Расчет судовой энергетической установки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет судовой энергетической установки



Оглавление

Введение

1. Исходные данные

2. Расчет сопротивления морских транспортных судов

3. Выбор типа СЭУ

4. Выбор типа главного двигателя и главной передачи

5. Расчет судовой электростанции и подбор оборудования

5.1 Определение требуемой мощности электростанции

5.2 Выбор типа привода генератора и количества генераторов

6. Расчет и выбор вспомогательной котельной установки

6.1 Определение требуемой паропроизводительности установки и выбор вспомогательного парогенератора

6.2 Определение паропроизводительности вспомогательной утилизационной котельной установки

7. Расчет и выбор опреснительной установки

8. Расчет автономности плавания, запасов топлива, масла и воды

8.1 Расчет автономности

8.2 Расчет запасов топлива

8.3 Расчет запасов масла

8.4 Расчет запасов пресной воды

9. Расчет энергетических систем СЭУ

9.1 Расчет топливной системы

9.2 Расчет системы смазки

9.3 Расчет системы охлаждения

9.4 Расчет системы сжатого воздуха

10. Расчет параметров валопровода



Введение

Двигатели внутреннего сгорания широко применяют в промышленности и на всех видах транспорта благодаря высокой экономичности по удельному расходу топлива, значительному моторесурсу. На морском транспорте судовые двигатели внутреннего сгорания (СДВС) занимают доминирующее положение. Более 90 % мирового и отечественного флота оборудовано СДВС дизельного типа в качестве главной энергетической установки, обеспечивающей ход судну, а также в качестве приводов электрогенераторов и других вспомогательных механизмов.

На морском флоте России в качестве главных применяют двухтактные крейцкопфные реверсивные двигатели с наддувом, малооборотные по частоте вращения, среднеоборотные, работающие преимущественно на гребной винт регулируемого и фиксируемого шага, как с прямой передачей мощности, так и с применением редуктора и других видов передач, на малых судах применяют высокооборотные двигателя.

Отечественные ученые внесли весомый вклад в отечественное и мировое двигателестроение и теорию рабочего процесса непосредственно самих дизелей, в применении ДВС на морском флоте.



1. Исходные данные

Таблица 1.1

Наименование/ Параметра	Обозначение	Размерность	Наименование судна
			Проектируемое	Лесовоз "Игорь Ильинский"
Длина наибольшая	L	м	133	132,71
Длина между перпендикулярами	L++	м	122,1	122,06
Ширина	В	м	21,5	19,86
Высота борта	Н	м	8,8	8,8
Осадка	Т	м	7,1	6,88
Водоизмещение		т	12800	11754
Дедвейт	DW	т	7800	7365
Скорость хода	V	узл.	17,0	15,5
Дальность плавания	Д	мили	11000	9000
Экипаж	Z	чел.	35	37
Количество движителей	_	-	один	один
Год постройки	_	год	-	1990
Мощность ГД	Nе	кВт	-	1х 5100



2. Расчет сопротивления морских транспортных судов

Коэффициент полного сопротивления (схема I [1]):

.

Число Рейнольдса:

V = 17 узлов = 8,75 м/с - скорость хода судна

н = 1,61*10^-6 м ²/с - кинематическая вязкость

.

Коэффициент трения гладкой пластины:

.

Коэффициент общей полноты:

.

Выбираем серию 3 согласно рекомендациям [1].

Корреляционный коэффициент:

C_A *10³ = 0,35.

Коэффициент сопротивления выступающих частей:

С_AP*10³ = 0,15.

Коэффициент остаточного сопротивления:

,

где С_R(д) - коэффициент остаточного сопротивления исходной модели серии; - поправка на положение абсциссы центра величины;

-

поправка на отклонение фактического значения относительной длины судна от стандартной величины ш₀; и учитывают отличие фактического значения B/T от стандартного для этой серии B/T=2,5.

Число Фруда:

.

.

Стандартное отклонение безразмерной абсциссы центра величины для д=0,69 (получено интерполяцией согласно примечанию к табл. 3.8 [1]):

.

Фактическое отклонение безразмерной абсциссы центра величины для д=0,69 (принимаем из "Проектирование судов" Бронников А.В. [2]):

.

.

Предварительное значение поправки на положение абсциссы центра величины (получена двойной интерполяцией из табл. 3.8 [1]):

.

Окончательное значение поправки на положение абсциссы центра величины:

.

Фактическое значение относительной длины судна:

.

Стандартное значение относительной длины судна (снимаем с графика на рис 3.6 [1]):

.

С графиков на рис. 3.7 снимаем значения :

.

.

Поправка на отклонение фактического значения относительной длины судна от стандартного значения:

.

