Разработка проекта модернизации энергетической установки судового буксира для повышения его тягового усилия, замена двигателей на более экономичные. Выбор энергетической и котельной установки, комплектация электростанции: дизель–генераторы, компрессоры.
При низкой оригинальности работы "Проект модернизации энергетической установки буксирного судна с целью повышения его тягового усилия", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Судовая энергетическая установка состоит из комплекса оборудования (тепловых двигателей, механизмов, аппаратов, магистралей, систем), предназначенного для преобразования энергии топлива в механическую, электрическую и тепловую энергию и транспортировки ее потребителям. Соответственно после замены главных двигателей необходимо рассчитать и выбрать из каталогов необходимые котлы, дизель - генераторы, компрессоры , насосы и другое судовое оборудование. Qн и Qнb - низшая удельная теплота сгорания топлива, применяемая главным и вспомогательным двигателями, КДЖ/кг; Для повышения энергетической эффективности установок могут предусматриваться: - замена главных и вспомогательных двигателей на дизели с более низкими удельными расходами топлива и масла; Количество теплоты Qг в КДЖ/ч, которое отводится от двигателя выпускными газами и может быть использовано в утилизационном котле, определяется по формуле: КДЖ/ч где qг - удельная масса выпускных газов, принимаемая равной для четырехтактных дизелей 6…7 кг/(КВТ?ч);В результате расчетов был разработан проект модернизации энергетической установки буксира 749Б. Для повышения тягового усилия судна на 10% пришлось заменить гл.двигатель 8НВД48 на 6ЧРН 36/45 в результате получили характеристики лучше чем у оригинала т.е.: расход топлива был 0,233 кг/КВТ·ч,с новым двигателем-0,225 кг/КВТ·ч.
План
Содержание
Введение
Анализ показателей судна и его энергетической эффективности
Обоснование выбора главной энергетической установки
Расчет вспомогательной котельной установки
Расчет систем энергетической установки
Комплектация судовой электростанции
Проектирование судового валопровода
Сопоставление показателей энергетических установок судна и проекта
Выводы
Библиографический список
Введение
Судовая энергетическая установка состоит из комплекса оборудования (тепловых двигателей, механизмов, аппаратов, магистралей, систем), предназначенного для преобразования энергии топлива в механическую, электрическую и тепловую энергию и транспортировки ее потребителям.
Указанные виды энергии обеспечивают: движение судна с заданной скоростью; безопасность и надежность плавания; работу механизмов машинного помещения, палубных механизмов и устройств; электрическое освещение; действие средств судовождения, управления механизмами, сигнализации и автоматики; общесудовые и бытовые нужды экипажа и пассажиров; выполнение различных производственных операций на транспортных судах, судах технического флота и специального назначения (грузовые операции, перекачка жидких грузов, выемка грунта и т.д.)
В курсовом проекте нужно разработать проект модернизации энергетической установки буксирного судна с целью повышения его тягового усилия на 10%
Для этого необходимо заменить главные двигатели с более экономичными показателями, такими как расход топлива и масла. Соответственно после замены главных двигателей необходимо рассчитать и выбрать из каталогов необходимые котлы, дизель - генераторы, компрессоры , насосы и другое судовое оборудование.
После всех расчетов необходимо сравнить проекты до модернизации и после, и сделать заключение о правильности принятых в курсовой работе решений.
