. Для вспомогательных дизелей и автономных котлов предусмотрены отдельные расходные цистерны.
Подготовка топлива перед подачей в двигатель заключается в отделении от него воды и механических примесей фильтрацией и сепарированием.
Принципиальная схема топливной системы представлена на рис. 1.5.
Рисунок 1.5. Принципиальная схема топливной системы:
1 - расходная цистерна автономного котла; 2 - расходная цистерна вспомогательных дизелей; 3 - расходная цистерна главных дизелей; 4 - цистерна основного запаса топлива; 5 - втулка для выкачивания топлива; 6 - втулка для приема топлива; 7 - втулка измерительного устройства; 8 - клапан быстрозапорный с дистанционным приводом; 9 - топливоперекачивающий насос; 10 - сепаратор; 11 - сточная цистерна; 12 - цистерна загрязненного топлива; 13 - цистерна подсланевых вод; 14 - главные двигатели; 15 - бачки мерные; 16 - сдвоенные фильтры грубой очистки топлива; 17 - клапан самозапорный для спуска отстоя; 18 - поддон; 19 - вспомогательные дизели; 20 - автономный котел.
Требуемую вместимость цистерн определим по следующим формулам:
- запасных цистерн
В связи с тем, что все потребители проекта будут работать на одном сорте топлива [см. раздел 1.1] объем запасной цистерны определяется согласно следующему выражению
- расходной (расходно-отстойной) цистерны для главных двигателей (для дизельного топлива)
- расходной цистерны для вспомогательных двигателей
- расходной цистерны для вспомогательных автономных котлов
Так как будет использоваться только один сорт топлива, то расходные цистерны вспомогательных двигателей и автономного котла объединим в одну
- сточной цистерны
- цистерны аварийного запаса топлива
где x, xb, xk - количество главных, вспомогательных дизелей, автономных котлов;
Pе, Рeb, Р - номинальные эффективные мощности главного, вспомогательного двигателя и суммарная мощность всех дизелей судовой энергетической установки, кВт;
be, beb - удельные эффективные расходы топлива главного и вспомогательного двигателей, кг/(кВт•ч);
Bk - часовой расход топлива автономного котла, кг/ч;
ах - коэффициент ходового времени, принимаем для буксиров и толкачей ax = 0,65;
ak - коэффициент использования автономного котла, принимаем ак = 0,25;
фа - продолжительность автономного плавания, ч; фa = 10 сут. = 240 ч, [табл. 1.1];
ст - плотность топлива, принимаем равной для дизельного топлива ст = 860 кг/м3;
1,1 - коэффициент учитывающий «мертвый» запас топлива;
8, 24 - регламентируемая продолжительность потребления топлива из соответствующих цистерн, ч.
Для перекачивания топлива из запасных цистерн в расходные предусмотрены топливоперекачивающие насосы с механическим приводом и резервный ручной насос.
В соответствии с требованиями Правил Речного Регистра Российской Федерации подача Qнт насоса для перекачивания топлива из запасных цистерн в расходные определяется:
- подача насоса для цистерн главных двигателей
- подача насоса для цистерн вспомогательных двигателей и автономного котла
где Vрт - вместимость расходной (расходно-отстойный) цистерны, м3;
ф = 0,5ч 1,0 ч - время ее заполнения
Мощность насоса Nнас
- насос для главных двигателей
- насос для вспомогательных двигателей и автономного котла
где k3 - коэффициент запаса мощности, принимаем k3 = 1,3;
рн - напор топливоперекачивающего насоса, принимаем рн = 3 • 100 = 300 кПа;
нас- коэффициент полезного действия насоса, для шестеренных 0,7.
Производительность сепаратора определяется из условия очистки суточной потребности топлива за 8 - 12 часов:
Вывод: В качестве запасной цистерны топлива будут использоваться две штатные цистерны дизельного топлива общей вместимостью 77,5 м3 (номинальная вместимость 123 м3). В качестве: расходной цистерны главных двигателей - штатная расходная цистерна топлива вместимостью 2,63 м3; расходной цистерны вспомогательных двигателей и автономного котла - штатная цистерна дизельного топлива вместимостью 1,5 м3.
