РАСЧЕТ СИСТЕМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ
Для обеспечения нормальной работы двигатели (главные и вспомогательные) и котельная установка СЕУ оборудуются системами: топливной, масляной, водяного охлаждения, сжатого воздуха и газовыпуска. Каждая система может быть подразделена на две части: непосредственно связанную с двигателями и судовую.
Топливная система СЭУ предназначена для приёма, перекачивания, хранения, подготовки к использованию (очистки, подогрева высоковязкого топлива) и транспортировки топлива к потребителям. Она состоит из цистерн, топливоперекачивающих насосов, оборудования для подготовки топлива к использованию (фильтров, сепараторов, подогревателей) и систем трубопроводов с арматурой и контрольно-измерительными приборами (КИП).
При использовании на судах тяжелого топлива применяется двухтопливная система. Пуск двигателя из холодного состояния осуществляется на дизельном топливе с переключением на моторное (тяжелое) топливо после прогрева двигателя. На странице 19 приведена схема двухтопливной системы двигателя.
Вместимость цистерн, м3:
- запасных тяжелого топлива
м3
- коэффициент ходового времени, для танкеров = 0,5
- коэффициент использования автономного котла = 
- плотность топлива, для моторного = 930 кг/м3
- продолжительность автономного плавания, ч.
- запасных дизельного топлива
для дизельного топлива 860 кг/м3
- расходных (расходно-отстойных) для главных двигателей
|
|
|
м3
- расходных для вспомогательных двигателей
м3
- расходных для вспомогательных автономных котлов
м3
- сточной
м3
- суммарная мощность всех дизелей СЭУ, кВт
- аварийного запаса топлива
м3
1,1 – коэффициент, учитывающий “мертвый” запас топлива
8, 12, 4, 24 – регламентируемая продолжительность потребления топлива из соответствующих цистерн, ч.
Для перекачки топлива из запасных цистерн в расходные должны быть предусмотрены топливоперекачивающий насос с механическим приводом и резервный ручной насос. При наличии сепаратора топлива в качестве резервного изредка используется насос сепаратора. На судах с суточным расходом топлива менее 1т допускается устанавливать один ручной насос.
В соответствии с требованиями Правил Речного Регистра РФ подача 
насоса для перекачивания топлива из запасных цистерн в расходные определяется:
м3/ч
м3/ч
м3/ч
ч. – время заполнения расходной (расходно-отстойной) цистерны
Производительность сепаратора 
определяется из условия очистки суточной потребности топлива за 8 
12 ч:
м3/ч
, 
- плотности моторного и дизельного топлив соответственно.
Поверхность теплопередачи подогревателя топлива определяется:
|
|
|
м3
- требуемое повышение температуры топлива, 
- общий коэффициент теплопередачи от воды к топливу, кВт/(м2К)
- среднелогарифмическая разность температур для противоточных топливоподогревателей,
= 10 и 
= 25 - разность температур горячей воды и топлива на
входе и выходе из подогревателя.
кДж/(кг∙К) – теплоемкость топлива
Выбор насоса производится по таблице в приложении 18. Выбираем насос для главного двигателя марки ШФ8-25-5,8/4Б-12, производительностью 5,8 м3/ч, номинальной мощностью 1,4 кВт, тип электродвигателя 2ДМШМ112S4, мощностью 2,2 кВт, работает на переменном токе, cosφ = 0,8. Насос для вспомогательного двигателя марки ШФ2-25-1,4/16Б-12, с подачей 0,5 м3/ч, номинальной мощностью 1,4 кВт, тип электродвигателя 2ДМШМ112S4, мощностью 2,2 кВт, работает на переменном токе, cosφ = 0,8. Насос автономного котла марки ШФ8-25-0,8 /16Б-12, с подачей 0,8 м3/ч, номинальной мощностью 0,9 кВт, тип электродвигателя 2ДМШМ112SA6, работает на переменном токе, cosφ = 0,64
Выбор сепаратора производится по таблице в приложении 16. Выбираем сепаратор марки СЦ-1,5-4М, производительностью 1,5 м3/ч, электродвигатель - АОМ42-4Щ2, мощностью 3,2 кВт.