1. Анализ показателей судна и его энергетической установки
Таблица 1
Характеристика судна пр.749Б
№ п.п. Параметры, единицы измерения Численные значения
1 Класс 0
2 Размеры корпуса, м: длина ширина высота борт 39,6 9,0 3,5
3 Водоизмещение, т 497
4 Мощность, КВТ 986
5 Осадка, м 2,2
6 Скорость с составом, км/ч 12
7 Скорость порожнем , км/ч 21
8 Тяговое усилие, КН 118
9 Число мест для экипажа 21
11 Автономность, сут. 15
11 Тип движителя ГВН
10 Количество движителей 2
11 Диаметр винта, м
12 Сухая масса СЭУ, т 77,961
13 Габариты машинного отделения, м: длина ширина площадь, м2 13,2 6,8 89,76
Таблица 2
Характеристика основных элементов ЭУ судна пр.749Б
№ п.п. Элементы ЭУ и их параметры, единицы измерения Численные значения
1 Главные двигатели: Количество Марка Номинальная эффективная мощность, КВТ Номин. частота вращ. колен. вала, мин-1 Род топлива Удельный эффективный расход, кг/КВТ?ч: топлива масла 1 8НВД48 493 350 диз. 0,233 0,0026
2 Главная передача мощности: Тип Передаточное отношение прямая
3 Судовая электростанция: Количество дизель-генераторов Марка дизель-генераторов Номинальная эффективная мощность, КВТ Номин. частота вращ. колен. вала, мин-1 Удельный эффективный расход топлива, кг/КВТ?ч Марка валогенератора Количество и их номинальная мощность, КВТ 2 ДГ-501-1 58,8 1500 0,269 ДГС-91-4 30
4 Котельная установка: Марка автономного котла (тип) Количество Тепло (паро) производительность, КДЖ/ч (кг/ч) Расход топлива, кг/ч Марка утилизационного котла Количество Тепло (паро) производительность, КДЖ/ч (кг/ч) КОАВ-6 1 (150) 15 КУП-15/5 2 (200)
На основании данных табл.1 и 2 выполняется расчет показателей установки судна (табл.3): - эффективная мощность главной ЭУ, КВТ:
где x и Ре - количество и номинальная эффективная мощность главного двигателя СЭУ в КВТ;
- эноргооснащенность судна:
где Q - водоизмещение судна в полном грузу, т;
- энергонасыщенности по отношению к: длине машинного отделения (МО):
площади МО:
где Рв - мощность вспомогательных двигателей СЭУ, КВТ;
LMO и SMO - длина в м. и площадь МО в м2;
- энергоемкость работы судна:
где Мп=10Rt для буксиров-толкачей, ГДЕRT-тяговое усилие, Кн;
V - скорость судна в полном грузу(с составом), км/ч;
- удельная масса ЭУ, кг/КВТ:
где GMO - сухая масса энергетической установки, т;
- абсолютный коэффициент полезного действия (КПД) установки:
где Qt - теплота, затрачиваемая на технологические нужды, которые определяются условиями транспортировки груза, КДЖ/ч;
Ву и Qн - общий расход топлива на СЭУ в кг/ч и его низшая удельная теплота сгорания в КДЖ/кг;
- эффективное КПД установки:
где Рв и Peb - мощность валогенератора и дизель-генератора, КВТ;
be и beb - удельные эффективные расходы топлива главного и вспомогательного двигателей, кг/(КВТ?ч);
Qн и Qнb - низшая удельная теплота сгорания топлива, применяемая главным и вспомогательным двигателями, КДЖ/кг;
hk=0,75-0,85 - КПД вспомогательного автономного котла;
xb, xk, хв, ху и хд - количество дизель-генераторов, автономных котлов, валогенераторов, утилизационных котлов и других устройств, использующих теплоту отработавших газов и охлаждающей воды;
Qk, Qy и Qдр - теплопроизводительность вспомогательного автономного, утилизационного котла и других механизмов и устройств, использующих теплоту отработавших газов и охлаждающей воды, КДЖ/ч;
- КПД судового (пропульсивного) комплекса:
где he - эффективный КПД главного двигателя;
hп - КПД главной передачи установки, принимаемой равной для прямой передачи 0,98-0,99;
hв и hпр - КПД валопровода ( =0,98-0,99) и пропульсивный КПД движителя (hпр=0,5-0,6);
- КПД энергетического комплекса:
где heb и hг - эффективный КПД вспомогательного двигателя и КПД электрогенератора;
Вк - расход топлива автономным котлом, кг/ч.
