Проектирование СЭУ

 валопровода

	dпр	dуп	drk	lmin	lmax	Bф	rф	dpr	i
Расчетное значение	486.138	534.752	574.566
Округленное значение	486	535	575	4	10	73	61	73	12
				4	11	80	67	80	12
				4	11	86	72	86	12

 

 

3. Комплектация вспомогательных  энергетических установок.

   3.1. Расчет паропроизводительности  вспомогательных и утилизационных  котлов, выбор их марки, описание  характеристик, расчет расхода  топлива на вспомогательный котел.

На  подобных судах для подогрева воды бытовых нужд и теплообменных аппаратов обычно используется сухой насыщенный пар давлением Р_Н = 0,2…0,7 МПа, имеющий более высокий коэффициент теплоотдачи, чем перегретый. При наличии на судне утилизационных турбогенераторов и для танкерных паротурбинных приводов грузовых и зачистных насосов используется слабо перегретый пар давлением Р_пе= 1,2…2,0 МПа и температурой t_пе ³ 200°С. Общесудовые потребности в паре транспортного судна составляют:

                                      D_ВК = 1000 + 0,09·Ne,   кг/ч.                                 (3.1)

 

 

Паропроизводительность  УК приближенно можно определить по формулам:

• для четырехтактных ДВС    D_УК = (0,5…0,6)·N_е, кг/ч;             (3.5)

  

Вспомогательные и утилизационные котлы нужно выбрать с запасом  приблизительно 15…20 %   по производительности (запас на накипе- и нагарообразование  и отглушение дефектных трубок) из таблиц приложений.

 Согласно рассчитанным параметрам выбираем следующие типы котлов:

Марка котла	КВ-3	Марка УК	КУП 1500Р
ДВК, т/ч	2,25	ДВК, т/ч	7,5
РК, МПа/	1,5/	РК, МПа	0,8
hК	0,75	tпе, оС	260
В, кг/ч	200	mC, т	29,5
mC, т	7	L´B´H, м	3,5· ·3,07 ·4,6
L·B·H, м	2,7 2,3 3.6	F,м2	49.427
F,м2	22.35

Котел этого типа КВ-3 состоит из парового коллектора, водяного коллектора  и трубной системы, собранных в сварном металлическом каркасе, образующем совместно с обшивкой газоплотный кожух. Паровой коллектор покрыт тепловой изоляцией. Котел имеет один циркуляционный контур, парообразование происходит в экранных трубах  и трубах конвективного пучка. Три ряда труб, расположенных в шахматном порядке за экраном, являются опускными. Все трубы имеют диаметр 29 мм и толщину 2,5 мм.

Растопка котла производится на дизельном топливе. Пар на распыл тяжелого топлива подводится из парового коллектора котла. Воздух, необходимый  для горения, подается вентилятором в кожух и по каналам, ограниченным стенками внутренней 8 и наружной  обшивки, поступает к ВНУ. Такая  компоновка стен защищает машинное помещение  от проникновения в него продуктов  сгорания и уменьшает тепловые потери в окружающую среду. На входе воздуха  в кожух котла установлен шибер, управляемый системой регулирования. Регулирование расхода топлива  достигается изменением его давления перед форсункой.

Утилизационные паровые  котлы - КУП - предназначены для повышения  экономичности теплоэнергетических  установок (газотурбинных, дизельных) и утилизации тепла от различных  производств и используются для  выработки насыщенного и перегретого  пара и горячей воды .

 

3.2. Расчет мощности судовой электростанции  на основных эксплуатационных  режимах судна. Расчет мощности  утилизационного турбогенератора.  Выбор марки дизель-, турбо-, валогенераторов  и валомашин по максимальному  коэффициенту загрузки на основных  эксплуатационных режимах и описание  их характеристик.

