СЭУ танкера Dw=100000т и скоростью хода 15 узлов - диплом

Содержание

1. Введение

2. Расчет ходкости судна и определение оптимальных элементов гребного винта

3. Расчет рабочего процесса ДВС и обоснование выбора СЭУ

4. Расчет судовых систем и выбор вспомогательных механизмов

5. Расчет судовой электростанции

6. Микропроцессорная система дистанционного управления для МОД

фирмы Norcontrol

7. Технология изготовления поршневых колец

8. Охрана труда

9. Экономическое обоснование выбора СЭУ

Заключение

Список использованных источников

3.1 Цель поверочного теплового расчета

Под поверочным тепловым расчётом главного двигателя понимают поверочный тепловой расчёт рабочего процесса ДВС, что представляет собой систему вычислений, преимущественно термодинамических, позволяющих установить ожидаемые мощности и экономические показатели работы двигателя. Поэтому, основной целью поверочного расчёта при дипломном проектировании является ознакомление с характером протекающих процессов в цилиндрах двигателя и с определяющими их параметрами. Требуется найти ожидаемую мощность двигателя для номинального режима по его заданным размерам и осуществить этот расчёт по методическому пособию.

3.4 Обоснование выбора типа двигателя

К специфическим условиям эксплуатации главных судовых двигателей относятся:

1) изменение частоты вращения, режимов работы и нагрузки в широких

пределах;

2) непрерывная и надежная работа длительное время при номинальной

мощности и долевых нагрузках;

3) быстрые и частые пуски, остановки и реверсы при маневрировании.

Выбор типа двигателя - важная задача при проектировании СЭУ, т.к. тип двигателя предопределяет ряд основных технико-экономических показателей установки в целом: вес, габариты, строительную стоимость и т.д. Выбор типа ГД зависит от назначения судна и требований, предъявляемых к СЭУ.

СЭУ должна отвечать следующим требованиям:

1) надежность действия при всех возможных условиях плавания;

2) способность обеспечить требуемые реверсивные и маневренные качества;

3) высокая экономичность, возможность применения дешевых сортов ГСМ;

4) способность обеспечить требуемую скорость судна при заданной дальности плавания;

5) простота конструкции и обслуживания;

6) минимальный штат обслуживания;

7) соответствие СЭУ условиям обитания на судне.

В связи с этим рассмотрим основные типы современных СЭУ.

3.1 Паротурбинные установки (ПТУ)

ПТУ используют в качестве главных двигателей преимущественно па крупнотоннажных танкерах в диапазоне больших мощностей от 18 500 и более.

Главное достоинство ПТУ - возможность сосредоточения большой мощности в одном агрегате.

Недостатки ПТУ:

1) невозможность быстрого перехода с режима малой частоты вращения на режим полного хода ввиду возможности возникновения опасных тепловых напряжений;

2) медленный запуск (необходимость розжига котла);

3) невозможность непосредственной работы на винт из-за высокой частоты вращения (=80130 об/с);

4) низкий КПД цикла ( ηe=0.250,28);

5) большой расход пресной воды по сравнению с дизелем;

3.2 Газотурбинные установки (ГТУ)

В основном ГТУ используются за рубежом на судах нефтеналивного флота. Современные ГТУ, работающие при начальной температуре газов t=1140 К (867 °C) имеют удельный расход топлива ge= 260300 г/кВт-ч и полный моторесурс до 50000 часов; ГТУ может иметь Ne= 4500 кВт и ηe = 0,28 - 0.32.

По сравнению с ПТУ, ГТУ имеет преимущества:

1 ) меньшие массогабаритные показатели;

2) простота обслуживания и меньшие эксплуатационные расходы;

3) быстрый запуск;

4) значительный больший КПД.

По сравнению с поршневым ДВС, ГТУ имеют следующие преимущества:

1) отсутствие кривошипношатунного механизма (КШМ) с возвратно- поступательным движением масс;

2) возможность сосредоточения больших мощностей в одном агрегате. Основным препятствием, сдерживающим применение ГТУ является ограничение по температуре газов, поступающих на рабочие лопатки.

3.3 Атомные энергетические установки (АЭУ)

АЭУ обычно устанавливаются на судах, где требуются высокомощные энергетические установки - ледоколах, супертанкерах, кораблях ВМФ. Преимущества АЭУ;

1) большая «плотность энергии» (запас энергии в единице массы ядерною топлива в 1,7* 10 раз больше запаса энергии в жидком углеводородном топливе);

2) отсутствие постоянной подачи топлива, выброса отработанных газов и т.д.

Недостатки АЭУ:

1) большая масса установки;

2) использование дорогих дефицитных материалов;

3) высочайшие требования к изготовлению, контролю монтажу и т.д.:

4) Необходимость наличия биологической защиты, систем сбора отходов и их утилизации.