Таблица 3
Показатели ЭУ судна пр.749Б
№ п.п. Наименование показателя, единицы измерения Численные значения
1 Эффективная мощность главной ЭУ, КВТ 986
2 Энергооснащенность, КВТ 1,98
3 Энергонасыщенность по отношению к: длине МО, КВТ/м площади МО, КВТ/м2 83,6 12,3
4 Энергоемкость работы судна, КДЖ/т?км 250,7
5 Удельная масса ЭУ, кг/КВТ 79,07
6 Эффективный КПД установки 0,32
7 Абсолютный КПД установки 0,30
8 КПД судового комплекса 0,209
9 КПД энергетического комплекса 0,38
В современных условиях совершенствование судовых энергетических установок осуществляется по следующим основным направлениям: повышение надежности и безопасности установок, улучшение их энергетической эффективности и экологической чистоты. Предметом рассмотрения курсового проекта является главным образом энергетическая эффективность СЭУ. Кроме того, в качестве целевой установки могут выступать требования об изменении скорости движения или тягового усилия. В этих случаях требуемая мощность главной энергетической установки определяется на основе гидродинамического расчета или приближено по формулам: , КВТ. где Рут и Ру - требуемая и существующая номинальная эффективная мощность главной энергетической установки судна. КВТ;
Rtt и Rt - требуемое и существующее тяговое усилие, КН;
Vt и V - требуемая и существующая скорости движения судна с составом или в полном грузу, км/ч;
Для повышения энергетической эффективности установок могут предусматриваться: - замена главных и вспомогательных двигателей на дизели с более низкими удельными расходами топлива и масла;
- замена вспомогательных утилизационных котлов на котлы большей производительности и эффективности;
- перевод главных двигателей и вспомогательных котлов на использование менее дефицитных топлив;
- использование валогенераторов;
- применение механизмов и устройств, использующих теплоту отработавших газов и охлаждающей воды: турбогенератора на судах мощностью более 1450 КВТ, опреснительных и холодильных установок на крупных пассажирских судах, установок подогрева груза на танкерах.
2. Обоснование состава главной энергетической установки
При выборе главного двигателя исходными данными являются: мощность главной энергетической установки судна, а также количество и частота вращения движителей.
Выбранные двигатели сравниваем с установленными на судне по комплексному параметру качества:
где Ко - комплексный параметр качества дизеля;
- удельная мощность дизеля, КВТ/ м3;
Ре - номинальная эффективная мощность дизеля, КВТ;
l, s и h - длина, ширина и высота дизеля в м;
pmax - максимальное значение удельной мощности среди рассматриваемых двигателей, КВТ/м3;
-удельная масса дизеля, кг/КВТ;
М - масса дизеля, кг;
mmin - минимальное значение удельной массы среди рассматриваемых двигателей, кг/КВТ;
be - удельный эффективный расход топлива дизеля, кг/КВТ?ч;
bemin - минимальное значение удельного эффективного расхода топлива среди рассматриваемых двигателей, кг/КВТ?ч;
b - удельный эффективный расход масла дизеля, кг/КВТ?ч;
bmin - минимальное значение удельного эффективного расхода масла среди рассматриваемых двигателей, кг/КВТ?ч;
r - ресурс дизеля до капитального ремонта, тыс.ч.;
rmax - максимальное значение ресурса среди рассматриваемых двигателей, тыс.ч.;
j - условный показатель рода топлива, используемого дизелем (для тяжелого топлива j=1, а для легкого (дизельного) j=0);
-стоимость дизеля;
Cmin - минимальное значение стоимости среди рассматриваемых двигателей;
ai (i=1-7) - коэффициент весомости (aai=1).
При выборе двигателей для крупных транспортных судо можно принимать а1=0,1; а2=0,12; а3=0,24; а4=0,14; а5=0,19; а6=0,14; а7=0,07)
Таблица 4
Сопоставление параметров судовых дизелей
Наименование параметра, единица измерения Марка дизеля
8NVD48 6ЧН21/21 6ЧРН36/45
Исходные данные Номин. эффект. мощность, КВТ Номин. частота вращения колен. вала, мин-1 Реверсивность Род топлива Удельн. эффект. расход топлива, кг/КВТ?ч Удельн. эффект. расход масла, кг/КВТ?ч Ресурс до кап. ремонта, тыс.ч. Габаритные размеры, м: длина ? ширина ? высота Масса, кг Расчетные данные Удельная мощность, КВТ/м3 Удельная масса, кг/КВТ Стоимость Относительные: Удельная мощность Удельная масса Удельный расход топлива Удельный расход масла Ресурс Род топлива Стоимость Комплексный показатель качества Тип главной передачи КПД судового комплекса 493 350 0 0,233 0,0026 15 6,0х1,8х2,8 23000 16,3 46,65 24430 0,175 0,187 0,94 0,73 0,3 0 1 0,49 прям. 0,209 551 1400 0 0,218 0,0048 21 2,75х 1,13х 4800 1,906 93,03 8,71 30515 1 1 1 0,396 0,42 0 0,8 0,65 ред. 0,224 662 375 1 0,225 0,0019 50 5,616х 1,78х 29950 3,401 19,47 45,24 63912 0,21 0,193 0,969 1 1 1 0,38 0,77 прям. 0,22
В качестве главного двигателя судна выбираем дизель, имеющий наибольшее значение комплексного показателя качества: 6 ЧРН 36/45 Г-70
Номинальная мощность: 662КВТ
Частота вращения коленчатого вала: 375об/мин
Удельный расход топлива ( моторное):0,225кг/КВТ ч
Удельный расход масла: 0,0019 кг/КВТ ч
Ресурс до капитального ремонта: 50000 час.
