ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА И ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМ СЭУ.
Содержание .
Принятые сокращения………………………………………………….4
Введение……………………………………………………………...…5
Основные характеристики…………………………………………..…7
1. Выбор типа СЭУ и ГД…………………………………………………...9
1.1 Выбор типа СЭУ……………………………………………………….10
1.2 Расчет ходкости судна……………………………………………...….12
1.3 Выбор и обоснование марки ГД……………………………………….15
2. Определение состава и основных параметров систем СЭУ……..….17
2.1 Топливная система ГД………………………………………………....20
2.2 Масляная система ГД………………………………………………….27
2.3 Система охлаждения ГД…………………………………………….…29
2.4 Система газоотвода ГД………………………………………………...33
2.5 Определение энергетических запасов ГД……………………………..35
3. Судовая электростанция………………………………………………...37
4. Конструктивный узел: «Расчёт гребного вала»……………………...40
Заключение……………………………………………………………..61
Список используемой литературы…………………………………....62
Принятые сокращения.
ВОД – высокооборотный двигатель
ВЭУ - вспомогательная энергетическая установка
ГЭУ - главная энергетическая установка
ГД - главный двигатель
ГРЩ - главный распределительный щит
ДРА- дизель-редукторный агрегат
ДГ - дизель-генератор
РРП – реверс-редукторная передача
|
|
|
СЭУ - судовая энергетическая установка
МО - машинное отделение
ЭЭУ - электроэнергетическая установка
Введение.
Судовая энергетическая установка является составной частью судна и поэтому тип судна и его параметры оказывают прямое влияние на состав и параметры СЭУ различных судов и параметры потребителей энергии, режимами и условиями эксплуатации судов.
Судовая энергетическая установка (СЭУ) предназначена для обеспечения движения судна и снабжения необходимой энергией всех судовых потребителей. За счёт выработки в необходимом количестве трёх видов энергии – механической, электрической и тепловой.
СЭУ обеспечивает функционирование судна по прямому назначению:
перевозку грузов и различной техники, работу других подсистем судна, жизнедеятельности людей на судне. Основные качества судов – безопасность плавания, мореходность и провозоспособность - в значительной мере обеспечиваются СЭУ. От СЭУ так же существенно
зависят экономические показатели, уровень строительной стоимости и текущих эксплуатационных затрат.
Затраты на СЭУ составляют 20-35% общей стоимости судна и более 50% затрат на содержание судна на ходу. В связи с этим проектирование СЭУ является одним из важнейших этапов проектирования судна в целом.
|
|
|
Основными направлениями развития СЭУ являются: снижение затрат на топливо и затрат труда на обслуживание, увеличение экономичности СЭУ, повышение эффективности использования судов.
В соответствии с требованиями, предъявляемыми к СЭУ, тип судна определяет число главных двигателей и движителей, место расположения СЭУ, нагрузку судовой электростанции, наличие вспомогательных механизмов и систем специального назначения.
Целью данного проекта является разработка энергетической установки танкера. Основной задачей проектирования является выявление оптимального технического решения, отвечающего поставленным задачам.
Основными проблемами при разработке проектов новых судов являются экономия топлива, снижение массогабаритных показателей, повышение надёжности, а также совершенствование СЭУ в области манёвренности, шумности, автоматизации управления, стоимости изготовления и монтажа.
Основные характеристики.
Патрульный сторожевой катер спроектирован по прототипу катера «Ламантин» проекта 1496М1, предназначен для решения следующих задач:
|
|
|
- контроль соблюдения установленных режимов во внутренних морских водах и территориальном море РФ
- задержание судов-нарушителей, включая быстроходные суда и катера;
- охрана задержанных судов на внутренних и внешних рейдах, доставка на них осмотровых групп;
- выполнение грузоперевозок и перевозок личного состава;
- оказание помощи терпящим бедствие судам на внутренних и внешних рейдах;
- тушение пожаров на судах, береговых сооружениях.
Катер предназначен для буксировки судов водоизмещением до 500 тонн со скоростью до 4 узлов в прибрежных районах морских бассейнов, перевозки портовых рабочих или аналогичных групп.
Однопалубный стальной трёхвинтовой катер с удлинённым полубаком, кормовым расположением машинного отделения, грузового трюма и рабочей площадки, и рулевой рубкой в средней части.