3.4 Дизельные установки (ДУ)

В настоящее время СДУ применяются на судах всех типов, но наибольшее распространение получили ДУ с малооборотными двигателями (МОД). Ресурс двигателей этой группы 7000080000 ч. Удельный вес МОД с надувом мощностью oт 5000 л.с. до 30000 л.с. Ge/Ne =3545 кг/л.с; удельный расход топлива 0,1630,178 кг/кВт-ч.

Основными преимуществами ДУ но сравнению с вышеперечисленными вилами двигателей являются:

1) постоянная готовность установки к действию;

2) высокое теплоиспользоваиие топлива;

3) высокая пожаро взрывобезопасность;

4) широкий диапазон мощности, частоты вращения, габаритов и массы двигателей;

5) хорошие условия обитания и обслуживания (низкий уровень температур в МКО и т.д.)

К основным недостаткам ДУ относятся:

1) сложность конструкции;

2) высокая шумность (особенно у высокооборотных дизелей);

3) значительные габариты и масса у двигателей большой мощности.

Повышение основных показателей рабочего цикла дизеля осуществляется за счет совершенствования газообмена, наддува, смесеобразования и сгорания. Снижение расхода топлива обеспечивается комплексным усовершенствованием рабочего цикла и более глубокой утилизации тепла выпускных газов.

4.1 Топливная система. Назначение и состав

Топливная система предназначена для обеспечения приёма, перекачки и хранения топлива на судне, подготовки (очистка от механических примесей и воды, подогрев) и подачи топлива к форсункам судовых дизелей и паровых котлов для сжигания. Учитывая тот факт, что стоимость топлива составляет основную часть эксплуатационных расходов судна, топливная система должна быть спроектирована таким образом, чтобы обеспечить надёжную долговременную работу дизелей и паровых котлов на наиболее тяжёлых сортах топлив, которые значительно дешевле (2 - 2,5 раза) дистиллятных. В результате исследований в области сжигания тяжёлых сортов топлива и в процессе эксплуатации большого числа установок за рубежом выявилась необходимость в применении дополнительного оборудования, насосов, сепараторов, теплообменников и т.д., что привело к значительному усложнению системы.

В качестве основного топлива для главного двигателя применяем RMG35. Пуск, реверс, работа на манёврах и остановка двигателя осуществляется на тяжелом топливе марки RMG35, на легком топливе марки DMX или DMA работают аварийный дизель-генератор и форсунка розжига котла.

Основной запас тяжёлого топлива на судне хранится в правом, левом бортовом бункере. Под лёгкое топливо имеется отдельный танк. Кроме того, имеются отстойные и расходные цистерны для тяжёлого и лёгкого топлив. Объём расходных цистерн тяжёлого топлива должен обеспечивать работу главного двигателя не менее 12 часов, а лёгкого не менее 8 часов. Из бортовых танков тяжёлое топливо перекачивается насосом в отстойные цистерны, а оттуда через сепараторы, подаётся в расходные цистерны.

Из расходных цистерн, топливоподкачивающим (бустерным) насосом подаётся в подогреватели топлива и далее через фильтры грубой и тонкой очистки к ТНВД. Для обеспечения постоянного давления перед ТНВД на всех нагрузках, на трубопроводе возврата устанавливают редукционные клапана. Поддержание заданной вязкости тяжёлого топлива (1015 сСт.) производится с помощью вискозиметра, работающего автоматически. Система дизельного топлива имеет отстойную и расходную цистерны. Из расходной цистерны топливо расходуется на форсунку розжига котла и инсинератор, перед которыми установлены фильтры.

Топливная система состоит из трубопроводов:

- приема и перекачки топлива;

- расходнотопливного;

- возврата;

- сепарации тяжелого и дизельного топлива.

Трубопровод приема и перекачки тяжелого топлива обеспечивает:

- прием топлива в цистерны основного запаса не судовыми средствами через приемные патрубки топлива и масла, расположенные на верхней палубе;

- заполнение топливоперекачивающим насосом отстойной цистерны;

- откачку топлива с судна;

- прием тяжелого топлива производится по системе приёма тяжелого топлива.

Расходно-топливный трубопровод ГД обеспечивает прием топлива одним из двух подпорных топливных насосов из расходной цистерны тяжелого или из расходной цистерны ДТ и подачу его на прием топливоподкачивающим насосом ГД. Это топливо, смешиваясь с топливом, поступающим из трубы возврата, одним из двух топливоподкачивающих насосов, через подогреватель топлива, топливный фильтр и регулятор вязкости подается к насосам высокого давления ГД.

Излишки топлива поступают в трубу возврата или в расходную цистерну тяжелого топлива.Расходнотопливный трубопровод ДГ обеспечивает прием тяжелого топлива топливоподкачивающим электрическим насосом ДГ одной из двух цистерн и его подачу к топливоподкачивающим навешанным насосам ДГ.

Трубопровод сепарации топлива и перекачки нефтеостатков обеспечивает:

- сепарацию тяжелого топлива;

- сепарацию дизельного топлива;

- перекачку нефтеостатков.