Масса двигателя: 29950 кг
Описание двигателя
1. Назначение дизеля - судовой главный.
2. Тип дизеля - четырехтактный, рядный, реверсивный,с газотурбинным надувом, конструкция дизеля предусматривает возможность установки на амортизаторы.
Способ соединения дизеля с гребным валом: непосредственный, фланцевый, жесткий или через высокоэластичную муфту . соединение дизеля с судовым валопроводом должно предусматривать наличие за маховиком (эластичной муфтой) проставочного вала с опорным подшипником и муфты, исключающей передачу осевого усилия валопровода на дизель. Упор от движителя должен восприниматься упорным подшипником валопровода.
3. Система пуска - сжатым воздухом.
4. Система охлаждения - водяная, двухконтурная, принудительная.
5. Система смазки дизеля - циркуляционная, под давлением, с «сухим» картером турбокомпрессором из системы смазки дизеля.
6. Дизель оборудован системой дистанционного автоматизированного управления
(ДАУ). Тип системы ДАУ - пневматическая. Управление дизелем: основное(из ходовой рубки) - дистанционное. Автоматизированное ; местное (с поста на дизеле) - не автоматизированное.
7. Дизель автоматизирован по 1-ой степени автоматизации. Дизель оборудован системой автоматического регулирования частотой вращения (САРЧ), системами автоматического регулирования температуры охлаждающей воды и масла, дизельного и моторного топлива, системой аварийно-предупредительной сигнализации и защиты типа СПАС 30-7.
3. Расчет вспомогательной котельной установки
Вспомогательные котельные установки являются наиболее распространенными источниками теплоты на речных судах. Для удовлетворения потребности в теплоте в ходовом режиме на судах мощностью более 200 КВТ, как правило, устанавливаются водогрейные или паровые утилизационные котлы, использующие теплоту выпускных газов главных двигателей. Потребность судна в теплоте на стоянках удовлетворяется автономными котлами, работающими на жидком топливе. Сорт топлива, используемого автономными котлами и главными двигателями, должен быть одинаковым.
Общее количество теплоты на судовые нужды складывается из расходов теплоты на отопление помещений, санитарно-бытовые нужды, а также подогрев топлива и масла в системах ЭУ.
Расход теплоты на отопление помещений Qot в КДЖ/ч производится по следующей зависимости: КДЖ/ч
Расход теплоты на санитарно-бытовые нужды Qсб в КДЖ/ч находится по выражению: КДЖ/ч где qвм - удельный расход теплоты на приготовление горячей мытьевой воды, принимаемый равным для буксиров-толкачей 1880…2720 КДЖ/чел.?ч. qвп - удельный расход теплоты на приготовление кипяченой питьевой воды, принимаемый равным для буксиров-толкачей 400…420 КДЖ/чел.?ч.
Расход теплоты на подогрев топлива, масла и другие технические нужды Qпт в КДЖ/ч составляет: КДЖ/ч
Расход общего количества потребления теплоты для различных режимов движения судна производится в табличной форме.
Коэффициент загрузки потребителей в ходовом кзх и стояночном кзс режимах следует принимать 0,9-0,6, а коэффициент одновременности ко принимают равным для ходового режима 0,8-0,9, для стояночного режима 0,7-0,8.
Количество теплоты Qг в КДЖ/ч, которое отводится от двигателя выпускными газами и может быть использовано в утилизационном котле, определяется по формуле: КДЖ/ч где qг - удельная масса выпускных газов, принимаемая равной для четырехтактных дизелей 6…7 кг/(КВТ?ч);
Количество фактически потребляемой теплоты Qx=1,1?ko?AQOX= =1,1?0,85?163975,22= =153316,83 Qc=1,1?ko?AQOC= =1,1?0,75?109316,81= =90186,37
Производительность утилизационного котла выбирается по Qx, если Qг> Qx, и по Qг, если Qг<Qx.
Производительность автономных котлов Qk должна быть достаточной для обеспечения потребности судна в любом режиме без работы утилизационных котлов. Поэтому вспомогательные автономные котлы выбираются по максимальному количеству потребной теплоты Qx или Qc.
