Курсовая работа: Обоснование выбора типа судовой энергетической установки

При расчёте фактического потока энергии учитывается коэффициент запаса ke=1,1 и коэффициент одновременности для ходового режима

k0=0,8...0,9, а для стояночного kc=0,7...0,8

Фактический потребный поток энергии:

в ходовом режиме: Qx=k0*ke*? Qox=0.8*1.1*42623=37508,3 Вт

в стояночном режиме: Qc=k0*ke*? Qoc=0.7*1.1*21312=16411 Вт

Максимальный поток энергии выпускных газов Qг, которые могут быть утилизированы, определяются по формуле:

где =0,85 - коэффициент загрузки двигателя

gг=6 - часовой расход выпускных газов кг/(кВт*ч)

Ср=1,05 -удельная теплоёмкость выпускных газов кДж/(кг*К)

t1=450 С - температура газов на входе в котёл

t1=200 С - температура газов на выходе из водогрейного котла

з0=0,95 - коэффициент потерь теплоты от котла в окружающую среду

Qг<Qх - мощность утиль-котла принимаем равной Qг, а недостающая часть теплоты на ходовом режиме обеспечивается работой автономного котлоагрегата.

Определяем производительность котлоагрегата:

кДж/кг

Котёл паровой КВА-0,5/5Д

Производительность 500 кг/час

Рабочее давление 49 Мпа

Потребляемая мощность 8 кВт

2.2 Системы смазывания СЭУ

Масляные системы СЭУ предназначены для приема и перекачки масла внутри корпуса судна, непрерывной подачи к местам смазки регенерации эксплуатационных свойств масел путем их очистки, охлаждения, введения присадок по мере их срабатывания в процессе эксплуатации. В современных СЭУ используется обычно несколько различных сортов масла, поэтому на судне имеется ряд автономных систем смазки.

Масляная система СЭУ включает в себя трубопроводы приема, обработки и перекачки масла, лубрикаторную систему смазки цилиндров ДВС, ряд автономных контуров циркуляционной смазки.

Проточная лубрикаторная система смазки цилиндров ДВС имеет свою цистерну основного запаса цилиндрового масла, откуда оно самотеком поступает к плунжерным насосам (лубрикаторам), приводимым в действие от коленчатого вала ДВС. Подача масла в цилиндры осуществляется под давлением через отверстия, расположенные по всему периметру цилиндровых втулок в виде строго дозируемых капель. Масло подается в момент, когда отверстия для его ввода оказываются между поршневыми кольцами. Поступающее в цилиндры масло в конечном счете выгорает. Расход цилиндрового масла в современных ДВС составляет 0,6 … 2 г/(кВт * ч).

Смазка цилиндров тронковых ДВС относительно небольшой мощности осуществляется путем разбрызгивания находящегося в картере масла. При таком способе смазки цилиндров масло стареет значительно быстрее, а его расход оказывается много выше. Кроме того, при смазке цилиндров разбрызгиванием масло быстро загрязняется под воздействием высоких температур и частичных прорывов выпускных газов.

Циркуляционные системы смазки делят на напорные и гравитационные. В напорных системах подвод масла к местам смазки осуществляется под напором насоса, а в гравитационной -- за счет статического напора масла, находящегося в гравитационной цистерне, размещаемой обычно в шахте МКО на 8 … 10 м выше мест смазки.

Напорно-циркуляционная система применяется для смазки подшипников коленчатых валов ДВС. Гравитационные системы характер¬ны для турбогенераторов, турбонагнетателей ДВС, главных зубчатых передач, гребных электродвигателей, дейдвудных подшипников с металлическими вкладышами.

Производительность нагнетательного масляного насоса:

м³/ч

где Км- 1,2….1,5 коэффициент запаса подачи;

Qм-количество теплоты , отбираемой маслом от трущихся пар двигателя кДж/ч;

См=2,02 кДж /(кг ⁰С) теплоемкость масла ;

pм=0,89…. 0,91 - плотность масла;

t_2M=45….70⁰С - МОД, СОД;

t_2M-температура масла за двигателем t_2M=90⁰С- ВОД;

t_1M- температура масла перед двигателем, ⁰С;

кДж/ч

где a_M=0,05….0,1 -доля тепла, отводимого маслом от всего количества теплоты выделяемой при сгорании топлива в цилиндрах двигателя.

