Материал: Методические указания к курсовому проекту СЭУ исправл 25.11.09

3.4.3. Система инертных газов обеспечивает получение инертных газов и заполнение ими свободных пространств корпуса с целью предотвращения возгорания и взрыва паров нефтепродуктов.

С этой целью чаще всего используются отработанные газы двигателей внутреннего сгорания или котлов, которые предварительно охлаждаются в скруббере-очистителе. Производительность системы инертных газов по правилам пожарной безопасности должна быть на 25% выше суммарной подачи всех грузовых насосов:

где – массовый расход инертных газов, образовавшихся при сгорании топлива, кг/с, - плотность газов, кг/м³.

m_иг = B_т (1 + α L₀),

где B_т - часовой расход топлива, кг/с; L₀ - масса воздуха, теоретически необходимого для сжигания 1кг топлива: для мазута L₀ = 13,6 кг/кг , для дизельных и моторных топлив L₀ = 14,4 кг/кг.

Температура холодных газов должна быть , при этом плотность газов составит

, кг/м³.

Подача насоса холодной воды для охлаждения газов в скруббере, м³/с, определяется по формуле

Q_х.в= m_игc_р(T_г.г - T_х.г) / Δt_вc_в ,

где T_г.г -температура газов на выходе из котла или двигателя, К; T_х.г - температура охлажденных газов, К; c_р - теплоемкость газов при постоянном давлении, c_р = = 1,1 кДж/кг·К; c_в - теплоемкость воды, c_в =4,19 кДж/кг·К; Δt_в - прирост температуры воды при прохождении скруббера, Δt_в = 10...15 К.

Мощность насоса скруббера, кВт,

N_н.с = Q_н.сP _н.с /

где P_н.с - давление, развиваемое насосом скруббера, P_н.с = =200÷250 кПа.

4. Определение приближённой массы сэу и энергетических запасов. Определение центра масс сэу

Масса СЭУ складывается из следующих основных составляющих: главные двигатели, вспомогательное оборудование и механизмы, оборудование помещений машинной установки, системы СЭУ, валопровод и движители, жидкие грузы, запасные части.

В отечественной практике под массой СЭУ понимают сухую массу установки. Массы рабочих сред в элементах СЭУ, а также инструмента, расходных материалов и пр., как правило, отдельно не выделяют, а учитывают в составе аналогичных элементов нагрузки по судну в целом. Массу запасов рабочих сред учитывают отдельно от массы СЭУ, поскольку эти запасы определяются не только типом и мощностью ЭУ, но и дальностью и автономностью.

Массы энергетических запасов (топлива, масла, технической воды и сжатого воздуха) определяются среднеэксплуатационной рейсовой скоростью судна, его автономностью и дальностью плавания.

Общий запас топлива, кг:

где k, k', k" - количество главных, вспомогательных двигателей и автономных котлов; , - удельный расход топлива главными и вспомогательными двигателями, кг/кВт·ч; , - мощность главных и вспомогательных двигателей, кВт; G_к - часовой расход топлива автономными вспомогательными котлами, кг/ч; τ_пл – автономность плавания, ч.

Ёмкость запасных топливных цистерн, м³:

где k_м – коэффициент, учитывающий "мертвый запас"; ρ_т - плотность топлива, кг/м .

Общий запас масла, кг:

где , - удельные расходы масла главных и вспомогательных дви­гателей, кг/кВт·ч; - количество масла, заливаемого в картер глав­ного и вспомогательного двигателей, кг; - периодичность смены масла в главных и вспомогательных двигателях (для МОД – 500…550 ч, СОД – 250…300 ч, ВОД – 100…120 ч).

Суммарное количество масла, кг, заливаемое в картер главных и вспомогательных двигателей, определяют по уравнению

где - плотность масла, кг/м³; = (0,82…1,38) N_e 10^-3 - ёмкость маслосборника главных дви­гателей, м³; = (0,55…0,8)N_e10^-3 -ёмкость маслосборника вспомогательных двигателей,м³.

Ёмкость запасных масляных цистерн:

где - коэффициент, учитывающий "мертвый запас".

Основное оборудование размещают в МКО с учетом сохранения остойчивости судна, для чего центр масс ЭУ должен располагаться так, чтобы не создавался крен - дифферент и не ухудшалась остойчивость. Центр масс определяется по массе отдельных механизмов основного оборудования и по сумме моментов масс относительно трех плоскостей.

Отсчет координат ведут от центра массы агрегата, X - от плоскости мидель-шпангоута (или параллельной ей и проходящей через середину машинного отделения), Y – от диаметральной плоскости судна и Z - от основной плоскости судна.

С учетом знака координат моменты масс механизмов равны:

- по длине судна от плоскости мидель-шпангоута в нос +М_x = G(+X) и от мидель-шпангоута в корму

–М_x = G(−X);

- по ширине судна от диаметральной плоскости на правый борт +М =G(+Y) и на левый борт –М = G(−Y);

- по высоте судна от основной плоскости +M_z = G(+Z).