Значения снимаем с графиков ни рис. 3.8 [1]:

B/T=21,5/7,1=3,03.

.

.

Коэффициент остаточного сопротивления при расчете по схеме I [1]:

.

.

Коэффициент полного сопротивления [1]:

.

Площадь смоченной поверхности:

.

.

Полное сопротивление воды [1]:

.

Буксировочная мощность:

.

КПД гребного винта принимаем из табл.1 [3]:

.

Пропульсивная мощность, подводимая к движителю:

.

КПД валопровода принимаем согласно табл.2 [3]:

.

Эффективная мощность главного двигателя:

.

Практически реализуемые значения коэффициента использования длительной максимальной мощности (табл.3 [3]):

.

За номинальную эффективную мощность принимается длительная максимальная мощность:

.



3. Выбор типа СЭУ

Для проектируемого судна принимаем СЭУ с ДВС. Выбор обоснован наличием относительно высокого КПД по сравнению с остальными типами. Применение ЯЭУ и КТУ не подходит ввиду высоких массогабаритных характеристик данных установок при малом водоизмещении судна, высокой стоимости установки, малой ремонтопригодности в условиях похода и относительно малому КПД. ГТ подходят как форсажные судовые двигатели, что в условиях работы проектируемого судна не является необходимым ввиду низкой требуемой скорости и большего внимания к экономичности хода судна. судовая энергетическая установка оборудование



4. Выбор типа главного двигателя и главной передачи

В качестве главного двигателя выбираем МОД с прямой передачей. В этом случае исключается необходимость установки главной передачи, что существенно повышает надежность установки и ее КПД. Принимаем ГД марки MAN B&W S40ME. Основные характеристики двигателя приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1

Фирма	MAN B&W
Марка двигателя	S46МС-С 7
Эффективная мощность, кВт	6300
Геометрические показатели	46/193,2
Номинальная частота вращения, об/мин	129
Число цилиндров	6
Цилиндровая мощность, кВт	1050
Удельный расход топлива, г/(кВт*ч)	167
Удельный расход смазочного масла, г/(кВт*ч)	0,85
Среднее эффективное давление, МПа	1,68
Удельная масса, кг/кВт	27,78
Расстояние между осями цилиндров, мм	782



5. Расчет судовой электростанции и подбор оборудования

Назначение судовой электростанции состоит в генерации тока необходимых параметров и распределении его по потребителям.

5.1 Определение требуемой мощности электростанции

Существует три основных расчетных режима судовой электростанции: ходовой режим, режим стоянки с грузовыми операциями и режим стоянки без грузовых операций.

Расчет мощности судовой электростанции проводим по методике, описанной в [3].

1. Мощность судовой электростанции на ходовом режиме:

,

где - эффективная мощность (суммарная), принятых главных двигателей, кВт; кВт - мощность наибольшего из периодически включаемых потребителей (например, компрессор) или мощность бытовых потребителей (вентиляция, кондиционирование камбуз).

2. Мощность судовой электростанции на стояночном режиме без грузовых операций:

, где - водоизмещение судна, т.

3. Мощность судовой электростанции на стояночном режиме с грузовыми операциями:

,

где - мощность грузовых кранов, кВт.

,

,

где Z=2 - количество одновременно работающих кранов; =20 - грузоподъемность кранов, т; =7 - скорость подъема груза, м/мин.

5.2 Выбор типа привода генератора и количества генераторов

В качестве привода генератора выбираю дизельный двигатель, ввиду недостаточной мощности ГЭУ для использования пара утилизационного контура для привода паротурбинного генератора.

Для обеспечения необходимой надежности и ремонтопригодности СЭС необходимо выбрать 3 дизель-генератора одного типа (два в работе и один в резерве). Принимается дизель-генератор марки АД 160-Т 400-К. Основные характеристики приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1

Дизель- генератор марки АД 160-Т 400-К
Мощность, кВт	160
Частота вращения, об/мин	1500
Длина, мм	2910
Ширина, мм	1130
Высота, мм	1970
Масса, кг	2395
Дизель марки Ricardo R6126-68D
Эффективная мощность, кВт	187
Удельный расход топлива, кг/(кВт*ч)	0,253
Генератор марки Stamford 274H
Частота тока, Гц	50
Напряжение, В	230/400



6. Расчет и выбор вспомогательной котельной установки

6.1 Определение требуемой паропроизводительности установки и выбор вспомогательного парогенератора

Производительность вспомогательной котельной (парогенераторной) определяется по эмпирическим зависимостям [6]:

.

Количество пара, необходимого для компенсации утечек и продувания:

.

Общая потребная паропроизводительность парогенератора:

.