Q_H^P-удельная теплота сгорания топлива , кДж/кг;

Q_H^P-41000….43000 кДж/кг -дизельное топливо.

Q_H^P=39500….40000 кДж/кг -моторное и газотурбинное топливо

g_e- удельный расход топлива кг/(кВт*ч) g_e=0,257

N_e- номинальная мощность двигателя, кВт

Для уменьшения температурных напряжений в деталях двигателя

t_2M-t_1M<15⁰C и обычно составляет t_2M-t_1M=6….12⁰С. Производительность откачивающего насоса должна быть на 25… 30% больше подачи нагнетательного насоса для осушения картера двигателя.

Q_MO=(1,25…1,3)Q_мн м³/ч.

Емкость маслосборной цистерны

м³

где Кс-=1.2…1,3 -коэффициент учитывающий мертвый запас масла и увеличения объема масла при нагреве .Z- кратность циркуляции масла.

Z=10…30

Объем сточной цистерны отработавшего масла

м³

где n=1,0 -число смен масла за период автономного плавания;

Объем расходной цистерны

V_p^м=(1.1…1.5)*V_мс= 1.4*3,5=4.9 м³;

Объем запасной цистерны

кг/м³

G-запас масла

G_M=(0,02….0,06)*G_т=0,05*15=0.75т

Поверхность охлаждения масленого холодильника

м³

Где k=290…460-коэффициент теплопередачи от масла к стенкам трубок холодильника , Вт/(м^{2 0}С)

-средняя температура масла и воды, ⁰С;

где t₁₃ - температура забортной воды перед холодильником. Принимается в зависимости от бассейна плавания,t₁₃=27⁰C-для судов смешанного плавания;

t₂₃ = 40…45 єС - температура забортной воды за холодильником.

Производительность насоса забортной воды для прокачки масляного холодильника.

10 м³/ч

где К_З=1,3…1,5- коэффициент запаса подачи воды;

Св=4,19 кДж /(кг ⁰С) теплоемкость пресной речной воды ;

Св=3,98 кДж /(кг ⁰С) теплоемкость морской воды ;

св=1,02 т/м³- плотность морской воды;

св=1т/м³ - плотность речной воды;

Производительность масляного сепаратора:

м³/ч

где m=1,5…3,5- кратность очистки масла;

t_c=8…12- время работы сепаратора в сутки , час;

2.3 Топливные системы СЭУ

Топливные системы предназначены для приема, хранения, перекачивания, очистки, подогрева и подачи топлива к двигателям и котлам, а также для передачи топлива на берег или на другие суда.

В связи с обширностью выполняемых функций топливная система подразделяют на ряд самостоятельных подсистем (трубопроводов). Кроме того, часто в СЭУ используют несколько сортов топлива и в этом случае предусматривают самостоятельные трубопроводы для каждого из видов топлива, например дизельного, тяжелого, котельного. Все это усложняет систему.

Топливо, применяемое в судовых дизелях делятся на два класса - дистиллятные и тяжёлые. Дистиллятные сорта топлива: к их числу относятся дизельное летнее(Л)Ю ГОСТ 305-82.

Они имеют малую вязкость, а поэтому не требуют предварительного подогрева, используются в высокооборотных, среднеоборотных дизелях и в отдельных случаях в малооборотных дизелях на режимах пуска и маневрирования, а так же как добавка к тяжёлому топливу при необходимости понижения его вязкости.

2.4 Система сжатого воздуха

Системы сжатого воздуха предназначены для получения, транспортировки внутри корпуса судна и хранения воздуха в специальных воздухохранителях. Сжатый воздух применяется на промысловых судах для запуска и реверсирования ДВС, продувания кингстонов, фильтров, балластных цистерн, питания средств автоматики, пневмоцистерн пресной и забортной воды санитарных систем, привода в действие переносного пневматического инструмента, подачи сигналов тифоном. На промысловых судах сжатый воздух используется и на промыслово-технологические нужды.