Для перекачки топлива из запасной цистерны в расходную цистерну главных двигателей использовать штатный насос ШФ8-25-5,8/3Б-5, подача 5,8 м3/ч, напор 30 м; из запасной цистерны в расходную цистерну вспомогательных двигателей и автономного котла использовать штатный насос ШФ8-25-5,8/3Б-5, подача 5,8 м3/ч, напор 30 м
Для очистки топлива использовать штатный сепаратор производительностью 2,2 м3/ч
1.7.2 Масляная система
Она включает смазочные системы главных и вспомогательных двигателей и других механизмов и агрегатов, а также систему приема, хранения и перекачивания масла, которая выполняется раздельно для каждого сорта используемого масла.
Как и топливо, масло принимается с любого борта. Система приема масла аналогична топливной. Масло принимается в цистерны запаса. Их вместимость обеспечивает восполнение угара и проведение очередных смен и одной аварийной смены масла в двигателях за период автономного плавания.
Принципиальная схема масляной системы приведена на рис. 1.6.
Рисунок 1.6. Принципиальная схема масляной системы:
1 - сепаратор; 2 - циркуляционная цистерна; 3 - нагнетающий насос предпусковой прокачки; 4 - фильтр тонкой очистки масла; 5 - нагнетающий масляный насос дизеля; 6 - фильтр грубой очистки масла; 7 - терморегулятор; 8 - масляный холодильник; 9 - дизель; 10 - откачивающий масляный насос дизеля; 11 - палубная втулка для выкачивания масла на берег; 12 - цистерна грязного масла; 13 - ручной маслоперекачивающий насос; 14 - маслоперекачивающий насос; 15 - цистерна отработанного масла; 16 - трубопровод для слива отработанного масла вспомогательных двигателей; 17 - откачивающий насос предпусковой прокачки; 18 - змеевик подогрева масла; 19 - кран ручного забора масла; 20 - цистерна запаса масла; 21 - палубная втулка для приема масла.
Определим вместимость цистерн:
- запасной цистерны
- циркуляционных цистерн главных двигателей, для быстроходных дизелей
- картеров вспомогательных двигателей, для тихоходных дизелей
- расходных (или сепарированного масла) главных и вспомогательных двигателей
- сточных и отстойных
где x, xb - количество главных, вспомогательных дизелей;
Pе, Рeb, Р - номинальные эффективные мощности главного, вспомогательного двигателя и суммарная мощность всех дизелей судовой энергетической установки, кВт;
b, bb - удельный эффективный расход масла главного и вспомогательного двигателей, b = 0,00125 кг/ кВт•ч, [табл. 1.4], bb = 0,00136 кг/ кВт•ч, [табл. 1.1];
ам - удельная масса масла в сточных цистернах или картерах двигателей, принимаем равной для быстроходных дизелей aм = 2,95 кг/кВт;
ах - коэффициент ходового времени, принимаем для буксиров и толкачей ax = 0,65;
фа - продолжительность автономного плавания, ч; фa = 10 сут. = 240 ч, [табл. 1.1];
см - плотность масла, принимаем равной см = 900 кг/м3;
Vцмг, Vцмв - суммарная вместимость маслосборников или картеров главных и вспомогательных двигателей, м3.
Определим подачи масляных насосов:
- резервный циркуляционный насос главного двигателя
- резервный циркуляционный насос вспомогательного двигателя
- маслоперекачивающий насос (для заполнения расходной цистерны)
где атм - доля теплоты, отводимая маслом, принимается равной для тихоходных дизелей 0,05 ч 0,07, для быстроходных 0,07 ч 0,08;
См - теплоемкость масла, принимается равной 2 ч 2,2 кДж/(кг•К);
?tм - разность температур масла на входе и выходе из дизеля, принимается равной 6 ч 12 С.