Таким образом, принимаем на судно два вспомогательных котла (1-н в работе, 1-н в резерве) одинаковой марки - КАВ 4/7. Основные характеристики вспомогательного котла в таблице 6.1.

Таблица 6.1

Паропроизводительность, т/ч	4
Давление пара, МПа	0,7
КПД, %	80
Сухость пара, не менее, %	99
Расход топлива, кг/ч	315
Масса котла, т	9,1
Масса воды в котле, т	1,4
Габариты, мм	3160х 2610х 3820

6.2 Определение паропроизводительности вспомогательной утилизационной котельной установки

Расчет паропризводительности УПГ производится для номинальной мощности главного двигателя при принятой температуре выхлопных газов на выхлопе за двигателем и расчетной температуре уходящих газов за УПГ [6].

Паропроизводительность УПГ:

.

,

где - коэффициент, учитывающий потери теплоты в окружающую среду;

- суммарный коэффициент избытка воздуха в главном двигателе;

- теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива, ;

- удельный расход топлива в главном двигателе, ;

эффективная мощность, принятого главного двигателя, кВт;

массовая изобарная теплоемкость уходящих газов,;

температура газов на выходе из главного двигателя, °С;

- температура уходящих газов за УПГ;

- энтальпия пара на выходе из котла, ;

- энтальпия питательной воды перед экономайзером, .

Выбираем котел-утилизатор УПГ-4-1. Основные характеристики в таблице 6.2.

Таблица 6.2

Паропроизводительность, т/ч	4
Рабочее давление пара,	179
Расход греющих газов, кг/с	3,15
Температура греющего газа,	450
Температура газа на выходе,	157
Габаритные размеры LBH, мм	2150



7. Расчет и выбор опреснительной установки.

Для обеспечения судна необходимым количеством пресной воды и дистиллята служат водоопреснительные установки, которые делятся на опреснительные и испарительные. Принцип действия этих установок - получение пресной воды путем испарения забортной морской воды - одинаков, однако условно опреснительными называют установки, в которых приготавливается вода для питья и бытовых нужд, а испарительными такие, в которых приготавливается дистиллят для питания парогенераторов.

Производительность судовой опреснительной установки , т/сут, слагается из необходимого расхода воды на нужды личного состава (команда и пассажиры) и расхода воды на нужды СЭУ и в первом приближении может быть выражена следующей формулой:

.

Суточная потребность воды на нужды экипажа:

,

где z - количество членов экипажа, k - суточная потребность экипажа в пресной воде на одного человека (по санитарным нормам 180-220 кг/(чел*сутки)).

Суточный расход воды на нужды СЭУ:

,

где - относительный расход пресной воды на нужды СЭУ (для СЭУ с ДВС = 0,272).

Выбираю водоопреснительную установку марки П 2. Основные характеристики в таблице 7.1.

Таблица 7.1

Производительность, т/сут	10
Температура дистиллята,	Не более 50
Давление греющего пара, кПа	110...120
Давление в конденсаторе, кПа	25
Солесодержание дистиллята, мг/л	Не более 5
Солесодержание рассола г/л	60



8. Расчет автономности плавания, запасов топлива, масла и воды

8.1 Расчет автономности

Автономность плавания - время рейса, затрачиваемое на погрузку судна в одном порту, разгрузка в другом, погрузка в нем же, разгрузка в первом и переход судна, включая оформление, стоянку на рейде, постановку к причалу и так далее.

Автономность плавания:

,

где - время хода, ч.;

- стоянка в порту, час;

Время хода:

,

где L - дальность плавания (мили), v - скорость хода судна (узлы), - коэффициент потерь скорости.

Время стоянки:

,

где - время без грузовых операций, - время с грузовыми операциями.

,

где - грузоподъемность судна, - норма грузовых работ (100-200 т/ч).

,

- время маневров при подходах к порту, швартовках, перешвартовках,

ч; - время вспомогательных операций ч.;

- время непредвиденных простоев не по вине судна (3 % от ), ч. Время непредвиденных простоев, по причинам, не зависящим от судна и экипажа:

.

8.2 Расчет запасов топлива

Расчет запасов топлива, масла и пресной воды производится на основе дальности и автономности плавания.

В настоящее время на судах с ДВС применяется два рода топлива: тяжелое (мазуты) и легкое (дизельное топливо). Исходя из этого, расчет запасов производится для каждого из родов топлива.

В общем случае, запас топлива для одного агрегата или группы одинаковых агрегатов можно определить по формуле:

,

где - коэффициент морского запаса (1,15-1,2),

B - часовой расход топлива,

- время работы агрегата.