Полных запасов топлива, масла, воды и провизии достаточно на 10 суток непрерывной работы катера.
Водоизмещение полное D = 132 т
Водоизмещение максимальное Dmax = 150 т
Дедвейт Dw = 18 т
|
|
|
Скорость на полном ходу Us = 18 уз
Скорость на экономичном ходу Us = 12 уз
Длина между перпендикулярами L пп = 30,6 м
Наибольшая ширина В = 6,3 м
Расчётная осадка Т = 1,7 м
Высота борта Н6 = 3,3м
Дальность плавания L = 2000 миль
Численность экипажа Z = 5 чел
ВЫБОР ТИПА СЭУ И ГД.
Выбор типа СЭУ
Одной из основных задач проектирования является правильный выбор главного двигателя. Исходными данными для этого служат: тип и назначение судна, районы плавания, режимы работы установки, условия размещения двигателя, а так же требования Регистра.
Основными требованиями к ГД являются - достаточная для обеспечения
заданной скорости полного хода мощность и массогабаритные показатели.
При удовлетворении этих требований на выбор типа двигателя могут влиять:
- конструктивные особенности, обеспечивающие удобство монтажа и
обслуживания в условиях судна;
- показатели надёжности (ресурс, вероятность безотказной работы
и трудоёмкость технического обслуживания), влияющие на стоимость ремонтов и время использования двигателя по назначению в период срока службы;
- стоимость создания и экономичность режимов, наиболее характерных
для эксплуатации судна;
- возможность работы на экономичных сортах топлива и масел;
- виброакустические характеристики судна;
- длительность реверса.
В судостроении применяются в качестве главных двигателей: дизельные, паротурбинные и комбинированные установки.
Для данного катера применяем судовую энергетическую установку с высокооборотными двигателями – ВОД, так как высокооборотные двигатели малогабаритные.
Катер предназначен для патрулирования и преследования нарушителей, для обеспечения этой задачи необходима высокая скорость и большая мощность энергетической установки. Поэтому выбираем трёхвальную установку с винтом фиксированного шага и высокооборотным двигателем на один вал.
Скорость экономичного хода (12 узлов) катера должна обеспечиваться работой одного двигателя. Полный ход судна обеспечивается работой всех трёх двигателей, при этом скорость полного хода должна быть 18 узлов.
Расчёт ходкости.
Определяем эффективную мощность СЭУ:
где:
- мощность СЭУ катера прототипа 
Адмиралтейский коэффициент прототипа катера:
Определяем эффективную мощность двигателя при водоизмещении проектируемого катера D = 132 т. на экономичном ходу 12 уз :
Определяем эффективную мощность двигателя при водоизмещении проектируемого катера D = 132 т. на максимальном ходу 18 уз :
Эффективная мощность одного двигателя равна Ne = 555 кВт .
Определение оптимального числа оборотов.
Для определения числа оборотов рассчитываем буксировочное сопротивление:
V э = 12 узлов – скорость судна;
0,514 – переводной коэффициент
ηпр – пропульсивный КПД установки, ηпр = (0,65…0.7).
Принимаем ηпр = 0,69 ;
ηвал = 0,985 – КПД валопровода;
ηпер – КПД передачи; Для редуктора ηпер = 0,96
Кз = (1,1…1,15) – коэффициент запаса, принимаем 1,12
Ne - эффективная мощность500 кВт
= 60 кН
n опт = 
= 
об/мин,
где: Р – упор винта, 
= 
= 75 кН
t = 0,2 – коэффициент проскальзывания винта;
D в max – максимальный диаметр винта, м
D в max = Т 
К D = 1,7 0,7 = 1,16 м
Т = 1,7 м – расчётная осадка судна
К D – коэффициент дискового отношения винта (0,65…0,75) ,
принимаем К D = 0,7.
R– буксировочное сопротивление судна
Выбор и обоснование марки ГД
На основе полученных данных производится выбор ГД.
Так как для данного катера выбрали СЭУ с тремя двигателями, мощность одного двигателя составит не менее 555 кВт.
Исходя из требуемой мощности и оптимальному числу оборотов,
подбираем тип двигателя обеспечивающего эти величины.