Выбор котлов производится соответственно по их тепло- или паропроизводительности.
Выбираем автономный котел КОАВ-40:теплопроизводительность168000 КДЖ/ч; расход топлива 5,1кг/ч; мощность 0,8КВТ где Qa - потребное (или возможное для утилизационных котлов, если Qг<Qx) количество теплоты, КДЖ/ч;
Di - разность энтальпий насыщенного пара и питательной воды, принимаемая равной 2200…2500 КДЖ/кг.
Для обеспечения нормальной работы двигатели (главные и вспомогательные) и котельная установка СЭУ оборудуются системами: топливной, масляной, водяного охлаждения, сжатого воздуха и газовыпуска. Каждая система может быть подразделена на две части: непосредственно связанную с двигателем и судовую.
Судовая часть топливной системы СЭУ предназначена для приема, 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).
Вместимость цистерн определяется: - запасных для моторного топлива м3 для дизельного топлива: м3
- расходных ( расходно-отстойных) для главных двигателей, работающих на моторном топливе: м3
- расходных для вспомогательных двигателей м3
- расходных для вспомогательных автономных котлов м3
- сточной м3
- аварийного запаса топлива м3 где x, xb и xk - количество главных двигателей, вспомогательных двигателей и автономных котлов;
Pe, Peb и AP - номинальные эффективные мощности главного двигателя, вспомогательного двигателя и суммарная мощность всех дизелей СЭУ, КВТ;
be и beb - удельный эффективный расход топлива главного и вспомогательного двигателей, кг/(КВТ?ч);
8, 12, 4 и 24 - регламентируемая продолжительность потребления топлива из соответствующих цистерн, ч.;
ах - коэффициент ходового времени, принимаемый равным для сухогрузных судов - 0,6;
ак - коэффициент использования автономного котла, принимаемый равным 0,2…0,3;
та - продолжительность автономного плавания, ч.;
rt - плотность топлива, принимаемая равной для
В соответствии с требованиями Правил Речного Регистра РФ подача Qнт насоса для перекачивания топлива из запасных цистерн в расходные определяется: м3/ч где Vpt - вместимость расходной цистерны, м3;
t=0,5-1,0 ч. - время ее заполнения.
Производительность сепаратора Qct определяется из условия очистки суточной потребности топлива за 8-12 ч.;
м3/ч
Поверхность теплопередачи подогревателя топлива в м2 определяется: м2 где хк - количество автономных котлов;
DTТП - требуемое повышение температуры топлива, °С;
КТП - общий коэффициент теплопередачи от воды к топливу, КВТ/(м2?К);
Среднелогарифмическая разность температур для противоточных топливоподогревателей, °С: Dtвт` и Dtвт`` - разность температур горячей воды и топлива на входе и выходе из подогревателя( °С, °С, °С, °С);
СТ - теплоемкость топлива (1,8-2 КДЖ/кг?К).
Мощность, потребляемая топливоперекачивающим насосом,: КВТ где кз - коэффициент запаса мощности (для насосов малых мощностей до 4 КВТ кз=1,2-1,5 );
РН - давление топливоперекачивающих насосов (2,5-5,0)·102.
Выбираем насос марки ЭМН 10/1, номинальной мощностью на валу 1,1 КВТ. Тип электродвигателя ПН-85 мощностью 5,35 КВТ.
Выбираем сепаратор марки СЦ-1,5, производительностью 1,5 м3/ч. Тип электродвигателя П 40м мощностью 2,8 КВТ.
Выбираем два насоса марки1ВС-09, номинальной мощностью на валу 1,3КВТ. Тип электродвигателя АО-32-2 мощностью 1,5КВТ. энергетический установка буксир генератор
Масляная система предназначена для приема, хранения, очистки и подачи масла к потребителям. В ее состав входят: цистерны, маслоперекачивающие насосы, оборудование для очистки (фильтры, сепараторы), подогреватели и система трубопроводов с арматурой и КИП.
Вместимость цистерн в м3 определяется: - запасных
- циркуляционных (маслосборников) для тихоходных дизелей м3 м3
- расходных (или сепарированного масла) м3 м3
- сточных и отстойных м3 где Ccir и Ccirb - удельные эффективные расходы масла главного и вспомогательного двигателей, кг/(КВТ?ч);
ам - удельная масса масла в сточных цистернах или картерах двигателей, принимаемая равной для тихоходных дизелей 2,95 кг/КВТ;
RM - плотность масла, принимаемая равной 899 кг/м3;
AVЦМГ и AVЦМВ - суммарная вместимость маслосборников или картеров главных и вспомогательных двигателей, м3.