По суммарным моментам масс установки определяют координаты центра масс:

Расположение агрегатов основного оборудования и запасов топлива и смазки МКО судна должно быть таким, чтобы координаты центра масс X_с и Y_с, определенные расчётом, были равны нулю. Расположение центра массы по высоте Z_с относительно основной плоскости необходимо оценивать по расчётам остойчивости судна в целом. Подсчёт координат центра масс ЭУ производят по форме табл.5. Сведения о массе и габаритах с указанием расположения центра масс берутся из соответствующих альбомов или технической документации на поставку выбранного в проекте оборудования.

Таблица 5

5. Компоновка и расположение сэу. Основные показатели сэу

Компоновку и размещение оборудования СЭУ начинают с вычерчивания на всех проекциях контуров МКО, располагая его между водонепроницаемыми переборками. Нос судна располагают справа, корму - в левой части чертежей. Размечают горизонтальные плоскости двойного дна, трюма, платформ. На всех проекциях номера шпангоутов обозначают одинаково: либо четные (нечетные), либо кратные пяти, либо по порядку каждый. Нумерация идет от носа к корме (справа налево).

Далее необходимо выяснить систему набора корпуса в районе МКО и показать на чертежах (схемах) основные его элементы: шпангоуты, бимсы, стрингеры днищевые и бортовые, флоры, карлингсы, пиллерсы и т. д.

Известно, что запасы топлива, масла и пресной воды на судне хранятся в цистернах: двойного дна, бортовых и вкладных, глубоких поперечных (диптанках). На чертежах эти цистерны отмечаются двумя перекрещивающимися по диагонали тонкими штрихпунктирными линиями и либо снабжаются соответствующими надписями, либо выносятся отдель­ными позициями в спецификационную ведомость.

Цистерны с разнородными рабочими веществами разделяются узкими воздушными пространствами - коффердамами, которые необходимо также отметить на чертежах. Ширина коффердама – одна-две шпации. Расходные топливные цистерны располагают в машинном отделении в непосредственной близости от главных и вспомогательных двигателей и котлов.

Приступая к размещению оборудования в МКО, все элементы в спецификационной ведомости разделяют на группы, учитывая при этом их назначение, габариты, массу, тип рабочей среды.

Первой на чертежах размещают пропульсивную установку: главный двигатель, передачи, валопроводы. Необходимо изобразить судовые фундаменты под главные двигатели и редукторы, под главный упорный и опорный подшипники валопровода. Не рекомендуется изображать названные элементы подробно со всеми мелкими деталями, при этом можно ограничиться габаритными контурами и показать минималь­ным количеством линий способы соединения их между собой. При одновальной установке на чертёже продольного разреза МКО (вид на левый борт) элементы пропульсивной установки должны быть показаны и представлены не разрезанными секущей плоскость.

Аналогично выполняются изображения других элементов СЭУ. Так, условно неразрезанными на чертежах видов в нос или корму, представ­ляются сепараторы, котлы главные, вспомогательные, газоходы и воздухоприемные устройства, дизель - и турбогенераторы и т.п.

Учитывая, что воздухоприемные шахты котлов и газотурбинных двигателей, газовылускные трубопроводы ГТД, котлов и ДВС имеют большие габариты, необходимо на чертежах выполнять их трассировку, доведя шахты помещений СЭУ до верхней палубы. На видах сверху (планах трюма или платформ) воздухопроводящие и газовыпускные патрубки не показывают, ограничиваясь изображением разрезов этих труб горизонтальными плоскостями.

Далее определяют место расположения основных элементов судовой электростанции: дизель - и турбогенераторов, а также вспомогательных автономных котлов. Российский Морской Регистр разрешает размещать их как в трюме, так и на платформе, утилизационные котлы - в верхней части шахт машинного отделения на соответствующих газоходах.

Необходимо обратить внимание на то, что баллоны сжатого воздуха высокого и среднего давления располагают как можно ближе к бортам в трюме, иногда на платформе, а крупные пусковые баллоны дизельных установок или низкого давления – на платформах или поперек судна (в последнем случае их можно навесить на носовую переборку МКО). Баллоны рекомендуется устанавливать вертикально, при расположении вдоль машинного отделения баллоны ставят с уклоном в корму 10 – 20^о.

Кроме элементов СЭУ, в МКО размещают механизмы и аппараты судовых систем, обеспечивающих нормальную эксплуатацию судна, борьбу за живучесть и т.д.

Необходимо помнить также о резервировании механизмов, о чем говорят Правила Регистра.

При выполнении курсового проекта необходимо руководствоваться Правилами РРР или РМСР, в частности, по взаимному расположению элементов и отстоянию их от бортов и переборок, изоляции поверхностей с высокими температурами.