Материал: Методические указания к курсовому проекту СЭУ исправл 25.11.09

Если Q_ук > , то мощность утилизационного котла принимается рав­ной .

Если Q_ук < , то мощность утилизационного котла принимается равной Q_ук и не­достающая часть теплоты на ходовом режиме обеспечивается работой автономного котлоагрегата.

Таблица 2

Мощность автономного котлоагрегата должна быть достаточной для обеспечения всех нужд судна в теплоте при любом режиме работы утилизационного котла, следовательно, он должен быть выбран по максимальной вели­чине из двух определенных с помощью таблицы фактически потребных потоков теплоты, т. е., или по величине , или по величине .

3.3. Выбор оборудования и устройств систем сэу

Основой для выбора оборудования и устройств систем СЭУ является:

- тип и мощность главных двигателей, расходы топлива и масла;

- габариты отсека МКО, принципы размещения основного оборудования;

- виды комплектации оборудования (агрегаты, блоки, модули);

- параметры рабочих сред;

- условия эксплуатации установки;

-состав вспомогательного комплекса (автономные и утилизационные котлы, водоопреснительная установка, СЭС).

В определение параметров оборудования входят расчеты подачи насосов и мощности их приводов, а также площади поверхности теплообменных аппаратов.

Трубопроводы являются элементами СЭУ, по которым производится транспортировка рабочих сред к потребителям пропульсивной установки и общесудовым потребителям. Трубопроводы систем СЭУ выполняются из стандартных элементов, регламентированных ГОСТ, ОСТ и судостроительных нормалей. Характеристикой любого трубопровода является условный проход, который однозначно связан с размерами всех входящих в него элементов. Основой для выбора материала для трубопроводов служит условное давление и температура рабочей среды.

Основными для СЭУ являются системы сжатого воздуха, охлажде­ния, масляная, топливная и газовыпуска .

Последовательность проектирования и объем работы на каждом этапе приведены ниже.

1. Разрабатывают принципиальные схемы каждой системы главной и вспомогательной энергетических установок с учетом требований надежности, живучести и удобства эксплуатации, предусмотренных Правилами Регистра.

Схему вычерчивают в одну линию без соблюдения масштаба, лучше это сделать на плане машинного отделения. Взаимное расположение механизмов и оборудования принимается близким к фактическому его размещению на судне.

В разработанной схеме должны быть предусмотрены все необходимые механизмы, оборудование и емкости, которые подлежат дальнейшему расчету.

2. Производят расчет параметров механизмов, объемов цистерн и другого оборудования входящего в состав систем.

3. На основании расчета выбирают по каталогам комплектующее оборудование с оптимальными показателями по КПД, массе и габаритам.

3.3.1. Система сжатого воздуха

Система обеспечивает сжатым воздухом необходимого давления пуск и реверс главных двигателей, пуск вспомогательных двигателей, работу пневматических систем автоматики и управления, работу при­боров звуковой сигнализации, продувку кингстонов, работу пневмати­ческого инструмента и другие общесудовые и специальные нужды.

Прежде чем приступить к расчёту и выбору механизмов, необходимо дать краткое описание системы с указанием ее назначения, состава оборудования и его характеристик (баллоны пусковые и тифонные, компрессоры, воздухоочистители), давление воздуха в системе, материала труб и арматуры. Далее производится определение емкости пусковых баллонов из условия обеспечения необходимого числа пуска двигателей в соответствии с требованиями Правил Регистра. Расход воздуха на пуск двигателя и минимальное пусковое давление сжатого воздуха принимают по техническим условиям на заданный двигатель. Давление сжатого воздуха в пусковых баллонах рекомендуется принимать для МОД и СОД - 2,5…3 МПа, для ВОД - до 7,5 МПа. В некоторых случаях в установках с МОД и СОД давление доводят до 6…7,5 МПа. Это позволяет уменьшить габариты баллонов. В тех случаях, когда вспомогательные двигатели имеют электростартёрный запуск, ёмкость пусковых баллонов рассчитывается только на пуск главных двигателей. Число баллонов для пуска главных двигателей должно быть не менее двух с равной ёмкостью.

Суммарную ёмкость баллонов определяют по формуле

м³ ,

В зависимости от принятой схемы снабжения судна теплотой из соот­ветствующего источника по величине теплового потока подбирают автономные и утилизационные котлы. Производительность котлов по теплоносителю в кг/ч определяют по уравнению

D_к=3600Q_к/∆h,

где Q_к- тепловой поток котла, кВт; ∆h – прирост энтальпии пара (воды) в котле кДж/кг.

На судах мощностью свыше 1450 кВт следует рассмотреть возможность установки турбогенератора, работающего в ходовом режиме от утилизационных котлов. В этом случае утилизационные и автономные котлы должны быть паровыми, а автономный котёл при этом выбирают без учёта потребления пара турбогенератором. Количество пара, которое необходимо для работы турбогенератора, подсчитывают по его удельному расходу на 1 кВт выработанной энергии, составляющему 11…13 кг/(кВт·ч). Давление пара в котле принимают равным (6…9)10² кПа.

где v - расход пускового воздуха на м³ объема цилиндра двигателя, который составляет 6…9 м³/м³; - рабочий объём цилиндра двигателя (D_ц – диаметр цилиндра, м; S – ход поршня, м); z – число цилиндров двигателя; n – число двигателей, учитываемых в расчете; m – число последовательных пусков, принимаемое равным для двигателей: главных реверсивных – 12, вспомогательных и главных нереверсивных – 6; P_o - давление окружающей среды, МПа; P - принятое рабочее давление в баллонах, МПа; P_min - минимальное давление , при котором возможен запуск двигателя, в установках с МОД и СОД принимают P_min =1…1,5 МПа, для установок с ВОД значение P_min может доходить до 2,5 МПа.

Необходимая ёмкость пусковых баллонов для вспомогательных двигателей находится по формуле, как и для главных двигателей.

Объём тифонных баллонов определяют по формуле

м³,

где v_н - расход свободного воздуха тифоном, зависящий от условного прохода тифона, давления воздуха и тона звука, v_н = 1...7 м³/мин; - время подачи сигнала без пополнения баллона, =10 мин; Р_2т - минимальное давление в тифонном баллоне, равное 0,5 МПа; Р_1т - на­чальное давление в тифонном баллоне, принимаемое для большинства судов 3 МПа.

Характеристики применяемых на судах тифонов приведены в табл. 3. Таблица 3

Общая емкость баллонов для тифона и хозяйственных нужд по опытным данным, в зависимости от размеров судна, составляет на малых судах 0,2…2м³, средних 3…5м³ и крупнотоннажных до 10м³.

После выбора характеристик тифонов по табл. 3 и произведения соответствующих расчетов выбирается тифонный баллон и приводятся его основные характеристики.

Подача компрессора из условия заполнения пусковых баллонов в течение времени 1 ч от P_min, при котором возможен последний пуск и маневр, до рабочего давления P:

м³/ч,

где - суммарный объем пусковых баллонов главного двигателя, м³.

Если в установке имеется больше двух компрессоров, их суммарная подача должна быть достаточной для заполнения в течение 0,5 ч всех баллонов от P_min до рабочего Р.