Подачи насосов в м3/ч определяются: - циркуляционного м3/ч
- маслоперекачивающего (для заполнения расходных цистерн)
м3/ч м3/ч где атм - доля теплоты, отводимая маслом, принимаемая равной для тихоходных дизелей 0,05…0,07;
QH - низшая удельная теплота сгорания топлива, принимаемая равной для моторного топлива 41800 КДЖ/кг;
СМ - теплоемкость масла, принимаемая равной 2…2,2 КДЖ/(кг?К);
DTM - разность температур масла на входе и выходе из дизеля, принимаемая равной 6-12 °С.
Производительность сепаратора QCM определяется из условия обеспечения необходимой кратности очистки масла м3/ч где 1,5…3,5 - кратность очистки масла (большие значения для тихоходных дизелей);
AVЦМ - суммарная вместимость маслосборников главных и вспомогательных двигателей, м3;
ТС - время работы сепаратора в сутки, равное 8-12 ч.
Мощность маслоперекачивающего насоса главного двигателя,: КВТ
Выбираем шестеренный насос марки РЗ - 3, с подачей Q=1,1 м3/ч. Тип электродвигателя АО - 41 - 4 с мощностью 2,8 КВТ.
Выбираем сепаратор марки СЦ 1,5, производительностью 1,5 м3/ч. Тип электродвигателя АО-2-42-60М2 мощностью 3КВТ. Подкачивающий и откачивающий шестеренные насосы марки РЗ - 3, с подачей Q=1,1 м3/ч. Тип электродвигателя АО - 41 - 4 с мощностью 2,8 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.
Подача насосов определяется: - внутреннего контура м3/ч м3/ч
- внешнего контура м3/ч м3/ч где АТВ - доля теплоты, отводимая водой. Принимаем равной для тихоходных дизелей с наддувом 0,12…0,17;
СВ и СЗ - теплоемкости пресной воды внутреннего контура и забортной воды внешнего контура, равные 4,19 и 3,98 КДЖ/(кг?К) соответственно;
RB и RЗ - плотности воды внутреннего контура и забортной воды, равные 1000 и 1020 кг/м3 соответственно;
DTB и DTЗ - разности температур воды во внутреннем контуре на выходе и входе в дизель и во внешнем контуре на выходе и входе в холодильник, принимаемые равными 10-12 °С и 15-25 °С соответственно.
В целях унификации обычно принимают QBB=QВЗ.
Поверхность охлаждения водяного холодильника определяется:
м2 м2 где КТВ- общий коэффициент теплопередачи от воды к воде, равный для трубчатых холодильников 0,58…0,82 КВТ/(м2?К);
Среднелогарифмическая разность температур для противоточных холодильников, С: где ТВ` и ТВ`` - температуры воды во внутреннем контуре на выходе из дизеля и холодильника, принимаемые равными 75-90 °С и 65-80 °С соответственно( ТВ` =80и ТВ``=70);
ТЗ` и ТЗ`` - температура забортной воды на входе и выходе из водяного холодильника, принимаемые равными 30-32 °С и 45-50 °С соответственно( ТЗ`=30 и ТЗ``=45). Мощность насоса для системы охлаждения главного двигателя КВТ
Выбираем насос марки 3К-60, с подачей 30 м3/ч; мощность на валу насоса 8,5КВТ, тип электродвигателя АО-62-2 мощностью 10КВТ
Мощность насоса для системы охлаждения вспомогательного двигателя КВТ КВТ
Выбираем насос марки1ВС-1,3 с подачей 3м3/ч, мощность на валу насоса 0,59 КВТ, тип электродвигателя АО-42-4 мощностью 2,8КВТ.