Системы сжатого воздуха в зависимости от рабочего давления сжатого воздуха подразделяют на системы низкого давления (до 1 МПа), среднего давления (до 3 МПа) и высокого давления (свыше 5,0 МПа). На промысловых судах системы высокого давления не встречаются. Для запуска главных и вспомогательных ДВС использует­ся сжатый воздух при рабочем давлении 2,5… 3,0 МПа. Для других потребителей достаточно давления воздуха 0,5… 0,7 МПа.

Системы сжатого воздуха включают в себя воздушные компрессо­ры, воздухоохранители, вохдухоохлодители, редукционные клапа­ны и средства автоматики, обеспечивающие включение компрессора в случае падения давления в воздухохранителях до заданного предела.

Согласно правилам РРР воздух для пуска ГД должен храниться в двух баллонах одинаковой вместимости. Запас пускового воздуха на судне также определён правилами РРР, в соответствии с которыми требуется, чтобы он был достаточным для 12 последовательных пусков (попеременно на передний и задний ход) каждого реверсивного ГД. Для пуска нереверсивных ГД запас воздуха должен быть достаточным для 6 пусков двигателя наибольшей мощности, а при наличии более двух двигателей - для трёх пусков каждого двигателя. Для ДГ допускается применять один баллон, вместимость которого должна быть такой, чтобы обеспечить 6 последовательных пусков одного двигателя. Если ДГ расположен на разных бортах судна, ставят по одному баллону на каждый борт. Между собой баллоны соединяют трубопроводом.

При размещении ГД в двух помещениях, разделённых водонепроницаемой переборкой, в каждом из них устанавливают не менее чем по одному баллону на разных бортах и по одному главному компрессору.

Сжатый воздух на судне расходуется не только для пуска двигателей, но и для других нужд, поэтому если он забирается из баллонов пускового воздуха, то их вместимость должна быть соответственно увеличена. Например, при использовании сжатого воздуха для подачи звукового сигнала с помощью тифона, необходимо увеличить вместимость пусковых баллонов на количество воздуха, требующегося для непрерывной работы тифона в течении 8 минут у буксиров и 6 минут у других судов.

Баллоны пускового воздуха представляют собой крупногабаритные цилиндрические ёмкости. Их обычно устанавливают в МП по бортам в районе платформы с уклоном в корму для скопления конденсата в местах расположения клапанов продувания. Каждый баллон должен быть оснащён манометром, предохранительным клапаном и другой арматурой.

Запас сжатого воздуха пополняется с помощью главных компрессоров, которых должно быть не менее двух(один резервный), и одного первичного компрессора с автономным двигателем. Последний позволяет создать необходимый запас сжатого воздуха для запуска ДГ, а затем может быть запущен один из электрокомпрессоров. Компрессорная станция может иметь в своё составе и подкачивающий электрокомпрессор меньшей подачи по сравнению с основным, который позволяет пополнять расход сжатого воздуха при меньших затратах электроэнергии.

Согласно правилам РРР подача каждого главного компрессора должна быть такой, что бы обеспечить заполнение пусковых баллонов ГД в течение 1 часа, начиная от давления, при котором возможен последний пуск или манёвр, до начального давления.

3. Система газовыпуска

Система газовыпуска обеспечивает наиболее рациональный отвод отработавших газов.

Под рациональным отводом понимается такая организация газовыпуска, которая способствует максимальному использованию энергии рабочего тела как в двигателе, так и вне его. Система может состоять из выпускных коллекторов, утилизационных газовых турбин, утилизационных котлов, глушителей шума, трубопроводов.

В утилизационных газовых турбинах и утилизационных котлах используются в качестве рабочего тела отработавшие газы из цилиндров двигателя внутреннего сгорания.

Система газовыхлопа включает также компенсаторы температурных расширений, устройства для крепления трубопроводов, изоляцию и некоторые другие элементы. энергетический котлоагрегат газовыпуск

Поскольку выходящие из двигателей и котлов газы отличаются высокой температурой и токсичностью, к системе газоотвода предъявляются прежде всего требования высокой надежности и пожаробезопасности, а также минимального аэродинамического сопротивления, технологичности, ремонтопригодности, простоты и удобства в обслуживании.