Выбор, состав и размещение ЭУ сухогруза

1.3.1 Общие сведения о ЭУ в составе судов

Судовая энергетическая установка (СЭУ) предназначена для обеспечения движения судна и снабжения необходимой энергией всех судовых потребителей.

От СЭУ существенно зависят экономические показатели транспортного судна, уровень его строительной стоимости и текущих эксплуатационных затрат. Затраты на СЭУ составляют 20-35% общей строительной стоимости судна и 35-50% затрат на содержание судна на ходу. Кроме того, основные качества транспортных судов – безопасность плавания, мореходность и провозоспособность – в значительной мере обеспечиваются СЭУ. В связи с этим проектирование СЭУ является одним из важнейших этапов создания судна.

Основными направлениями развития СЭУ на ближайшее время являются: снижение затрат на топливо и затрат труда на обслуживание, увеличение экономичности СЭУ, повышение эффективности использования судов.

Механизмы, системы и оборудование СЭУ, предназначенные для обеспечения движения судна, составляют главную энергетическую установку (ГЭУ). Основными элементами ГЭУ являются главный двигатель, валопровод и движитель. Источники электроэнергии с первичными электродвигателями, преобразователями и передаточными трассами составляют электроэнергетическую установку (ЭЭУ).

Технические комплексы, обеспечивающие различные судовые нужды (опреснение воды, паровое отопление, кондиционирование воздуха, охлаждение продуктов и т.д.), составляют вспомогательную энергетическую установку (ВЭУ).

Функционирование ГЭУ, ВЭУ и ЭЭУ обеспечивается различными системами, включающими механизмы, аппараты, трубопроводы, арматуру и т.д.

Основными показателями, определяемыми, а также закладываемыми и оцениваемыми в процессе проектирования СЭУ, являются: мощностные и габаритные показатели, масса, надежность (долговечность, ремонтопригодность), маневренность и экономичность установки, шумность оборудования, а также величина судовых запасов.

Надежность: Для СЭУ основными показателями надежности являются долговечность и ремонтопригодность. Долговечность в значительной степени определяется ресурсными показателями основного оборудования и соблюдением правил технической эксплуатации и сроков профилактических работ и осмотров.

Под ремонтопригодностью установки следует понимать приспособленность к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и к устранению их последствий путем проведения технического обслуживания и ремонтов. Показателями ремонтопригодности являются трудоемкость и стоимость технического обслуживания и ремонтов.

Маневренность: Маневренные свойства СЭУ характеризуются продолжительностью подготовки ее к пуску, временем развития полной мощности после пуска, продолжительностью реверса, числом возможных реверсов, мощностными характеристиками и развиваемым крутящим моментом.

Ориентировочные приделы агрегатной мощности паротурбинной установки 20000-40000 кВт, газотурбинной установки 5000-30000 кВт, дизельной установки 100-20000 кВт.

Время подготовки к пуску современных ПТУ составляет менее 4ч, прогрев перед пуском тяжелых ДВС – 2-2,5 ч. Пуск легких ДВС и газотурбинных двигателей (ГТД) может осуществляться без предварительного подогрева. Продолжительность подготовки к пуску в этом случае составляет 5-10 мин.

Время выхода в полную мощность 1,0-1,5 ч – для паротурбинных агрегатов и МОД транспортных судов, 30 мин – для СОД; 15-20 мин – для ВОД; 3-5 мин – для легких ГТД. Время реверса: 15 с – для ПТУ, 20-30 с – для СДУ с винтом регулируемого шага (ВРШ), 30-60 с – для СДУ с реверсивным двигателем.

Экономичность установки: При оценке экономичности установок важное значение имеют стоимости израсходованных топлива и масла.

Удельный расход тепла в современной судовой дизельной установке на номинальном режиме работы составляет 0,55-0,65 кДж/(Вт*ч), тогда в лучших газотурбинных установках удельный расход тепла 0,60-0,70 кДж/(Вт*ч). В зависимости от требований к весовым и габаритным характеристикам удельное потребление тепла паротурбинными установками находится в пределах 0,75-1,30 кДж/(Вт*ч).

Дизели обладают и высокой надежностью работы. Ресурс дизелей до основных ремонтно-профилактических работ доведен до 30-40-тыс. ч.

1.3.2 Требования к ЭУ сухогруза и выбор типа ЭУ

При проектировании судна следует руководствоваться следующими основными соображениями:

- Экономия времени и средств как во время плавания, так и при стоянке в порту.

- Возможность обеспечения одновременной работы максимального количества грузоподъемных, грузообслуживающих механизмов.

- Оптимальный расход топлива движительной установкой и силовым генератором.

- Оптимальные обводы корпуса.

- Расчетный срок эксплуатации (30 лет).

- Защита груза от загрязнения.

- Простота в эксплуатации и при проведении инспекций.

Учитывая требования к ЭУ сухогруза, а как-то: надежность, большой срок службы, экономичность, а также опыт постройки и эксплуатации судов данного типа, наиболее целесообразным является применение энергетической установки дизельного типа.

Поршневые двигатели внутреннего сгорания (дизели) относятся к тому классу тепловых двигателей, у которых химическая энергия топлива пре­образуется в тепловую непосредственно внутри рабочего цилиндра.

Значительный температурный перепад между наибольшей темпера­ту­рой газов при сгорании и наименьшей их температурой в конце процесса расширения (около 800 ¸ 1000 К) обуславливает получение высокого ко­эф­фициента полезного действия рабочего цикла.

Применяемый в этих двигателях способ использования химической энергии топлива является одним из наиболее рациональных, так как позво­ляет обойтись при осуществлении рабочего цикла без промежуточного ра­бо­чего тела (например, пара).

Несмотря на наличие ряда тепловых потерь (в основном с отрабо­тав­шими газами и в охлаждающую цилиндр среду), современные двига­тели внутреннего сгорания, и в особенности дизели, являются наиболее эконо­мичными среди других видов тепловых двигателей, а следовательно, и наи­более совершенными.

Судовые дизельные установки (СДУ) по сравнению с другими ви­дами энергетических установок обладают рядом технико-экономических и экс­плуатационных показателей:

- постоянной готовностью к действию благодаря минимальному вре­мени, необходимому для подготовки дизеля к пуску;

- высокой степени использования теплоты топлива: эффективный КПД лежит в пределах от 40 до 45 %, что соответствует удель­ному расходу топлива от 160 до 140 ;

- возможностью длительной работы без пополнения запасов топ­лива на судне;

- пожаро- и взрывобезопасностью;

- относительно низким температурным уровнем, создаваемым в ма­шинном отделении, что создает хорошие условия для работы об­служивающего персонала;

- простотой осуществления дистанционного автоматического управле­ния;

- широким диапазоном мощности, частоты вращения, габаритов и массы двигателей, позволяющим создавать высокоэффективные установки для судов самого различного назначения и тоннажа.

Дата добавления: 2015-07-08