Произведем расчет мощности масляных насосов:
- резервный циркуляционный насос главного двигателя
- резервный циркуляционный насос вспомогательного двигателя
- маслоперекачивающий насос (для заполнения расходной цистерны)
где k3 - коэффициент запаса мощности, принимаем k3 = 1,3;
рн - напор насоса, принимается равный: рн = (3ч5)·100 кПа, для дизелей с частотой вращения 300 - 1000 мин-1; рн = (4ч12)·100 кПа, для дизелей с частотой вращения более 1000 мин-1;
нас - коэффициент полезного действия насоса, принимается равный нас = 0,7 ч 0,75.
Определим производительность сепаратора масла:
где 1,5ч3,5 - кратность очистки масла (большее значение для тихоходных дизелей);
Vцм - суммарная вместимость маслосборников главных и вспомогательных двигателей, м3;
фс - время работы сепаратора в сутки, принимается равное 8ч12 ч.
Вывод: Произвести замену цистерны основного запаса масла, установить цистерну вместимостью 4,7 м3;
Оставить штатное оборудование: расходная циркуляционная цистерна - 1,3 м3, цистерна отработанного масла - 2 м3, насос маслоперекачивающий - шестеренный, подача 12,5 м3/ч, напор 63 м, число 1, насос маслоперекачивающий - шестеренный, подача 10 м3/ч, напор 63 м, число 1, насос шламовый - подача 1,4 м3/ч, напор 50 м, число 1, насос чистого и грязного масла - подача 1м3/ч, сепаратор масла - производительность 2,2 м3/ч.
1.7.3 Система водяного охлаждения
Она обеспечивает нормальную работу главных и вспомогательных двигателей, компрессора, упорных подшипников, дейдвудного устройства, редукторов. Дизели охлаждаются водой, циркулирующей по замкнутому контуру, а все остальные механизмы и устройства - проточной забортной водой.
Расширительная цистерна, включенная во внутренний контур, обеспечивает возможность увеличения объема воды при нагреве и компенсацию потерь воды. Вместимость расширительной цистерны составляет 15% объема воды внутреннего контура. Вода во внутренний контур добавляется автоматически через расширительную цистерну, в которой установлено реле уровня.
Подача насоса должна быть достаточной, чтобы с охлаждающей водой отводить примерно 15-25% всей теплоты, выделяющейся при сгорании топлива в дизелях.
Забортная вода во внешний контур системы охлаждения принимается от двух кингстонов - днищевого и бортового, расположенных в машинном помещении и соединенных между собой. На приемных магистралях забортной воды после кингстонов установлены фильтры.
Вода за борт из системы охлаждения отливается через клапаны невозвратно-запорного типа, установленные на борту на приварышах.
Принципиальная схема система охлаждения представлена на рис. 1.7.
Рисунок 1.7. Принципиальная схема системы охлаждения:
1 - главный двигатель левого борта, 2 - расширительная цистерна, 3 - насос внутреннего контура, 4 - терморегулятор, 5 - забортный ящик левого борта, 6 - фильтр забортной воды, 7 - водомасляный холодильник, 8 - насос внешнего контура, 9 - водо-водяной холодильник, 10 - водоподогреватель, 11 - насос, 12 - днищевой кингстон.
Определим подачи насосов:
- внутреннего контура главного двигателя
- внешнего контура главного двигателя
- внутреннего контура вспомогательного двигателя
- внешнего контура вспомогательного двигателя
где aтв - доля теплоты, отводимая водой, принимаем равной 0,15;
Cв и Са - теплоемкости пресной воды внутреннего контура и забортной воды внешнего контура, раны 4,19 и 3,18 кДж/(кг•К) соответственно;
св и са - плотности воды внутреннего контура и забортной воды, равны 1000 и 1020 кг/мг соответственно;
?tв и ?ta - разности температур воды во внутреннем контуре на выходе и входе в дизель и во внешнем контуре на выходе и входе в холодильник, принимаем равными 10 °С и 15 °С соответственно.
Определим мощности насосов:
- внутреннего контура главного двигателя
- внешнего контура главного двигателя
-
- внутреннего контура вспомогательного двигателя
- внешнего контура вспомогательного двигателя
где k3 - коэффициент запаса мощности, принимаем k3 = 1,3;
рн - напор насоса, принимается равный: рн = (2ч3)·100 кПа;
нас - коэффициент полезного действия насоса, принимается равный нас = 0,35 ч 0,75.