Большинство судовых потребителей использует переменный трёхфазный ток частотой 50 Гц (на иностранных  судах 60 Гц), напряжением 400 и 230 в. Постоянный ток применяют на небольших судах, где источниками тока служат аккумуляторные батареи, а генераторы навешаны на ГД. На технических средствах освоения шельфа применяют системы смешанного тока с ОДГ переменного тока, тиристорными выпрямителями и приводными электродвигателями БЛ, БН, ЦН и ротора постоянного тока

( для регулирования  мощности и оборотов).

Относительная мощность СЭС колеблется в довольно широких пределах (Приложение И) и  зависит от дополнительных потребителей, обычно работающих на стояночных режимах.

Основными источниками тока являются обычно 2…3 дизель-генератора, утилизационный турбогенератор и валогенераторы , навешанные на ГД (Приложение И). По правилам Морского Регистра судоходства [10] на ходовом и других ответственных режимах в резерве должен находиться ДГ, способный заменить любой из работающих основных генераторов. ВГ конструктивно легко использовать в ДРА с ВРШ, работающих на постоянных оборотах, при ВФШ требуется установка специальных синхронизирующих устройств, обеспечивающих постоянные обороты ВГ при изменении оборотов винта. ВГ отбирает от ГД не более 5…6 % N_е.

Табл. 3.1 Комплектация вспомогательных энергетических установок

Тип судна	Относит. мощностьСЭС, кВт/кВт	Комплектация СЭС	Дополнит. потребители электроэнергии	Комплектация ВК и УК	Дополнит. потребители пара
Контейнеровозы	0,19…0,21	2ДГ+УТГ+ВГ	вентиляторы грузовых отсеков	I ВК+УК· ·nГД	нет

  Таблица 3.2 – Определение нагрузок СЭС на основных режимах

Режим СЭС и тип ПК		Нагрузка СЭС на  режиме Р, кВт	Кол-во и мощность генераторов на режиме	Резерв		Коэффициент загрузки генератора
Х о д о в о й			339.94  +2*600=1539	³ Nгmax
	СОД	1,2
С т о я н к а
	D>11000	;	1200	н е т
		водоизмещением – D, дедвейт  - DW
Стоянка с грузовыми  операциями					н е т
	для с/г	[   ]СТ +[(0,53 + )·
		номинальная   грузоподъемность крана GН = 0,5…10 т; скорость подъема VН =14…40 м/мин; nКР – число кранов

 

Табл. 3.3 Характеристика судового турбогенератора.

Тип	Мощность, кВт	Частота вращения об/мин	Габаритные  размеры, мм			Вес, кг	Расход  пара, кг/час
			Длина	Ширина	Высота
ТД-12	500	1500	4580	1830	2100	11400	4200

СЭС включает также аварийный ДГ, расположенный  вне МКО выше линии аварийного затопления в районе верхней палубы. По правилам Морского Регистра [10] нагрузку СЭС рассчитывают на ходовом, стояночных с грузовыми и без грузовых операций, маневровом и других режимах  по таблице нагрузок СЭС. В выполняемом  проекте достаточно определить мощность СЭС на первых трех режимах, а если грузовые операции выполняются несудовыми средствами или на танкерах привод грузовых насосов паротурбинный, то на ходовом и стояночном режимах  по формулам, представленным в таблице 3.1 в соответствии с составом ПК и  водоизмещением судна.

В качестве источников тока на ходовом  режиме, прежде всего, следует рассматривать  утилизационный турбогенератор, мощность которого приближенно можно определить по формуле:

                                  

, кВт,                                (3.7)

 

 

 

где D_ВК – потребности судна в паре на ходовом режиме, кг/ч; 

      d_e = 7…12 – удельный расход пара, кг/кВт.

Более точно N_УТГ может быть определен в при разработке системы глубокой утилизации [17, 23, 24].

Характеристики  турбогенераторов можно выбрать  по Приложению К.

При комплектации СЭС нужно стремиться к минимальной установленной  мощности и количеству генераторов (n_ДГ) и, чтобы их коэффициент загрузки на всех продолжительных режимах был более К_З ³ 0,75…0,8.