Принципиальная схема системы водяного охлаждения ДЭУ: 1,2 - трубы; 3 - расширительная цистерна; 4,5 - трубопроводы для пополнения и слива воды при переполнении цистерн;6-трубопровод для отвода паров воды; 7 - трубопровод для слива воды за борт; 8 - терморегулятор; 9 - водяной холодильник;10-холодильник масла; 11 - компрессоры; 12 - холодильники надувочного воздуха; 13 - трубопровод циркуляции надувочного воздуха; 14 - водоподогреватель; 15 - трубопровод для слива воды в ящик забортной воды; 16,20 - ящики забортной воды; 17 - трубопровод подвода забортной воды; 18 - трубопровод для подачи воды в систему водоснабжения; 19 - парный фильтр; 21 - трубопровод; 22 - резервный насос; 23-трубопровод подвода забортной воды к насосу; 24-трубопровод масляной системы; 25,28-трубопроводы; 26-насос забортной воды;27-насос внутреннего контура; 29 - зарубашечное пространство дизеля; 30 - турбокомпрессор; 31 - смазочная система редуктора; 32 - трубопровод воды для охлаждения подшипников валопровода
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 ее состав входят компрессоры, пусковые и тифонные баллоны, баллоны для технологических и хозяйственных нужд и система трубопроводов с арматурой и КИП.
Вместимость баллонов определяется: - пусковых для главного двигателя: м3 для вспомогательного двигателя: м3
- для тифона м3 где UП - удельный расход свободного воздуха на 1 м3 объема цилиндра дизелей при пуске, который составляет 8-10 м3/м3;
рабочий объем цилиндра, м3;
D и S - внутренний диаметр цилиндра и ход поршня, м;
z - число цилиндров двигателя;
Пр - число последовательных пусков и реверсов двигателя, принимаемое равным 6 для нереверсивных двигателей,12 для реверсивных двигателей ро - давление окружающей среды, равное 0,098 МПА;
ps1 и ps2 - начальное давление воздуха в баллоне после его заполнения и нижний его предел, при котором еще возможен пуск дизеля, принимаемые равными 3-6 МПА и 0,5-1,0 МПА соответственно;
UT - расход тифоном свободного воздуха, принимаемый равным 1-6 м3/мин;
тс - продолжительность подачи сигнала, принимаемая равной для судна класса РТ1 и РТ2 - начальное давление воздуха в баллоне после его заполнения и нижний его предел, при котором еще возможна подача сигнала. Принимаемые равными 3 МПА и 0,5 МПА соответственно.
Количество пусковых баллонов для : - главного двигателя принимаем 4 баллона для гл.двигателей
- вспомогательного двигателя принимаем 1 баллон для вспом.двигателей
По Правилам Речного Регистра РФ число пусковых баллонов ns=AVNS/Vs должно быть не менее двух для каждого главного двигателя и одного - для вспомогательного двигателя, где Vs - емкость пускового баллона, м3, а компрессоров - не менее двух на судно (один может быть навешен на двигатель) с подачей каждого по свободному воздуху в м3/ч не менее: м3/ч где тз - время заполнения баллонов, принимаемое равным 1 ч.
Выбираем два компрессора производительностью 30м3/ч, потребляемая мощность 7,5КВТ, тип электродвигателя АМ 62-4м мощностью 11КВТ.
Система газовыпуска предназначена для отвода в атмосферу выпускных газов от главных и вспомогательных дизелей, котлов и камбуза.
В состав газовыпускной системы входят газовыпускные трубы на каждый главный и вспомогательный двигатель и автономный котел, компенсаторы, изоляция, глушители и искрогасители.
Площадь сечения газовыпускных трубопроводов FT в м2 определяется: м2 м2 м2 где ВУГД, ВУВД и ВК - часовой расход топлива главным, вспомогательным двигателем и автономным котлом, кг/ч;
a - коэффициент избытка воздуха, принимаемый равным для малооборотных и среднеоборотных дизелей 1,8…2,1 и для автономных котлов - 1,2…1,3;
R - газовая постоянная продуктов сгорания, КДЖ/(кг?К);
T - температура выпускных газов, принимаемая равной для дизелей 537…773 К, для автономных котлов - 423…573 К, для утилизационных котлов - 453…473 К;
VГ - допустимая скорость движения газов в трубопроводе, принимаемая равной для четырехтактных дизелей 30-45 м/с, для автономных котлов - 20-25 м/с;
РТ - допустимое давление в трубопроводе, принимаемое равным (1,03…1,04)?102 КПА.
Диаметры трубопроводов d в м: м м м
5. Комплектация судовой электростанции
При расчете нагрузки судовой электростанции учитываются следующие коэффициенты: - использования мощности электродвигателей потребителей где РП и Pd - номинальные мощности потребителя и его электродвигателя, КВТ;
- загрузки потребителя кз (прил. 9[1]);
- одновременности работы потребителей где NYP и NY - количество одноименных потребителей, работающих на режиме и установленных на судне;
- общей одновременности, который можно принимать равным: для постоянно работающих потребителей Кос=0,9;
для периодически работающих потребителей Коп=0,6;
для эпизодически работающих потребителей Коэ=0,3.