Определим поверхность охлаждения водяного холодильника:
- главного двигателя
- вспомогательного двигателя
где kтв - общий коэффициент теплопередачи от воды к воде, принимаем равный для трубчатых холодильников 0,7 кВт/(м2•К);
?tвср - среднелогарифмическая разность температур для противоточных холодильников;
где - температуры воды во внутреннем контуре на выходе из дизеля и холодильника, принимаем равными 75 °С и 65 °С;
- температуры забортной воды на входе и выходе из водяного холодильника, принимаем равными 30 °С и 45 °С.
Вывод: Оставить штатный насос внешнего контура главных двигателей НЦВ-40/30, подачей 40 м3/ч, напор 30 м. Насосы внутреннего контура главных и двигателей поставляются вмести с двигателем. Насосы внешнего и внутреннего контура вспомогательных двигателей (6Ч 18/22) поставляются вмести с двигателем, так как крепятся на его корпус и приводятся в движение одним валом от коленчатого вала двигателя.
1.7.4 Система сжатого воздуха
Для пуска главных и вспомогательных дизелей, работы тифона, подающего звуковые сигналы, подпитки пневмоцистерн (гидрофоров), работы пневматических систем автоматизированного управления, приведения в действие пневмоинструмента, а также для хозяйственных нужд и технологических целей, например в озонаторных установках подготовки питьевой воды, необходим воздух высокого давления, подаваемый системой сжатого воздуха.
На судне установлено два компрессора. Запас сжатого воздуха во всех баллонах, предназначенных для пуска главных двигателей, обеспечивает не менее 6 пусков на передний ход каждого двигателя, подготовленного к действию.
На воздушной магистрали, предназначенной для заполнения пусковых баллонов установлен невозвратный клапан между баллонами главных и вспомогательных дизелей. Благодаря этому можно пополнять воздухом пусковые баллоны вспомогательных дизелей из баллонов главных двигателей, исключая возможность перепуска воздуха в обратном направлении.
Принципиальная схема системы сжатого воздуха представлена на рис. 1.8.
Рисунок 1.8. Принципиальная схема системы сжатого воздуха:
1 - главные двигатели, 2 - пусковые баллоны главных двигателей, 3 - автономные компрессоры, 4 - пусковые баллоны вспомогательных двигателей, 5 - вспомогательные двигатели, 6 - баллон-ресивер тифона.
Выполним расчет пусковых баллонов для главных и вспомогательных двигателей:
- пусковых главных двигателей
- пусковых вспомогательных двигателей
- для тифона
где uп - удельный расход свободного воздуха на 1 м3 объема цилиндра дизелей при пуске, который составляет 10 м3/м3;
z, zb - число цилиндров главного и вспомогательного двигателя;
x, xb - число главных и вспомогательных двигателей;
пр - число последовательных пусков двигателя, принимаемое равным 6;
ро - давление окружающей среды, равно 0,098 МПа;
pб1 и рб2 - начальное давление воздуха в баллоне после его заполнения и нижний его предел, при котором еще возможен пуск дизеля, принимаем равными 3 МПа и 1,0 МПа соответственно;
kн - коэффициент насыщения сигналами, принимаем равным 0,125;
uт - расход тифоном свободного воздуха, принимаем равным 2 м3/мин;
фс - продолжительность подачи сигнала, принимаемая равной 5мин.
рт1 и рт2 - начальное давление воздуха в баллоне после его заполнения и нижний его предел, при котором еще возможна подача сигнала, принимаем равным 3 МПа и 0,5 МПа соответственно;
Vs - рабочий объем цилиндра, м3;
- главного двигателя
- вспомогательного двигателя
где D - внутренний диаметр цилиндра, м; S - ход поршня, м.
Подача компрессора должна быть не менее:
где фа - время заполнения баллонов, принимаемое равным 1ч.