Для упрощения эксплуатации ДГ, по возможности, должны быть однотипными с минимальным  удельным расходом топлива.

 

    3.3. Расчет потребности  судна в пресной воде, выбор  марки и описание характеристик  водоопреснительной установки с  учетом требований Морского Регистра.

Большинство транспортных судов дальнего плавания оснащено опреснительными установками, обеспечивающими все потребности  судна в пресной воде. Для проекта  можно использовать ОУ прототипного судна с описанием её характеристик, если они не известны, то производительность этих установок при 10…12 ч работы  в сутки можно определить по формуле:

                               G_ОУ = 2 + 0,003×N_е,  т/сут.                                    (3.8)

 

 

Для увеличения экономичности СЭУ следует  выбирать утилизационные опреснительные установки, работающие на теплоте охлаждающей  пресной или забортной воды ГД. Характеристики ОУ представлены ниже согласно выбранного типа.

Марка установки	Производительность, т/сут	Расход воды, м3/ч	Производительность, т/сут	Расход воды, м3/ч	Расход охлаж-дающей воды, м3/ч	Масса, т	Габариты,   м
	при температуре  греющей воды на входе в испаритель						Высота	Ширина	Длина
	800 (СОД)
Д-1	2,5			10,0	10,0	-	1,6	1,25	0,95

4. Устройство систем СЭУ.

          4.1. Система охлаждения. Система охлаждения пресной воды. Расчет расхода пресной воды, поверхности теплообмена водо-водяного холодильника, объема расширительного бачка. КИП. Требования Морского Регистра. Система охлаждения забортной воды. Расчет расхода забортной воды. КИП.

Направлением  модернизации СОПВ может быть увеличение температуры охлаждающей пресной  воды –  t_пв, которое обеспечивает:

• уменьшение термического напряжения втулок и крышек цилиндров (t_1пв ³ 55 °С);
• внутреннего кпд h_i из-за уменьшения коэффициента наполнения, периода задержки воспламенения, скорости возрастания давления;
• увеличение механического кпд h_м  из-за снижения вязкости масла;
• снижение износа деталей трения, т.е. в целом h_e увеличивается;
• уменьшение нагара и лакообразования;
• уменьшение доли отвода низкопотенциальной теплоты с охлаждающей водой (при увеличении t_2пв с 80 до 130 °С - q_ц уменьшается в 2 раза) и увеличение доли отвода высокопотенциальной теплоты с выхлопными газами, т.е. увеличивается эффективность СГУТ;
• уменьшается  теплопередающей поверхности F_ВВХ.
• Обрастание трубопроводов забортной воды балянусами, двухстворчатыми моллюсками, полихетами, гидроидами, мшанкой, оболочниками, морскими уточками (в океане) зависит от их конструкционно-эксплуатационных характеристик и параметров забортной воды (таблица 4.4). В прибрежной зоне Черного моря обрастание больше, чем в тропической зоне Индийского океана (перекрытие до 60…80 % сечения труб). Обрастание происходит при W_зв = 0…1,3 м/с, причем оно резко затухает при скорости забортной воды W_зв > 0,25…0,5 м/с (максимальное обрастание при W_зв = 0,05…0,2 м/с, с резким затуханием при W_зв = 0,35…0,5 м/с). При W_зв =1 м/с в океане обрастание отсутствует. 
• Коррозия – химическое и электрохимическое разрушение металлов.
• Контактная коррозия – разрушение металлов контактными токами из-за различных электрохимических потенциалов.
• Самой надежной защитой является изоляционные покрытия (прокладки, втулки, герметики, резина), введение ингибиторов и электрохимическая защита - протекторами из Zn, Al, Mg – ЦП1, ЦП2, АП2, АП3, АП4, МП1 (с тщательной зачисткой контактной поверхности), с заменой протектора после изнашивания на 50 %.