Масляная система предназначена для приёма, хранения, очистки и подачи масла к потребителям. В её состав входят: цистерны, маслоперекачивающие насосы, оборудование для очистки (фильтры, сепараторы), подогреватели и система трубопроводов с арматурой и КИП. Масло используется для смазки трущихся деталей главных и вспомогательных механизмов, а также для отвода тепла, выделяющегося при трении, для охлаждения поршней двигателей, для питания систем автоматического регулирования. Каждый двигатель должен иметь независимую масляную систему.
|
|
|
Принципиальная схема масляной установки показана на странице 22. Масло в запасную цистерну 11 принимается с главной палубы (с двух бортов), где размещаются наливные палубные втулки 10. К трубопроводу, выходящему из запасной цистерны, подключены всасывающие магистрали резервного масляного насоса 12 и насоса 13 с ручным приводом. Всасывающие магистрали насосов 12 и 13 через систему трубопроводов и вентилей могут подключаться к трубопроводам цистерны сепарированного масла 14, сточной 20, маслосборников 2 циркуляционной смазочной системы главных дизелей, картеров главных 1 и вспомогательных дизелей 8. Нагнетательные магистрали насосов 12 и 13 через систему трубопроводов и вентилей позволяют раздельно подавать масло в маслосборники 2, в картеры вспомогательных дизелей 8, в нагнетательную магистраль циркуляционного насоса 4, отстойную 15 и сточную 20 цистерны, к упорным подшипникам 22 и при необходимости через палубные втулки 9 на главную палубу для выдачи на берег или другим судам.
|
|
|
Главные дизели 1 имеют циркуляционную смазочную цистерну с “сухим” картером. Масло из картера дизеля отсасывается насосом 3 и подается в маслосборник 2, откуда циркуляционным насосом 4 направляется в фильтр грубой очистки 5 и далее через терморегулятор 6, холодильник 7 или в обход него в главную распределительную магистраль дизеля на смазку и охлаждение узлов последнего.
В случае выхода из строя одного из насосов 3 или 4 включается резервный насос 12.
Вместимость цистерн определяется:
- запасных
м3
и 
- удельные эффективные расходы масла главного и
вспомогательного двигателей, кг/(кВт×ч)
- удельная масса масла в сточных цистернах или картерах дизелей,
для тихоходных = 2,7 кг/кВт
= 900 кг/м3 – плотность масла
- циркуляционных (маслосборников) главных двигателей
м3
- циркуляционных (маслосборников) вспомогательных двигателей, для них
как для быстроходных дизелей
м3
- расходных (или сепарированного масла)
м3
м3
- сточных и отстойных
м3
Подачи насосов, м3/ч:
- резервного циркуляционного
м3/ч
СМ – теплоёмкость масла, принимаемая 2÷2,2 кДж/(кг×К);
DtМ – разность температур масла на входе и выходе из дизеля, принимаемая равной 6÷12 °С
- маслоперекачивающего (для заполнения расходных цистерн)
м3/ч
м3/ч
Производительность сепаратора QСМ определяется из условия обеспечения необходимой кратности очистки масла:
м3/ч
- кратность очистки масла
åVЦМ – суммарная вместимость маслосборников главных и вспомогательных двигателей, м3
tС = 8÷12 ч. – время работы сепаратора в сутки
Выбираем два маслоперекачивающих насоса марки ШФ2-25-1,4/16Б-12, с подачей 1,4 м3/ч, мощностью 1,4 кВт, тип электродвигателя 2ДМШ112S4, мощностью 2,2 кВт, работает на переменном токе, cosφ = 0,8. Один резервный циркуляционный насос марки Н1В50/5-25/5К-Рп, с подачей 25 м3/ч, тип электродвигателя 4А160S6, работает на переменном токе, cosφ = 0,86.
Выбираем сепаратор марки НСМ-2, производительностью 0,5 м3/ч, мощностью 2,2 кВт.
Система водяного охлаждения предназначена для отвода теплоты от втулок цилиндров, крышек цилиндров, смазочного масла, газовыпускного коллектора у крупных дизелей без наддува и других механизмов энергетической установки.