При расчете необходимо учитывать количество работающих агрегатов на том или ином режиме (ходовой, стояночный с грузовыми операциями, стояночный без грузовых операций и т.д.).

Запас тяжелого топлива для главного двигателя на рейс:

.

.

где - удельный часовой расход топлива ГД (),

- эффективная мощность ГД (кВт),

- количество главных двигателей,

- ходовое время (ч),

- коэффициент морского запаса (1,15-1,2).

Запас тяжелого топлива для ВПГ на рейс:

,

где - коэффициент морского запаса (1,15-1,2),

- часовой расход топлива ВКУ (кг/ч),

- время работы ВКУ (ч),

- количество одновременно работающих ВКУ.

Принимается, что ВПГ работает только на стояночных режимах, т.к. на ходовом режиме потребность судна в паре удовлетворяется котлом-утилизатором.

Общий запас тяжелого топлива за рейс с учетом ходового и стояночного режимов:

.

Запас легкого топлива для главного двигателя. С учетом того, что для главных двигателей, работающих на тяжелом топливе, 15-20 % расчетного запаса тяжелого топлива заменяется легким:

.

Запас легкого топлива для вспомогательных дизель-генераторов.

На ходовом режиме:

.

,

где - удельный расход топлива дизель-генератора (),

- эффективная мощность дизель-генератора (кВт),

- количество одновременно работающих дизель-генераторов,

- время работы двигателей СЭС на ходовом режиме.

В стояночном режиме:

Запас легкого топлива для работы дизель-генераторов в стояночном режиме без грузовых операций:

,

где - удельный расход топлива ДГ (),

- мощность одного ДГ (кВт),

- количество работающих одновременно ДГ,

- время работы на стояночном режиме без грузовых операций.

Запас легкого топлива для работы дизель-генераторов в стояночном режиме с грузовыми операциями:

.

Полный запас легкого топлива на рейс:

.

8.3 Расчет запасов масла

Запас циркуляционного масла для ГД:

.

,

где - коэффициент эксплуатационного запаса (1,15).

- часовой расход масла в ГД, кг/ч.

- число смен масла в системе (принимаю = 1).

,

где - периодичность смены масла, ч.

- масса сменяемого масла в системе ГД, кг (см. табл.9).

Несмотря на то, что за время рейса нет необходимости в смене масла, необходимо иметь запас масла в количестве, достаточном для одной смены.

Запас циркуляционного масла для СЭС:

.

,

где - коэффициент эксплуатационного запаса (1,15).

- часовой расход масла в ДГ, кг/ч.

- количество одновременно работающих двигателей на ходовом режиме;

- количество одновременно работающих двигателей на стояночном режиме;

- число смен масла в системе (должно выражаться целым числом).

(принимаем ),

где - периодичность смены масла, ч.

- масса сменяемого масла в системе ВДГ, кг. (табл. 9 [2])

- количество двигателей;

8.4 Расчет запасов пресной воды

Первоначальный запас воды на судно берется на 3-5 суток. Остальная потребность в воде пополняется с помощью опреснительной установки.

.



9. Расчет энергетических систем СЭУ

9.1 Расчет топливной системы

Топливная система предназначена для приема, хранения, перекачки, очистки, подогрева и подачи топлива к главным и вспомогательным двигателям и парогенераторам, а также для передачи его на берег или на другие суда.

Расчет необходимой емкости топливных цистерн. Расчет емкости цистерн ведется исходя из рассчитанных ранее запасов топлива на рейс.

Цистерны основного запаса. Общий объем цистерн основного запаса тяжелого топлива:

,

где - запас тяжелого топлива, кг, - плотность тяжелого топлива кг/м ³,

(1,07-1,1) - коэффициент, учитывающий загроможденность цистерн набором корпуса и "мертвый" запас.

Принимаю 4 цистерны тяжелого топлива объемом .

,

где - запас легкого топлива, кг;- плотность легкого топлива кг/м³,

(1,07-1,1) - коэффициент, учитывающий загроможденность цистерн набором корпуса и "мертвый" запас.

Принимаю 2 цистерны легкого топлива объемом .

Расходные цистерны. Объем цистерны принимается кратным четырехчасовому расходу топлива двигателем (или двигателями, если от одной цистерны их работает несколько) [6].

Общий объем расходных цистерн тяжелого топлива:

,

,

где (1,07-1,1) - коэффициент, учитывающий загроможденность цистерн набором корпуса и "мертвый" запас;

z - число вахт (от 1 до 6, большее значение выбирается для двигателей большей мощности).\

B_ч- часовой расход топлива двигателя или парогенератора (котла), кг/ч.

Принимается 1 расходная цистерна тяжелого топлива для главного двигателя .

