Проектирование СЭУ

Эрозионно-коррозийный  износ значительно снижается с уменьшением W_зв, поэтому  необходимо ограничение W_зв в трубопроводах:

  - красномедных МЗр с 1,2 м/с;

- МНЖ5-1 с 3 м/с;

 - МНЖц 6-1,5-1-1 с 4…5 м/с.

Требования  Морского Регистра судоходства [10] к  системам охлаждения:

–  необходимость подогрева ГД теплой пресной водой ДГ или в специальных  подогревателях;

• допускается установка расширительного бачка для группы двигателей;
• резервирование НПВ, можно осуществлять совместно с НЗВ при

      обеспечении несмешения  пресной и забортной воды;

• поршни охлаждаются автономно двумя НПВ (или другими жидкостями);
• форсунки охлаждаются автономно двумя НПВ (или маслом);

–   допускается объединение  СОПВ ГД и ВД

 запрещается использовать  НЗВ для осушения трюмов и  перекачки балластной воды,  кроме  аварийного осушения МКО, для   чего в системе делается специальный  приемник.

Проектирование  системы охлаждения пресной воды. СОПВ отличается большей сложностью, особенно у МОД  Зульцер, МАН: кроме охлаждения цилиндров и крышек – охлаждение поршней и форсунок; у СОД  СЕМТ Пилстик и Зульцер – форсунок:

I вариант – цилиндры ГД и ДГ охлаждаются ГНПВ, ДГ на стоянке – стояночным НПВ с возможностью прогрева ГД;

II вариант – автономно ГД и ДГ с общим ВВХ;

III вариант – полностью автономные СОПВ ГД и ДГ (рисунок 4.9).

Наибольшей  эксплуатационной надежностью и  простотой комплекса обладает 1 вариант  – 1 ГНПВ (1+1 рез), 1 стояночный НПВ, (1…2), ВВХ, термостат, расширительный бачок (V = 0,14…0,28 л/кВт), который соединяется с двигателем дренажной и компенсационной трубками и ОУ.

1 – расширительная  цистерна; 2 – ГНПВ; 3 –ГНПВ;  4 –  стояночный НПВ; 5 – ОУ; 6 – ДГ; 7 – терморегулятор; 8 – ВВХ; 9 –  ГД

 

Рисунок 4.8 – Структурная схема объединенной системы

охлаждения  пресной водой цилиндров ГД и  ДГ

Расширительный  бачок рассчитывается по формуле (V = 0,14…0,28 л/кВт)

 

 

Количество  теплоты, отбираемое водой внутреннего контура от

охлаждаемых деталей двигателя, кДж/ч

   

 

 

Подача насоса внутреннего контура определяется по формуле

 

 

 

 

Подача насоса забортной воды, прокачиваемой через холодильник для

охлаждения воды внутреннего  контура, определяется по аналогичному вы-

ражению, что  и подача насоса внутреннего контура

 

 

 

 

Поверочные  расчеты площади теплообмена  ВВХ можно произвести по формуле:  

                                 ,м²

 

 

 

 

Контрольно-измерительные  приборы должны обеспечить замеры: температуры забортной воды на входе  и выходе из  СО; температуры пресной  воды до и после двигателей; давления забортной и пресной воды после  насосов.

4.2. Система сжатого воздуха. Требования Морского Регистра. Расчет емкости запасов и производительности компрессора. Обеспечение оживления СЭУ. КИП.

Система сжатого воздуха (ССжВ) предназначена  для подготовки, хранения и подачи к потребителям сжатого воздуха (с различными давлениями, степенями  очистки и осушения): в качестве пускового на ГД и ДГ, на тифоны, на хознужды, в САУ и т.д.

Требования  Морского Регистра судоходства [10]:

• запас сжатого воздуха должен обеспечить 12 пусков (попеременно вперед, назад) реверсивного ГД, 6 пусков нереверсивного ГД и 3 пуска наибольшего ДГ;
• запас сжатого воздуха для ГД должен храниться не менее, чем в двух баллонах, расположенных по разным бортам (разрешается отбор сжатого воздуха на хознужды и тифон из одного баллона),  и в одном-двух баллонах для ДГ емкостью 0,2 … 0,5 м³;
• должно быть установлено два главных компрессора (ГК), которые  должны заполнить баллоны от Р_min до рабочего давления (Р_р) за 1 час;
• должен быть установлен первичный (аварийный) компрессор с ручным, дизельным или электрическим (от АДГ) приводом для наполнения баллонов пуска ДГ;
• должны быть установлены водомаслоотделители, арматура, КИП.