В системе перекачки нефтеостатков используется винтовой насос для откачки шлама из цистерны сепараторов, а также шестеренчатый и ручной насосы для откачки из цистерны сбора нефтеостатков и цистерны сбора вод, загрязненных нефтепродуктами, на берег или в отстойную цистерну главного двигателя.

4.2 Система смазочного масла. Назначение и состав

Система смазки предназначена для приема, хранения, перекачки и подачи масла для смазки трущихся деталей и механизмов.

Двигатель имеет сложную масляную систему, которая включает несколько независимых систем: напорную - для смазки механизма движения и для охлаждения поршней; гравитационную - для смазки ГТН; линейную - для смазки цилиндров; напорную - для смазки механизмов привода топливных насосов и системы газораспределения.

Масляная система состоит из трубопроводов:

- приема и передачи, а также сепарации масла;

- циркуляционной смазки ГД;

- цилиндровой смазки ГД;

- циркуляционной смазки распредвала ГД;

- циркуляционной смазки турбокомпрессора ГД;

- очистки масла сальников штоков ГД;

- циркуляционной смазки ДГ.

Рекомендуются следующие сорта масел:

- цилиндровое масло: MOBILGARD 570, фирмы MOBIL.

- циркуляционное масло: MOBILGARD 300, фирмы MOBIL.

- турбинное масло: MOBILGARD 300, фирмы MOBIL.

По правилам Регистра масляная система должна включать в себя регулятор температуры, магнитный фильтр, иметь сигнализацию по давлению и температуре и т.д.

4.3 Система охлаждения

Основное назначение системы водяного охлаждения состоит в отводе теплоты от втулок и крышек рабочих цилиндров, головок, поршней, в охлаждении газовыпускного коллектора, наддувочного воздуха и масла циркуляционной смазочной системы.

Данная система предназначена также для отвода теплоты от передач, компрессоров, опорных и упорных подшипников в линии валопровода.

Система водяного охлаждения двухконтурная. она состоит из замкнутой системы внешнего контура, вода которой охлаждает дизель и открытой системы внешнего контура, в которой через холодильник циркулирует забортная вода.

Электродвигатели и генераторы имеют воздушное охлаждение, а воздух, в свою очередь, охлаждается в воздухоохладителях забортной воды.

Система водяного охлаждения состоит из трубопроводов:

- забортной воды, обеспечивающий:

- прием воды насосами ГД, ДГ и насосов прокачки вспомогательных механизмов и теплообменных аппаратов из кингстонной перекачки, куда вода поступает из днищевого или бортового кингстонных ящиков через фильтры;

- прокачку водяных холодильников ГД и ДГ;

- прокачку масляных охладителей дейдвуда;

- подачу воды на охлаждение пресной водой компрессоров;

- прокачку конденсаторов отработавшего пара;

Трубопровод пресной воды обеспечивает:

- подачу воды автономными насосами на охлаждение ГД;

- подачу воды насосами ДГ на охлаждение ГД в “горячем резерве”;

- подачу воды насосами на охлаждение ДГ;

- подачу воды навешенными насосами воздушных компрессоров на их охлаждение;

- пополнение утечек в системах охлаждения двигателей из расширительной цистерны;

- ввод присадок в охлаждающую воду через цистерну присадок;

- прием и хранение присадок;

- обогрев опреснительной установки от системы ГД.

Для энергетической установки с малооборотным дизелем целесообразно применять для внутреннего контура автономную систему охлаждения, а для внешнего - объединительную.

В качестве насосов пресной и забортной воды применяют центробежные насосы с автономным приводом (электродвигатель).

4.4 Система сжатого воздуха

Система сжатого воздуха в основном предназначена для обеспечения пуска главных и вспомогательных дизелей. Кроме того, сжатый воздух используется для работы звукового сигнала (тифон) и пневматических инструментов, а также для подпитки пневмоцистерны, продувания кингстонов, ряда устройств автоматического регулирования и управления.

Система сжатого воздуха состоит из баллонов, компрессоров, водо и маслоотделителей, трубопроводов и арматуры. Баллоны, в зависимости от назначения, делятся на пусковые главных двигателей, пусковые вспомогательных дизелей и баллоны для тифона и хозяйственных нужд.

По Правилам Морского Регистра судоходства, число баллонов для пуска главного двигателя должно быть не менее двух равной емкости. Вспомогательные двигатели могут иметь один пусковой баллон. Емкость пусковых баллонов главных и вспомогательных двигателей также нормируется Правилами Морского Регистра.

В установке с реверсивным двигателем запас сжатого воздуха в пусковых баллонах должен обеспечивать не менее 12 пусков.

Запас сжатого воздуха для вспомогательных двигателей должен быть достаточным для обеспечения не менее 6 пусков.

Производительность каждого компрессора, а их по Правилам Морского Регистра судоходства на судне необходимо иметь не менее двух, должна быть достаточной для заполнения в течении одного часа баллонов главного двигателя от давления 0,5 МПа до рабочего давления.