Принимается 1 расходная цистерна тяжелого топлива для вспомогательного парогенератора .

Расходную цистерну легкого топлива для ГД принимаем объемом, равным 20 % объема расходной цистерны тяжелого топлива для ГД.

.

Принимаю 1 расходную цистерну легкого топлива для главного двигателя

Отстойные цистерны. Цистерны отстойного топлива изготавливаются двойными и должны вмещать каждая суточный запас тяжелого топлива.

Объем отстойной цистерны тяжелого топлива для главного двигателя:

.

Принимаю 1 отстойную цистерну тяжелого топлива для главного двигателя .

Объем отстойной цистерны тяжелого топлива вспомогательного парогенератора:

.

Принимаю 1 отстойную цистерну тяжелого топлива для вспомогательного парогенератора .

Отстойные цистерны легкого топлива применяться не будут, ввиду низкой эффективности отстоя для легкого топлива.

Топливные насосы. В большинстве случаев в топливных системах применяются насосы объемного типа (поршневые и винтовые), реже - винтовые.

Поршневые насосы имеют высокую всасывающую способность и подачу, практически не изменяющуюся с изменением напора.

Шестеренные насосы имеют относительно малые габариты и массу, достаточно большую всасывающую способность.

Винтовые насосы применяются для перекачки сред с высоким коэффициентом динамической вязкости.

Топливоперекачивающие насосы тяжелого топлива. Топливоперекачивающий насос должен иметь хорошие всасывающие свойства и развивать достаточно большое давление. Исходя из этого, наиболее подходящими являются поршневые насосы.

Требуемая производительность топливоперекачивающих насосов тяжелого топлива:

,

где - коэффициент, учитывающий износ насоса (1,25-1,4 для тяжелого топлива); - время бункеровки одной емкости (4-6 часов для тяжелого топлива).

Принимаем 4 насоса (по 1 на борт с резервированием) марки НБ-Т 25ИЖ с параметрами:

1) Q = 54 м ³/ч - подача;

2) n = 125 об/мин - частота вращения;

3) масса = 3190кг;

4) мощность ЭД = 125 кВт.

Требуемая производительность топливоперекачивающих насосов легкого топлива:

,

где - коэффициент, учитывающий износ насоса (1,2-1,25 для легкого топлива);

- время бункеровки одной емкости (2-4 часа для легкого топлива).

Принимаем 4 насоса (по 1 на борт с резервированием) марки ЗПН-32(ВП-00) с параметрами:

1) Q = 46 м ³/ч - подача;

2) n = 167 об/мин - частота вращения;

3) масса = 2700кг;

4) мощность ЭД = 100 кВт.

Топливоподкачивающие насосы. Устанавливаются, как правило, шестеренные или винтовые насосы. Производительность насосов должна превышать часовой расход в 1,5-2,5 раза.

Требуемая производительность топливоподкачивающего насоса тяжелого топлива для главного двигателя:

,

где - коэффициент запаса производительности насоса, учитывающий возможное снижение его КПД в процессе эксплуатации (1,25-1,4 для тяжелого топлива);

z - количество одновременно работающих главных двигателей;

- часовой расход ГД.

Принимаем 1 насос марки БШМ-50 с параметрами:

1) Q = 3 м ³/ч - подача;

2) n = 920 об/мин - частота вращения;

3) масса = 38 кг.

Требуемая производительность топливоподкачивающего насоса для вспомогательного парогенератора:

,

где - коэффициент запаса производительности насоса, учитывающий возможное снижение его КПД в процессе эксплуатации (1,25-1,4 для тяжелого топлива);

z - количество одновременно работающих вспомогательных парогенераторов;

- часовой расход ВПГ.

Принимаем 1 насос марки А 13В 0,6/63-1/25Б с параметрами:

1) Q = 1 м ³/ч - подача;

2) n = 2900 об/мин - частота вращения;

3) масса = 35кг;

4) мощность ЭД = 2 кВт.

Требуемая производительность топливоподкачивающего насоса легкого топлива для ДГ:

,

где - коэффициент запаса производительности насоса, учитывающий возможное снижение его КПД в процессе эксплуатации (1,2-1,25 дл легкого топлива);

z - количество одновременно работающих ДГ.

Принимаем один насос марки НМШФ 0,8-25-0,63/25Ю с параметрами:

1) Q = 0,8 м ³/ч - подача;

2) n = 1450 об/мин - частота вращения;

3) масса = 37кг;

4) мощность ЭД = 1 кВт.

Требуемая производительность топливоподкачивающего насоса легкого топлива для ГД:

,

где - коэффициент запаса производительности насоса, учитывающий возможное снижение его КПД в процессе эксплуатации (1,2-1,25 дл легкого топлива);z - количество одновременно работающих ГД.