При больших N_e  ГД в ССжВ часто устанавливается подкачивающий компрессор V = 24…30 м³/ч, работающий непрерывно (нет больших провалов напряжения при пуске главных компрессоров и сохраняется их ресурс). Иногда выполняется ССжВ низкого давления с компрессорами, баллонами, КИП, т.к. для тифона нужно Р = 0,8…2,5 МПа, для хознужд Р = 0,3…0,5 МПа, в то время как для ГД и ДГ необходимо Р_Р = 2.5…3 МПа (6…7,5 МПа для ВОД).

ССжВ  для ГД с СОД отличается увеличенным  количеством главных компрессоров (без подкачивающего компрессора), производительностью

V = 48,6åV_ц + 38, м³/ч.

 

 

Баллоны – цельнотянутые, стальные при емкости V £ 0,8 м³ – с одной горловиной; при длине больше 2,5 м и V > 0,8 м³ – с двумя горловинами и коллекторного типа. Клапанные коробки баллонов включают расходный, заполнения, продувания, манометрический и предохранительный клапаны.

             Суммарный объем цилиндров двигателя  , м³,         (4.1)       

 

 

 

где D, S  – диаметр и ход поршня ДВС в метрах; i – количество цилиндров.

Удельный  расход сжатого воздуха на 1 м³ V_ц при пуске холодного дизеля    V = 6...8 м³. Запас воздуха: V₀=Z×V×åV_ц, м³,  где Z – число пусков ГД.  

 

  

Суммарный объем баллонов .                            (4.2)

 

 

 

Р₀ = 0,1 МПа, P_min = 0,1...0,15 МПа, если не оговорено (для ВОД

            P_min = 2,5 МПа).

Трубопроводы  прокладываются с уклоном к баллонам.

КИП должен обеспечивать замеры давления: после компрессоров, в баллонах, перед ГД и ДГ, после дросселя отбора на хознужды (рисунок 4.1).

Модернизация  ССжВ может проводится:

• уменьшением числа баллонов ГД до двух;
• установкой компрессора низкого давления для хознужд 

   V = 100…120 м³/ч;

• унификацией главного и подкачивающего компрессоров по ЦПГ (разное число цилиндров), и низкого давления с первой ступенью главного компрессора;
• охлаждением компрессоров из общей системы охлаждения забортной воды;
• заменой воздушного пуска на электрический – стартерный.

 

5. Расчет энергетических запасов  тяжелого и легкого топлива,  масла и пресной  воды и  определение емкости диптанков  тяжелого топлива и цистерн  двойного  дна легкого топлива,  вкладных цистерн масла и пресной  воды.

Запасы  топлива для ГД определяются по формуле:

                    

, т,                            (5.1)

 

 

где – ходовое время, сутки; К_М = 1,1…1,2 – коэффициент морского запаса.

Современные  ГД, в основном, работают на тяжелом  топливе.

Запас тяжелого топлива составит: , где К_Т = 0,85…0,95.

 

 

Запас легкого топлива для пуска, остановки  ГД и маневров составит:

                                           

, т.                                     (5.2)

 

 

Запас легкого топлива для ДГ составит:

(5.3)

где q – коэффициент увеличения расхода топлива с уменьшением загрузки ДГ;

            кпд генератора h_г = 0,93; потери в сети h_с = 0,97;

К3	0,8	0,7	0,6	0,5
q	1,02	1,04	1,06	1,1

         – стояночное время с грузовыми операциями, сут.;

 

 

 

          G_Г – грузоподъемность судна, т;  для танкеров 2 сут.;

          m – средняя производительность грузовых работ для сухогрузов:

• универсальные сухогрузы  – 50…60 т/ч;
• контейнеровозы:

              с двадцатифутовыми контейнерами  – 700…1600, т/ч;

              с сорокафутовыми контейнерами  – 1000…2400, т/ч;

• лихтеровозы с баржами Д = 375 т – 1500, т/ч; Д = 850 т  – 3000, т/ч;
• рудовозы – 4000…5000, т/ч;
• ролкеры – 400…500, т/ч;

        – стоянка без грузовых операций ("глухая"),  1…3 сут.;

– средневзвешенный удельный эффективный  расход топлива ДГ,

                работающими в режиме, г/(кВт×ч).