В данном случае нам подходят три типа двигателя. Рассмотрим их более подробно и выберем оптимальный для нашего катера.
Характеристики, рассматриваемых двигателей: – Дизель-редукторный агрегат ВДМ ДРРА48 (Волжский дизель имени Маминых); Дизельный двигатель MAN - Burmeister & Wein D 2842 LE 412 (Германия); Дизель-редукторный агрегат ЯМЗ-8401.10-09ррDMT300HL (Ярославский моторный завод) сводятся в таблицу 1.
Таблица 1.
| № п/п | Наименование | Обозначение | Ед. измерения | ДРРА48 | LE 412 | ЯМЗ-8401 |
| 1 | Мощность двигателя (ДРА) | Nц | кВт | 650 | 588 | 588 |
| 2 | Число цилиндров | Zц | шт. | 8 | 12 | 12 |
| 3 | Частота на режиме МДМ | nmax | об/мин | 750 | 1800 | 700 |
| 4 | Удельный расход топлива на режиме МДМ | be | кг/кВт*ч | 0.215 | 0.222* | 0.212 |
* Удельный расход топлива с редуктором будет равен ≈ 0,230 г/кВт*ч
Массогабаритные характеристики, рассматриваемых двигателей представлены в таблице 2.
Таблица 2.
| Марка двигателя | Число цилиндров, шт | Масса, т | Длина, мм | Ширина, мм | Высота, мм |
| ДРРА48 | 8 | 9850 | 4520 | 2289 | 1440 |
| LE 412 | 12 | 1790* | 1751* | 1230 | 1216 |
| ЯМЗ-8401 | 12 | 3250 | 2290 | 1270 | 1700 |
* Вес двигателя без редуктора (масса редуктора ≈ 2 т.)
* Длина двигателя без редуктора (длина редуктора ≈ 1000 мм)
По приведенным выше данным, можно сказать следующее: наиболее предпочтительным является дизель-редукторный агрегат ЯМЗ-8401.10-09.
Дизель-редукторный агрегат ВДМ ДРРА48 не подходит по габаритным размерам и большой массе. У дизельного двигателя MAN-Burmeister&Wein D 2842 LE 412 габаритные параметры наименьшие, но с учётом установки редуктора длина и масса увеличится. Так же у MAN большой удельный расход топлива.
Дизель-редукторный агрегат ЯМЗ-8401.10-09 имеет наименьший удельный расход топлива, оптимальные габаритные размеры и массу , так же меньшую рыночную стоимость и как следствие дешевое обслуживание.
Пуск дизеля осуществляется при помощи электрического стартера 24В.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА И ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМ СЭУ.
Системой называется совокупность специализированных трубопроводов с механизмами, аппаратами, приборами и устройствами, предназначенная для выполнения определённых функций, связанных с эксплуатацией СЭУ.
Любые системы судовой энергетической системы должны обладать
соответствующей надёжностью и живучестью.
Под надёжностью системы понимают её свойство сохранять во времени
в установленных пределах все значения параметров, характеризующих
способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и
условиях применения.
Надёжность системы обуславливается следующими свойствами:
Безотказность – свойство сохранять работоспособность в течении
некоторого промежутка времени без вынужденных перерывов.
Долговечность - системы сохранять работоспособное состояние до
наступления предельного состояния при установленной системе
технического обслуживания и ремонта. Долговечность системы зависит от долговечности её элементов.
Ремонтопригодность – совокупность конструктивно-технологических
свойств объекта, определяющих его приспособленность к выполнению всех видов технического обслуживания и ремонта. Под конструктивно-
технологическими свойствами понимается доступность элементов
системы, их контролепригодность, простота монтажа и демонтажа, степень унификации и стандартизации.
Основными системами ДУ являются: топливная, масляная,
охлаждения, сжатого воздуха и газоотвода. Так как пуск дизеля осуществляется при помощи электрического стартера 24В, то система пускового сжатого воздуха не нужна. Система сжатого воздуха на проектируемом катере служит только для судовых нужд и для продувки кингстонных ящиков.