Принимаем 1 насос марки БШМ-50 с параметрами:

1) Q = 3 м ³/ч - подача;

2) n = 920 об/мин - частота вращения;

3) масса = 38 кг.

Топливные сепараторы. Согласно требованиям РМРС в топливной системе необходима установка не менее двух сепараторов, которые должны обеспечивать очистку как тяжелого, так и легкого топлива. Включение сепараторов в систему производится параллельно.

Суточный расход парогенератора должен быть прибавлен к суточному расходу тяжелого топлива ГД.

Требуемая производительность сепаратора тяжелого топлива:

.

,

где - коэффициент запаса на износ (1,8-2);

- часовой расход топлива главного двигателя, кг/ч;

- количество главных двигателей;

- количество вспомогательных парогенераторов;

- часовой расход топлива вспомогательного парогенератора, кг/ч.

- плотность топлива, кг/м 3.

- время сепарации (8-12 часов).

Принимаем 2 сепаратора (параллельное включение) марки Mitsubishi SJ30F с параметрами:

1) W = 5,5 м ³/ч - производительность;

2) n =9000 об/мин частота вращения;

3) мощность привод = 5,5 кВт;

4) масса = 380 кг;

5) габаритные размеры - 1013х 920х 1045, мм.

Производительность сепаратора легкого топлива:

,

,

где - коэффициент запаса на износ (1,8-2);

- часовой расход топлива главного двигателя, кг/ч;

- количество главных двигателей;

- количество одновременно работающих дизель-генераторов;

- часовой расход топлива дизель-генератора, кг/ч.

- плотность топлива, кг/м 3.

- время сепарации (4-8 часов).

Принимаем 2 сепаратора (параллельное включение) марки Mitsubishi SJ40F с параметрами:

1) W = 7,0 м ³/ч - производительность;

2) n = 7300 об/мин - частота вращения;

3) масса = 780кг;

4) габаритные размеры - 1188х 1092х 1231 мм.

9.2 Расчет системы смазки

Система смазки предназначена для приема, хранения, подготовки и подачи масла для смазки и охлаждения трущихся деталей, а также для передачи масла на другие суда или на берег.

Маслоперекачивающие насосы. Производительность маслоперекачивающего насоса главного двигателя:

,

где - запас масла для главного двигателя, т;

- время перекачки, ч;

K - коэффициент запаса производительности.

Принимаем 1 насос марки ЦНСМА 105-407 с параметрами:

1) Q = 105 м ³/ч -подача;

2) n = 2950 об/мин;

3) масса = 1520кг;

4) мощность ЭД = 110 кВт.

Требуемая производительность маслоперекачивающего насоса дизель-генераторов:

.

Принимаем 1 насос марки ЦНСМА 105-407 с параметрами:

1) Q = 105 м ³/ч -подача;

2) n = 2950 об/мин;

3) масса = 1520кг;

4) мощность ЭД = 110 кВт.

Принимаем 1 насос марки А 13В 4/25-3,2/4 с параметрами:

1) Q = 3 м ³/ч -подача;

2) n = 1450 об/мин;

3) масса = 102 кг;

4) мощность ЭД = 1 кВт.

Требуемая производительность циркуляционного масляного насоса ГД:

,

Количество теплоты, отводимое с маслом из системы:

,

где - теплота сгорания топлива, используемого в двигателе, кДж/кг;

- коэффициент, учитывающий долю отводимого тепла от трения (0,035);

- эффективная мощность главного двигателя, кВт;

- удельный расход топлива ГД, кг/(кВт*ч);

- коэффициент, учитывающий износ насоса (1,8);

- теплоперепад масла в двигателе (15),;

- плотность масла, кг/м ³;

с - теплоемкость масла, .

Принимаем 1 насос марки ЦНСМА 105-407 с параметрами:

1) Q = 105 м ³/ч -подача;

2) n = 2950 об/мин;

3) масса = 1520кг;

4) мощность ЭД = 110 кВт.

Требуемая производительность циркуляционного масляного насоса ДГ:

.

Количество теплоты, отводимое с маслом из системы:

,

где - теплота сгорания топлива, используемого в двигателе, кДж/кг;

- коэффициент, учитывающий долю отводимого тепла от трения (0,035);

- эффективная мощность дизель-генератора, кВт;

- удельный расход топлива ДГ, кг/(кВт*ч);

- коэффициент, учитывающий износ насоса (1,8);

- теплоперепад масла в двигателе (15),;

- плотность масла, кг/м ³;

с - теплоемкость масла, .