Вывод: После модернизации оставляем штатное оборудование: компрессор 20К1-Э6/1, подача 30 м3/ч, давление 3 МПа, управление автоматическое и ручное из машинного отделения, баллон пусковой для главных двигателей: число 4, вместимость 0,4 м3, баллон пусковой для вспомогательных двигателей: число 2, вместимость 0,1 м3, баллон для хозяйственных нужд: число 1, вместимость 0,4 м3.
1.7.5 Система газовыпуска
Эта система предназначена для отвода в атмосферу выпускных газов дизелей, котлов и камбуза.
Каждый главный и вспомогательный двигатель имеет отдельный газо-выпускной трубопровод. Дымоходы автономных котлов объединены, но не совмещены с газо-выпускными трубами дизелей.
Пульсация давления в выпускной трубе дизеля являются источником шума, чем вызвана необходимость установки глушителя.
Для эффективного глушения низких частот шума глушитель расположен ближе к концу выпускной трубы, в кожухе фальштрубы.
Искры, содержащиеся в выпускных газах дизеля, могут служить причиной пожара на судне. Поэтому в газо-выпускной системе установлены искрогасители.
Принципиальная схема газовыпуской системы представлена на рис. 1.9.
Рисунок 1.9. Схема газовыпускной системы:
1 - газовыпускная труба вспомогательного двигателя, 2 - газовыпускная труба главного двигателя, 3 - фальш-труба, 4 - теплоизоляция, 5 - глушитель главного двигателя, 6 - автоматическая заслонка котла-утилизатора, 6 - автоматическая заслонка, 7 - главный двигатель, 8 - котел-утилизатор, 9 - вспомогательный двигатель, 10 - глушитель вспомогательного двигателя.
Определим площадь сечения газо-выпускных трубопроводов:
- главных двигателей
- вспомогательных двигателей
- автономного котла
где Bгд, Вдг, Вк - часовой расход топлива главным, вспомогательным двигателями и автономным котлом, кг/ч;
? - коэффициент избытка воздуха, принимаем равным для главных двигателей 1,5, для вспомогательных двигателей 2,0, для автономного котла 1,2;
Lo - теоретически необходимее количество воздуха для сгорания 1 кг топлива, принимаем равным 14,3 кг/кг;
R - газовая постоянная продуктов сгорания, равна 0,287 кДж/(кг•К);
Т - температура выпускных газов, принимаем равной за дизелями 650 К, за автономными котлами 450 К;
vт - допустимая скорость движения газов в трубопроводе, принимаем равной для главных и вспомогательных двигателей 35 м/с; для автономных котлов 20 м/с;
рт - допустимое давление в трубопроводе, принимаем равным 103 кПа.
Вывод: После модернизации оставить штатные газовыпускные системы вспомогательных двигателей и автономного котла. Для главных двигателей необходимо установить газовыпускную систему с площадью сечения трубопровода равного 0,036 м2.
1.8 Расчет потребностей в электроэнергии на режимах эксплуатации судна
Судовая электростанция генерирует электроэнергию необходимых параметров и распределяет ее между судовыми потребителями в соответствии с режимами работы судна. Она должна обеспечивать бесперебойное снабжение электроэнергией высокого качества всех ответственных потребителей на всех режимах работы судна и удовлетворять требованиям простоты, удобства обслуживания, высокой надежности при минимально возможной начальной стоимости, массе, габаритах и эксплуатационных затратах.
Количество и мощность генераторов судовой электростанции определяют в соответствии с требованиями Регистра [5]. Мощность электростанции может быть рассчитана приближенными методами по эмпирическим формулам, полученным в результате обработки статистических данных. Более точно ее определяют по таблицам загрузки потребителей на основных режимах [4]. Для теплохода проекта Н3181 нагрузка судовой электростанции в ходовом и других режимах приведена в табл. 1.9.