В дизельных установках система водяного охлаждения, как правило, двухконтурная. Вода внутреннего контура охлаждает двигатели, а в открытом внешнем контуре через водяной и масляный охладители (холодильники) прокачивается забортная вода. Циркуляция воды в системе охлаждения осуществляется обычно центробежными насосами.
Принципиальная схема системы охлаждения показана на странице 25. Вода внутреннего контура насосом 26, навешенным на дизель 28, по распределительной трубе 27 подается в зарубашечное пространство дизеля и турбокомпрессора 29. Нагретая вода направляется из дизеля и турбокомпрессора в терморегулятор 8, который в зависимости от температуры воды распределяет ее поток в холодильник 9 и на перепуск. После водяного холодильника оба потока смешиваются и поступают во всасывающую магистраль насоса 27. Наиболее высоко расположенные на турбокомпрессоре и дизеле участки трубопровода внутреннего контура соединены трубами 1, 2 с расширительной цистерной 3, которая сообщается с атмосферой. Расширительная цистерна обеспечивает по трубопроводу 6 отвод паров воды и воздуха из системы водяного охлаждения, по трубопроводам 5 и 4 – пополнение воды во внутреннем контуре и ее слив при переполнении цистерны.
Прием забортной воды осуществляется через днищевой и бортовой кингстоны, расположенные в ящиках забортной воды 20, 16, соединенных трубопроводом. Забортная вода через фильтр 19 подается насосом внешнего контура 25, навешенным на дизель последовательно в холодильники надувочного воздуха 12, масла 10 и охлаждающей воды внутреннего контура 9, а затем по трубе 7 сливается за борт или по трубе 15 – в ящик забортной воды. В трубопроводе 23 циркулирует масло смазочной системы дизеля, а трубопроводе 13 – надувочный воздух. Забортной водой охлаждаются компрессоры 11. По трубопроводу 30 вода поступает на охлаждение подшипников валопровода, смазку дейдвудной трубы.
В случае выхода из строя насоса внутреннего контура 26 забортная вода насосом 25 будет подаваться ко всем потребителям и через трехходовой клапан по трубе 24 – в распределительную трубу 27. Из дизеля по трубе 7 вода направляется за борт или в ящик забортной воды.
Вспомогательный дизель имеет независимую систему водяного охлаждения и отдельную расширительную цистерну. Забортная вода к нему подводится по трубопроводу 17. Трубопровод 18 служит для подачи воды в систему водоснабжения судна.
В качестве резервного может быть использован насос, который подает воду по трубопроводу 21.
Подача насосов:
- внутреннего контура
м3/ч
м3/ч
- внешнего контура
м3/ч
м3/ч
атв = 
– доля теплоты, отводимая водой для тихоходных ДВС
атм = 0,08 – доля теплоты, отводимая маслом
Св = 4,19 кДж/(кг×К) и Са = 3,98 кДж/(кг×К) – теплоемкости пресной воды
внутреннего контура и забортной воды внешнего контура.
rв = 1000 кг/м3 и rа = 1020 кг/м3 – плотности воды внутреннего контура и
забортной воды соответственно.
Dtв = 
и Dtа = 
- разности температур во внутреннем контуре на
выходе и входе в дизель и во внешнем контуре на выходе и входе в
холодильник.
В целях унификации 
м3/ч; 
м3/ч;
Поверхность охлаждения водяного холодильника:
м2
м2
kТВ = 
кВт/(м2×К) коэффициент теплопередачи от воды к воде для пластинчатых холодильников.
- среднелогарифмическая разность температур для противоточных холодильников.
tВ`= 
и tВ``= 
- температуры воды во внутреннем контуре на выходе из дизеля и холодильника.
tа`= 
и tа``= 
- температура забортной воды на входе и выходе из водяного холодильника.
Выбираем насосы:
- для системы охлаждения главного двигателя - марки НЦВ 40/20 с подачей 40 м3/ч; тип электродвигателя – П32М, мощностью 4,2 кВт, работает на переменном токе.
- для системы охлаждения вспомогательного двигателя – марки НЦС-3 с подачей 8 м3/ч; тип электродвигателя – АО2-32-2, мощностью 4 кВт.