Принимаем 1 насос марки УПМ 25/140 с параметрами:

1) Q = 8 м ³/ч -подача;

2) n = 1450 об/мин;

3) масса = 240 кг;

4) мощность ЭД = 11 кВт.

Расчет необходимой емкости масляных цистерн. Расчет емкости цистерн ведется исходя из рассчитанных ранее запасов масла на рейс.

Общий требуемый объем цистерн основного запаса масла для ГД:

,

где - коэффициент, учитывающий загроможденность цистерн набором корпуса и "мертвый" запас (1,07-1,1).

- запас масла ГД на рейс, кг

- плотность масла, кг/м ³

Принимаем 1 цистерну объемом .

Общий требуемый объем цистерн основного запаса масла для ДГ:

,

где - коэффициент, учитывающий загроможденность цистерн набором корпуса и "мертвый" запас (1,07-1,1).

- запас масла ДГ на рейс, кг

- плотность масла, кг/м ³

Принимаем одну цистерну объемом .

Общий требуемый объем сточно-циркуляционных цистерн ГД:

,

где - коэффициент, учитывающий увеличение объема при повышении температуры и вспенивании;

- кратность циркуляции;

Принимаем одну цистерну .

Общий требуемый объем сточно-циркуляционных цистерн ДГ:

.

Принимаем одну цистерну .

Требуемая емкость цистерны отработавшего масла ГД:

.

Принимаем одну цистерну объемом .

Цистерна отработавшего масла ДГ

Требуемая емкость цистерны отработавшего масла ДГ:

.

Принимаем одну цистерну емкостью .

Требуемая емкость цистерны сепарированного масла ГД:

.

Принимаем 1 цистерну объемом .

Требуемая емкость цистерны сепарированного масла ДГ:

.

Принимаем одну цистерну объемом

Требуемая производительность масляного сепаратора ГД:

,

где - время сепарации, ч;

- коэффициент, учитывающий износ сепаратора.

Принимаем 2 сепаратора (параллельное включение) марки СЦ-4 с параметрами:

1) W = 4 м ³/ч - производительность;

2) габаритные размеры 1010Ч775Ч940, мм;

3) масса = 450 кг;

4) мощность привода = 10 кВт.

Требуемая производительность масляного сепаратора ДГ:

,

где - время сепарации, ч;

- коэффициент, учитывающий износ сепаратора.

Принимаем 2 сепаратора (параллельное включение) марки СЦ-0,5 с параметрами:

1) W = 0,5 м ³/ч - производительность;

2) габаритные размеры 570Ч320Ч590, мм;

3) масса = 70 кг.

9.3 Расчет системы охлаждения

Как правило, в системах водяного охлаждения СДУ применяются центробежные насосы с частотой вращения 1,5 тыс. об/мин, имеющие относительно высокий КПД, надежность, срок службы, умеренные показатели по массе и габаритам, небольшую шумность, простую конструкцию. Однако центробежные насосы не обладают способностью самовсасывания. Поэтому их либо устанавливают ниже уровня перекачиваемой жидкости, либо предусматривают заполнение приемного трубопровода жидкостью перед запуском насоса.

Требуемая производительность насоса пресной воды:

,

где - коэффициент запаса производительности (1,15-1,35);

- удельная теплоемкость охлаждающей жидкости, кДж/(кг*К);

- температурный перепад охлаждающей жидкости на входе и выходе из двигателя;

- плотность пресной воды, кг/м ³;

- количество отводимого пресной водой теплоты, кДж/ч.

,

где - доля отводимого в контурах тепла;

- удельная низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг;

- удельный расход топлива ГД, кг/(кВт*ч);

- эффективная мощность ГД, кВт.

Принимаем 1 насос марки НЦВ-400/30А с параметрами:

1) Q = 400 м ³/ч - производительность;

2) n = 1450 об/мин - частота вращения;

3) масса = 683 кг;

4) мощность ЭД = 45 кВт.

При расчете производительности насоса забортной воды, необходимо учитывать, что насос должен обеспечить прокачку необходимого количества забортной воды через водяной и масляный теплообменные аппараты (холодильники).

Требуемая производительность насоса:

,

где - коэффициент запаса производительности;

- количество отводимой забортной водой теплоты, кДж/кг;

- удельная теплоемкость забортной воды, кДж/(кг*К);

- температурный перепад охлаждающей жидкости на входе и выходе из двигателя, К;

- плотность забортной воды, кг/м ³.

,

Принимаем 1 насос марки НЦВ-400/30А с параметрами:

1) Q = 400 м ³/ч - производительность;

2) n = 1450 об/мин - частота вращения;

3) масса = 683 кг;

4) мощность ЭД = 45 кВт.