Потребляемая мощность одноименных потребителей определяется: - активная
, КВТ тоже на режиме
, КВТ
- реактивная
-
- , квар тоже на режиме , квар
Суммарная мощность потребителей на режиме: - постоянно работающих активная (ходовой)
Реактивная (ходовой) квар реактивная(стояночный) квар реактивная(маневровый) квар реактивная(аварийный) квар где APРЕЖС и AQРЕЖС, APРЕЖП и AQРЕЖП, APРЕЖЭ и AQРЕЖЭ - суммы активной и реактивной мощности постоянно, периодически, эпизодически работающих на режиме групп потребителей, соответственно в КВТ и квар.
Полная мощность на режиме, КВ·А: Ходовой
КВ·А
Стояночный
КВ·А Маневровый
КВ·А аварийный
КВ·А Выбираем два дизель-генератора ДГР 50М31500
Марка дизеля: 6Ч 12/14
Номинальная мощность 50КВТ;
Частота вращения колен.вала 1500мин-1
Удельный расход топлива 0,269кг/КВТ.ч
Удельный расход масла 0,002 кг/КВТ.ч
Род топлива - дизельное.
6. Проектирование судового валопровода
По Правилам Регистра валы судовых валопроводов должны изготовляться из стальных поковок с временным сопротивлением 430-690 МПА. В качестве материала для валов можно использовать сталь Ст5 с временным сопротивлением sв=500-640 МПА и пределом текучести st= 260-290 МПА.
Диаметры валов для СЭУ с 4х-тактными главными двигателями должны быть не менее в мм: - промежуточного dпр и упорного dy для судов классов мм принимаем =275мм
- упорного в районе упорного гребня мм принимаем =305 мм
- гребного мм принимаем 315мм где РПР - номинальная мощность, передаваемая промежуточным валом, КВТ;
КМ - коэффициент, учитывающий неравномерность крутящего момента NПР- номинальная частота вращения промежуточного вала, с-1;
КГ - коэффициент, принимаемый равным для валов без облицовки 10, - с облицовкой 7;
DB - диаметр гребного винта, м.
Расчет валов на прочность
Расчет валов на прочность выполняется по приведенным напряжениям sп с помощью следующей формулы:
Энергонасыщенность по отношению к: Длине МО, КВТ/м 83,6 107,9
Площади МО, КВТ/м2 12,3 15,86
Энергоемкость работы судна, КДЖ/т·км 250,7 336,6
Удельная масса ЭУ, кг/КВТ 79,07 42,2
Эффективный КПД установки 0,32 0,35
Абсолютный КПД установки 0,3 0,35
КПД судового комплекса 0,209 0,22
КПД энергетического комплекса 0,38 0,36
Вывод
В результате расчетов был разработан проект модернизации энергетической установки буксира 749Б.
Для повышения тягового усилия судна на 10% пришлось заменить гл.двигатель 8НВД48 на 6ЧРН 36/45 в результате получили характеристики лучше чем у оригинала т.е.: расход топлива был 0,233 кг/КВТ·ч,с новым двигателем-0,225 кг/КВТ·ч. Переход с дизельного топлива на моторное хорош с экономической точки зрения. Так как было заменено вспомогательное оборудование, то потребности в Эл. Энергии тоже изменились, следовательно, заменили дизель-генераторы ДГ -50/1-1 на ДГР 50М 3/1500,но расход топлива не изменился.
Автономный паровой котел КОВ-6 заменил на водогрейный КОАВ - 40,чем достиг экономию топлива (было-15 кг/ч, стало-5,1 кг/ч)
Утилизационный котел КУП-15/5 заменил на КАУ-1,7 так как количество отработавших газов изменилось в связи с заменой гл .двигателей.
Сравнение спроектированной и существующей установок показало, что у спроектированной установки показатели лучше(коэффициенты полезного действия), хотя и увеличилась сухая масса СЭУ
Конаков Г.А., Васильев Б.В. Судовые энергетические установки и техническая эксплуатация флота. Под общ. ред. Г.А. Конакова. Учебник для вузов водного транспорта - М.: Транспорт , 1980.
Размещено на
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