судно гребной вал электроэнергия
Размещено на http://www.allbest.ru/
Таблица 1.9
Таблица нагрузок судовой электростанции
Потребители электроэнергии их типы (по группам) |
Количество одноименных потребителей |
Мощность потребителя Рп, кВт |
Номинальные данные электродвигателей потребителей |
Коэффициент использования, kи |
Потребляемая мощность |
Ходовой режим |
Стояночный режим |
Маневровый режим |
Аварийный режим |
|||||||||||||||||
Тип |
Мощность Рd, кВт |
Коэффициент полезного действия, d |
Tg(d) |
Коэффициент загрузки, k |
Коэффициент одновременности, kо |
АктивнаяРреж, кВт |
Реактивная Qреж, квар |
Коэффициент загрузки, k |
Коэффициент одновременности, kо |
АктивнаяРреж, кВт |
Реактивная Qреж, квар |
Коэффициент загрузки, k |
Коэффициент одновременности, kо |
АктивнаяРреж, кВт |
Реактивная Qреж, квар |
Коэффициент загрузки, k |
Коэффициент одновременности, kо |
АктивнаяРреж, кВт |
Реактивная Qреж, квар |
|||||||
Активная Р, кВт |
Реактивная Q, квар |
|||||||||||||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
|
Палубные механизмы: |
||||||||||||||||||||||||||
лебедка буксирная |
2 |
15,4 |
АО2-62-4 |
22 |
0,88 |
0,68 |
0,7 |
35 |
34 |
0,8 |
0,9 |
25,2 |
30,6 |
- |
- |
- |
- |
0,8 |
0,9 |
25,2 |
30,6 |
0,2 |
0,3 |
2,1 |
10 |
|
брашпиль |
2 |
2,5 |
МАП211 4/8 |
3,6 |
0,85 |
0,7 |
0,7 |
5,9 |
5,8 |
- |
- |
- |
- |
0,5 |
0,3 |
0,9 |
1,7 |
0,5 |
0,3 |
0,9 |
1,7 |
- |
- |
- |
- |
|
шпиль кормовой |
1 |
6 |
МАП422 4/8АОМ1 |
11 |
0,85 |
0,7 |
0,5 |
7,1 |
9,1 |
- |
- |
- |
- |
0,5 |
0,3 |
1,1 |
2,7 |
0,8 |
0,3 |
1,7 |
2,7 |
- |
- |
- |
- |
|
лебедка спасательной шлюпки |
1 |
2,2 |
АО3-32-2 |
4 |
0,81 |
0,67 |
0,6 |
2,7 |
3,3 |
- |
- |
- |
- |
0,8 |
0,3 |
0,7 |
1,0 |
- |
- |
- |
- |
0,8 |
0,9 |
1,9 |
3 |
|
Механизмы обслуживающие энергетическую установку: |
||||||||||||||||||||||||||
компрессор |
2 |
4 |
АМ62-М101 |
10 |
0,88 |
0,7 |
0,4 |
9,1 |
15,9 |
0,9 |
0,6 |
4,9 |
9,5 |
0,9 |
0,6 |
4,9 |
9,5 |
0,9 |
0,6 |
4,9 |
9,5 |
0,9 |
0,6 |
4,9 |
9,5 |
|
насос топливный |
5 |
1,1 |
АОМ-41-4 |
2 |
0,8 |
0,68 |
0,6 |
6,9 |
8,5 |
1 |
0,9 |
6,2 |
7,7 |
1 |
0,9 |
6,2 |
7,7 |
1 |
0,9 |
6,2 |
7,6 |
- |
- |
- |
- |
|
насос моторного и дизельного топлива |
2 |
1,4 |
2ДМШ112S6 |
2,1 |
0,8 |
0,67 |
0,7 |
3,5 |
3,5 |
0,8 |
0,6 |
1,7 |
2,1 |
0,8 |
0,3 |
0,8 |
1,1 |
0,8 |
0,3 |
0,8 |
1,1 |
0,8 |
0,3 |
0,8 |
1,1 |
|
сепаратор топлива |
2 |
2,2 |
АИР112МВ8 |
3 |
0,79 |
0,65 |
0,7 |
5,6 |
4,9 |
0,9 |
0,6 |
3,0 |
3,0 |
- |
- |
- |
- |
0,9 |
0,3 |
1,5 |
1,5 |
- |
- |
- |
- |
|
насос шламовой |
1 |
1,4 |
2ДШМ112S6 |
2,1 |
0,8 |
0,8 |
0,7 |
1,8 |
2,1 |
0,4 |
0,3 |
0,21 |
0,6 |
0,4 |
0,3 |
0,2 |
0,6 |
0,4 |
0,3 |
0,2 |
0,63 |
0,4 |
0,3 |
0,2 |
0,6 |
|
насос чистого и грязного масла |
1 |
1,4 |
2ДШМ112S6 |
2,1 |
0,8 |
0,8 |
0,7 |
1,8 |
2,1 |
0,4 |
0,3 |
0,21 |
0,6 |
0,4 |
0,3 |
0,2 |
0,6 |
0,4 |
0,3 |
0,2 |
0,63 |
0,4 |
0,3 |
0,2 |
0,6 |
|
насос охлаждающей воды |
2 |
3,5 |
АОМ42-2 |
4,5 |
0,78 |
0,68 |
0,8 |
9,0 |
7,8 |
1 |
0,9 |
8,1 |
7,1 |
- |
- |
- |
- |
1 |
0,9 |
8,1 |
7,1 |
1 |
0,9 |
8,1 |
7,1 |
|
насос прокачки дейдвудных подшипников |
1 |
3 |
АИР132М8/6 |