Оборудование систем подбирают в соответствии с нормативными документами, рекомендациями поставщиков основного энергетического оборудования, данными по опыту эксплуатации и данными по номенклатуре поставляемых промышленностью образцов. Системы судовых энергетических установок должны обеспечить подвод и отвод рабочих тел к местам потребления и производства их в заданном количестве и определённого качества. Исходя из анализа этих функций систем, происходит их фундаментальное проектирование – определение подач, напоров, расходов, емкостей, производительностей, сечений, поверхностей и других характеристик.
В основу расчёта положены рекомендуемые фирмами характеристики вспомогательного оборудования. Следует отметить, что рекомендации фирмы – производителя двигателя по параметрам рабочих тел энергетических систем – расходам, тепловым потокам, температурам и давлениям обеспечивают стабильный расчётный температурный режим двигателя и этим самым являются способом обеспечения гарантируемого
ресурса.
Топливная система
Топливная система предназначена для:
- приема топлива на судно закрытым способом;
- хранения топлива на судне;
- подачи топлива из расходных топливных цистерн к главным двигателям, дизель-генераторам и водонагревателям;
- сбора утечек в цистерны утечного топлива и цистерну НСВ;
- выкачки топлива с катера;
- выдачи топлива через раздаточный пистолет.
В топливную систему входят:
- трубопровод приема топлива;
- трубопроводы перекачки топлива в расходные цистерны;
- трубопроводы подачи топлива к ДРА;
- трубопроводы подачи топлива к ДГ;
- трубопроводы отвода топлива от ДРА;
- трубопроводы отвода топлива от ДГ;
- трубопроводы отвода утечек топлива;
- трубопроводы слива с форсунок ДРА;
- трубопровод откачки топлива;
- трубопровод дренажный;
- сепаратор топлива;
- фильтры-сепараторы;
- насос топливоперекачивающий;
- арматура.
Рекомендуемое топливо: дизельное марки ДТ – Л – 62 – К2 ГОСТ 305 – 2013
Температура рабочей среды ºС…………………………..от +5 до +40
Часовой расход топлива
, кг/ч
где: be – удельный расход топлива, 212 г/кВт∙ч;
Ne – расчётная мощность ГД, 555 кВт;
i – колличество главных двигателей, i=3;
Qt – удельная теплота сгорания топлива для дизельного топлива,
42000 кДж/кг;
- расчётная теплота сгорания топлива, 42700 кДж/кг.
кг/ч для трёх двигателей
кг/ч для одного двигателя
Производительность топливоперекачивающего насоса:
, м3/ч
где: W1–цилиндровая подача циркуляционного топливного
насоса,W1=0,33м3/ч;
Zц – число цилиндров, 12;
Ne – эффективная мощность, 555кВт;
N1 – максимальная мощность на режиме МДМ, 588 кВт.
, м3/ч
Исходя из, полученных результатов выбираем насос марки DB-6АС220
Характеристики топливоперекачивающего насоса приведены в
таблице 3.
Таблица 3.
| Подача м3/ч | Давление нагнетания МПа | Мощность кВт | Длина мм | Ширина мм | Высота мм | Масса сухая кг |
| 3,6 | 0,18 | 0,38 | 259 | 170 | 215 | 8,2 |
Производительность сепаратора очистки топлива.
м³/ч
где:
= 1,1…1,15 – коэффициент запаса;
= 6…8 ч. – продолжительность работы сепараторов в сутки.
Принимаем = 4часам
м³/ч
По производительности из типоразмерного ряда подбираем сепаратор
очистки топлива марки: УОР-401У (СЦ-3)
Характеристика центробежного сепаратора приведены в таблице 4.
Таблица 4
| Подача м3/ч | Давление нагнетания МПа | Мощность кВт | Длина мм | Ширина мм | Высота мм | Масса кг |
| 3 | 0,34 | 4 | 1010 | 775 | 940 | 390 |
Объем расходной цистерны дизельного топлива
, м3
где: К1 – коэффициент «мертвого» объема, К = 1.01…1.015, принимаю К=1.01;
К2 – коэффициент загромождения цистерн , К = 1.02…1.03, принимаю К=1.02;
ρт – плотность топлива, 860 кг/м3;
, м3
Расчётный объём разбиваем на две цистерны по 5 м3 и размещаем их по бортам носового машинного отделения в составе корпуса.
Схема принципиальная.