Расчет необходимого объема цистерны технической воды основывается на определенном выше запасе пресной воды для нужд СЭУ на 5 суток.

,

где - коэффициент, учитывающий загроможденность цистерн набором корпуса и "мертвый" запас;

- плотность воды, кг/м ³;

- запас пресной воды для нужд СЭУ на 5 суток.

Принимаем одну цистерну объемом

Расширительная цистерна устанавливается выше самой высокой точки двигателя, охлаждаемой пресной водой. Расчет объема жидкости в цистерне производится из принятия значений в районе 0,14-0,18 кг/кВт и 20 % общего объема воды в системе.

Требуемый объем расширительной цистерны:

,

где - коэффициент, учитывающий загроможденность цистерн набором корпуса и "мертвый" запас.

9.4 Расчет системы сжатого воздуха

Система сжатого воздуха предназначена для запуска и реверсирования ГД, запуска ДГ, обеспечения работы систем автоматики, обеспечения работы звуковой сигнализации, продувки кингстонов, работы пневмоаппаратуры и других общесудовых и специальных нужд.

В общем случае система сжатого пускового воздуха подразделяется на систему низкого давления - до 3 МПа, среднего давления - до 5 МПа и высокого давления - до 7,5 МПа и выше. Получение воздуха на бытовые нужды более низкого давления осуществляется редуцированием.

Требования РМРС к системе сжатого воздуха:

1. Запас сжатого воздуха для пуска главных двигателей и работы систем управления двигателями должен храниться не менее чем в двух воздухохранителях или двух группах воздухохранителей, расположенных так, чтобы пользование ими могло быть независимым.

2. Запас сжатого воздуха во всех воздухохранителях, предназначенный для пуска и реверсирования главных двигателей, должен обеспечивать не менее 12 пусков попеременно на передний и задний ход каждого двигателя, одготовленого к действию, но не работавшего, а также действие систем автоматики.

3. Число основных компрессоров должно быть не менее двух. Общая подача основных компрессоров должна быть достаточной для заполнения в течение 1 часа воздухохранителей для пуска главных двигателей.

4. Нагнетательные трубопроводы от компрессоров пускового воздуха должны идти непосредственно к воздушным баллонам, а трубопроводы пускового воздуха от воздушных баллонов к главным и вспомогательным двигателям должны быть проложены независимо от нагнетательных трубопроводов компрессора.

Количество воздуха в баллонах должно быть достаточным для обеспечения 12 пусков-резервов двигателя.

,

где z - количество пусков-реверсов;

v - необходимое количество воздуха на ед. рабочего объема двигателя,

- рабочий объем двигателя.

,

где D - диаметр цилиндра; S - ход поршня; i - количество цилиндров.

Суммарный объем баллонов пускового воздуха для ГД:

,

где =3-6 - начальное пусковое давление воздуха,

=0,8-1,5 - минимальное давление пускового воздуха.

Подача основного компрессора (подача основного компрессора должна обеспечить заполнение баллонов основного запаса за время не более 1 часа от атмосферного давления):

.

Принимаю поршневой компрессор 22К-70/32 с параметрами:

1) W = 70 м ³/ч - производительность;

2) потребляемая мощность = 16 кВт;

3) габаритные размеры 1370х 940х 900, мм;

4) масса = 700 кг.

Количество свободного воздуха для 6-ти пусков-реверсов ДГ:

,

где - рабочий объём двигателя, м³;

- количество пусков-реверсов;

- количество свободного воздуха на 1 кг свободного объёма - число цилиндров.

м³

Суммарный объём баллонов пускового воздуха для трех ДГ:

== = 0,045, м³



10. Расчет параметров валопровода

Диаметр промежуточного вала:

.

где P - мощность на промежуточном валу, кВт; n - частота вращения промежуточного вала, об/мин.

148=377,8 мм.

Принимаем .

Диаметр гребного вала:

.

148=476 мм, Принимаем .

где P = 7980 - мощность на гребном валу, кВт;

n = 148 - частота вращения гребного вала, об/мин,

k = 1,26 - коэффициент запаса.

Диаметр упорного вала:

d_уп=1,1*=1,1 * 380=418 мм, Принимаем .

,

где - диаметр промежуточного вала, мм;

- временное сопротивление вала, Мпа;

- временное сопротивление материала болтов, Мпа;

- число болтов;

- диаметр центровой окружности соединительных болтов, мм.

мм.

Принимаем диаметр болтов соединительных фланцев мм.

Расстояние между опорными подшипниками, м:

,

где =14 - коэффициент для валов с об/мин.

.

.

Принимаем L= 6000 мм.

Размещено на Allbest.ru