Расход  тяжелого топлива на вспомогательные  котлы:

    т,  (5.4)

где и – номинальные расход топлива, кг/ч, и паропроизводительность, т/ч, по Приложению Е;

, Д_Х1 – соответственно ходовое время и расход пара на ходо-

                   вом режиме танкера без подогрева  груза и мойки танков;

=2…3 суток, Д_Х2 = Д_ВК + Д_ПГиМТ – соответственно ходовое время и расход пара на ходовом режиме с мойкой танков и подогревом груза (только для танкеров и нефтерудовозов);

Д_СТГ = Д_ВК + Д_ГН – расход пара на стояночном режиме для танкеров и

                         нефтерудовозов,

                     для с/г можно ориентировочно  принять Д_СТГ = 0,5×Д_ВК;

Д_СТ = (0,3…0,4)×Д_ВК – расход пара на стоянке без грузовых операций.

Запас тяжелого топлива:  ;                                  (5.5)

 

  емкость диптанков:  , м³.                      (5.6)

 

 

 

Запас легкого топлива:   ,   т                                      (5.7)

 

 

Ёмкость цистерн лёгкого топлива:   , м³ ,        (5.8)

 

 

 

где    = 0,93…0,97 т/м³,   = 0,83…0,86 т/м³ – плотность, соответственно  тяжелого и легкого топлив при 20°С;

К₁ = 1,02…1,05 – коэффициент загромождения отсека;

К₂ = 1,03…1,05 – коэффициент "мертвого запаса".

Запас смазочного масла можно приближенно  принять по запасу топлива G_М = (0,02…0,06)×(G_Т + G_Л), т.

 

 

Масло размещается в цистернах вне  двойного дна и во вкладных цистернах  двойного дна. Необходимо помнить, что  запас масла различается по сортам для ГД, ДГ, ГТН, компрессоров и других судовых механизмов.

   Запас пресной и питательной  воды для судов, оснащенных  опреснительными установками, определяется  Морским Регистром как аварийная  замена воды во всех механизмах  и системах СЭУ:

N_e×0,7×10^-3

1,4×10^-3

0,4×10^-3

0,75×10^-3

×2,5×10^-3

__________________________

, т.                                                         (5.9)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Расположение главных двигателей, передач, генераторов, котлов, опреснительных  установок и цистерн энергетических  запасов в машинно-котельном отделении  (на 2 листах формата А1 или А2). Укрупненный расчет массы и  центра массы СЭУ.

6.1. Расположение  оборудования СЭУ в машинно-котельном отделении

Расположение  МКО по длине судна, длина МКО  и схема пропульсивного комплекса  уже выбраны в 1 и 2 разделах  проекта. В последующем разделе определены массо-габаритные характеристики основного энергетического оборудования.

В 6 разделе проекта выполняются 2 чертежа ”Расположение механизмов и оборудования в МКО ” в масштабе 1:25 или 1:50 на листах формата А1, которые могут дальше использоваться в последующем курсовом и дипломном проектировании с перечнем элементов.

6.2 Расчет  массы и центра массы СЭУ

Разработка  расположения главных и вспомогательных  механизмов и аппаратов в МКО  и укрупнённый расчёт массы и  центра массы СЭУ также производится в шестом разделе КП.

По  расположению оборудования в МКО  рассчитывают центр его массы. Координату −Х измеряют от носовой переборки МКО, +Y – от ДП на правый борт, −Y – от ДП на левый борт, Z – от ОП. Центр массы рассчитывают табличным методом, таблица 6.1.

Таблица 6.1 – Расчет центра массы