Перечень основного оборудования топливной системы:
1 – фильтр-сепаратор SWK2000/5U, поставляется с ДРА;
2 – фильтр-сепаратор SWK2000/10U. Поставляется с ДГ;
3 – сепаратор топлива УОР-401У (СЦ-3) ;
4 – топливоперекачивающий насос DB-6АС220;
5 – невозвратно-запорный клапан;
Масляная система
Масляная система предназначена для приема, хранения, перекачивания, очистки и подачи масла к местам охлаждения и смазки трущихся деталей и механизмов. Запас масла, составляющий около 72 кг, размещен в четырех канистрах вместимостью по 20л, расположенных в кормовом машинном отделении.
- Заполнение и пополнение маслом ГД, редукторов, ДГ производится с помощью переносной емкости.
- Откачка отработанного масла из ГД и редукторов производится ручным насосом в переносную емкость.
- Откачка отработанного масла из ДГ производится ручным насосом в переносную емкость.
Суммарный расход масла при максимальной загрузке трёх ГД и двух ДГ не более 1, 38кг/ч
Расход масла на угар 0,68 кг/ч (по паспорту)
Маслоперекачивающие насосы, фильтры и насосы ручной откачки масла навешены на двигателях.
Для данного ДРА запас масла должен быть не менее 100 литров.
Схема принципиальная. 
Система охлаждения ГД
С помощью системы охлаждения обеспечивается отвод теплоты от различных механизмов, устройств, приборов и рабочих сред в теплообменных аппаратах.
В СЭУ наиболее распространены системы водяного охлаждения. Забортной водой охлаждаются маслоохладители циркуляционных систем смазки ГД, редукторов, компрессоров, подшипников линии валопровода, холодильники пресной воды ДВС и другие элементы судовой энергетической установки.
Система охлаждения состоит из трубопроводов забортной воды.
Для приема забортной воды в систему охлаждения двигателей в кормовом машинном отделении катер оборудован двумя кингстонными ящиками, в носовом отделении кингстоном донным, обеспечивающими отделение механических примесей, шуги и воздуха. Конструкция водозаборников позволяет производить их очистку, а также очистку приемных решеток на плаву. Прокачку масляных и водяных охладителей ГД и ДГ забортной водой обеспечивают насосы, навешенные на двигателях.
Предусматривается отвод забортной воды от системы охлаждения ГД через газовыпуской трубопровод за борт.
Предусматривается отвод забортной воды от системы охлаждения ДГ через газовыпуской трубопровод за борт.
Предусмотрена возможность подачи воды на охлаждение дейдвудных подшипников от системы охлаждения ГД.
Для пополнения утечек в системах охлаждения ГД и ДГ тосолом предусматриваются расширительные бачки.
Наполнение тосолом систем охлаждения двигателей производится из переносной емкости.
Предусмотрена сигнализация в рулевой рубке при отсутствии тока воды от датчиков, установленных в трубопроводах охлаждения дейдвудных подшипников
Температура рабочей среды ,ºС…………………….………...от +5 до +35;
Давление в системе min/max, МПа ……………………..….…0.03/0.07;
Основные технические данные
Система охлаждения забортной водой состоит из:
- системы охлаждения ГД;
- системы охлаждения ДГ;
- системы охлаждения дейдвудных подшипников;
Схема.
Перечень основного оборудования системы охлаждения
1 – ДРА;
2 – ДГ;
3 – ледовый ящик;
4 – коллектор;
5 – фильтр забортной воды;
6 – дейдвудное устройство;
7 – кингстон донный;
8 – задвижка клинкетная;
9 – невозвратно-запорный клапан;
Система газоотвода ГД
Газо-выпускная система СДЭУ служит для отвода продуктов сгорания от главных и вспомогательных двигателей.
Каждый ГД оборудованы автономными газоодводами, отводящими выхлопные газы за борт в районе ватерлинии.
Газоотводы ГД «мокрого» типа, в выхлопные газы впрыскивается вода из системы охлаждения , в системе установлены водяные замки (имеют встроенные заслонки , препятствующие проникновению забортной воды, , так же эффективно гасят шум). Для компенсации тепловых деформаций в трубопроводах ГД установлены сильфонные компенсаторы.
Схема
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 718; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!