Система сжатого воздуха предназначена для обеспечения пуска главных и вспомогательных двигателей, подачи звукового сигнала, подпитки пневмоцистерн и работы пневматических систем автоматического регулирования и управления. В её состав входят компрессоры, пусковые и тифонные баллоны, баллоны для технологических и хозяйственных нужд и система трубопроводов с арматурой и КИП. Принципиальная схема системы сжатого воздуха показана на странице 28.
Вместимость баллонов:
- пусковых
м3
м3
= 
м3/м3 - удельный расход свободного воздуха на 1 м3 объема
цилиндра дизелей при пуске.
м3 – рабочий объем цилиндра.
м3
Пр = 12 – число последовательных пусков и реверсов двигателя, для
реверсивного двигателя.
Пр = 6 – для нереверсивного двигателя.
pо = 0,098 МПа – давление окружающей среды
pб1 = 
МПа и pб2 = 
МПа – начальное давление воздуха в баллоне после его заполнения и нижний его предел, при котором еще возможен пуск двигателя.
- для тифона
м3
kн = 0,128 – коэффициент насыщения сигналами
м3/мин – расход тифоном свободного воздуха
и 
- начальное давление воздуха в баллоне после его заполнения и нижний его предел, при котором еще возможна подача сигнала
мин – продолжительность подачи сигнала.
По Правилам Речного Регистра РФ число пусковых баллонов 
должно быть не менее двух для каждого главного двигателя и одного – для вспомогательного двигателя, где Vб - ёмкость пускового баллона по ГОСТ 9731-79 или ГОСТ 999-73, баллоны нужной емкости – приложение 14.
м3
м3
Выбираем баллоны для главных двигателей объёмом, 0,25 м3, рабочее давление 3 МПа, габариты – 465х1635х221 (длина, мм., ширина, мм., масса, кг.). Для вспомогательных двигателей объемом 0,08 м3, рабочее давление 3 МПа, габариты – 377х1020х110.
Подача компрессора:
м3/ч
Выбираю компрессор марки 22К-45/32 с подачей 45 м3/ч, давление нагнетания 3,1 МПа, мощность приводного электродвигателя 10,2 кВт, масса 700 кг.
Сжатый воздух, в ходовом и стояночном режиме от компрессора 22К-45/32, подается через маслоотделитель 2 в четырнадцать баллонов, один из которых (позиция 5) на 80 л, шесть (две группы по три баллона 1) по 250 л и три (позиция 3) по 40 л. Для пуска главных двигателей используются все группы баллонов 1 по 250 л, поставляемых с двигателями, баллон 5 на 80 л. Служит для подачи воздуха к тифону, к пневмоцистернам, пневмоустройствам утилизационных котлов и т.д. Наполнение его производится от компрессора или от одной из групп баллонов 1 по 250 л. Баллоны 3 предназначены для пуска вспомогательных двигателей. Шесть баллонов 1 и три баллона 3 наполняются воздухом давлением 3 МПа, один баллон 5 для тифона наполняется воздухом давлением 3 МПа через редукционный клапан 6. Из магистрали тифона воздух редуцируется до 0,25 МПа и подается к пневмоцистернам и на хозяйственные нужды.
Система газовыпуска предназначена для отвода в атмосферу выпускных газов от главного и вспомогательного двигателей, котлов и камбуза.
В состав газовыпускной системы входят газовыпускные трубы на каждый главный и вспомогательный двигатель и автономный котёл, компенсаторы, изоляция, глушители и искрогасители.
Площадь сечения газовыпускных трубопроводов FТ определяется:
м2
м2
м2
и 
- коэффициент избытка воздуха для сгорания для мало и среднеоборотных дизелей и автономных котлов соответственно.
L0 = 14,3 кг – теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1кг топлива
R = 0,287 кДж/(кг∙К) – газовая постоянная продуктов сгорания
Т = 537÷773К и Т = 423÷573К – температура выпускных газов за дизелями и автономными котлами соответственно
VГ – допустимая скорость движения газов в трубопроводе, принимаемая равной для четырёхтактных дизелей 30-45 м/с, для автономных котлов – 20-25 м/с;
р = (1,03÷1,04)∙100 кПа – допустимое давление в трубопроводе
Диаметры трубопроводов:
м
м
м
Дата добавления: 2018-09-23; просмотров: 229; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!