4,5 |
0,7 |
0,68 |
0,7 |
4,3 |
4,4 |
0,4 |
Подобные документы
Площадь смоченной поверхности судна. Расчет сопротивления трения судна для трех осадок. Расчет сопротивления движению судна с помощью графиков серийных испытаний моделей судов. Определение параметров гребного винта. Профилировка лопасти гребного винта.
курсовая работа [785,6 K], добавлен 19.01.2012Расчет сопротивления воды движению судна. Расчет контура лопасти гребного винта. Распределение толщин лопасти по ее длине. Профилирование лопасти винта. Построение проекций лопасти винта, параметры ступицы. Определение массы гребного винта судна.
курсовая работа [444,4 K], добавлен 08.03.2015Анализ показателей судна и его энергетической установки. Определение параметров согласованного гребного винта. Расчет вспомогательной котельной установки. Система сжатого воздуха. Расчет нагрузки на судовую электростанцию и выбор дизель-генератора.
курсовая работа [602,2 K], добавлен 19.12.2011Описание технических характеристик и изучение документации по мореходным качествам рефрижераторного судна "Яна". Определение координат центра тяжести судна. Изучение состава и технических характеристик судовой энергетической установки и гребного винта.
курсовая работа [1006,0 K], добавлен 12.01.2012Расчет буксировочного сопротивления и буксировочной мощности судов методом Холтропа. Подбор главной энергетической установки – дизеля. Уточнение характеристик гребного винта при работе с выбранным двигателем и определение достижимой скорости хода.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 04.12.2009Основные технические характеристики и мореходные качества рефрижераторного судна "Охотское море". Состав и особенности судовой энергетической установки. Расчет и кинематические характеристики гребного винта. Приемка и учет расхода масла и топлива.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 28.11.2011Расчёт буксировочных сопротивления и мощности. Выбор главного судового движителя для создания полезной тяги. Расчёт и выбор гребного винта посредством определения его оптимальных параметров и использования высокого коэффициента полезного действия.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 26.01.2015Технические характеристики судна. Рулевое, якорное, швартовое и буксирное устройство. Описание силовой установки и валопровода. Установка дейдвудного стакана и гребного вала. Проверка валопровода на критическую частоту вращения. Охрана труда при монтаже.
курсовая работа [74,2 K], добавлен 08.07.2012Описание судна, состав оборудования установки. Определение главных параметров, расчет винта. Общие сведения о вспомогательном оборудовании. Топливная и масляная система. Система охлаждения пресной и забортной водой. Расчет энергетических запасов.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 22.02.2012Определение элементов циркуляции судна расчетным способом. Расчет инерционных характеристик судна - пассивного и активного торможения, разгона судна при различных режимах движения. Расчет увеличения осадки судна при плавании на мелководье и в каналах.
методичка [124,3 K], добавлен 19.09.2014