Дипломная (вкр): Проектирование судовой энергетической установки

Баллоны пускового воздуха для ГД

Необходимая вместимость баллонов пускового воздуха:

м³,

где v_в = 4…9 м³/м³- удельный расход пускового воздуха на 1 м³ рабочего объема цилиндра при пуске холодного двигателя. Принимаю равным 5;

m=6 - число планируемых последовательных пусков или реверсов главных двигателей без восполнения запасов;

n - число главных двигателей;

p_ав = 0.1 МПа - атмосферное давление;

ΣV_ц - суммарный объем цилиндров двигателя, м³;

p_н и p_к - начальное (максимальное) и конечное (минимальное) давление воздуха в баллонах, МПа.

Согласно ТД поставщика м³

Начальное давление составляет p_н =2.5...3 МПа. Принимаю равным 3 МПа. Пуск двигателя еще возможен, если p_к = 0,8…1,0 МПа. Принимаю равным 0,8. МПа.

Баллоны тифона

Объём баллона тифона:

 м³,

где v_T = 0,6…0,8 м³/мин. Принимаю равным 0,7 м³/мин;

τ_с = 6…8 мин - продолжительность подачи сигнала. Принимаю равным 7 мин;

p_min = 0.5 МПа - минимальное давление в тифоном баллоне.

Главные компрессоры

Производительность главного компрессора:

 м³/ч,

где τ=1 ч - время заполнения всех пусковых баллонов ГД;

- число компрессоров.

Таблица 17

В табл. Представлены характеристики рядных компрессоров пускового воздуха фирмы Tanabe одноцилиндровый (74); W - номинальная производительность, нм³/ч; N_эл - потребляемая мощность, кВт; L - длина габаритная, мм; B - ширина габаритная, мм; H - габаритная высота, мм. Давление воздуха 30 кгс/см², охлаждение - водой.

5.5 Газовыпускная система

Газовыпускная система обеспечивает отвод в атмосферу газообразных продуктов сгорания от ГД, ВД и вспомогательного котла. Каждый из них должен иметь отдельные газоотводные трубопроводы, выведенные в одну общую трубу. Свободное расширение трубопроводов обеспечивается установкой компенсаторов, а необходимая температура поверхности - их изоляцией. Снижение шума, создаваемого отработавшими газами обеспечивается установкой глушителей. Предотвращение выброса искр из газоотводных трубопроводов достигается установкой искрогасителей.

Если в системе установлены УК, которые кроме снижения t_г обеспечивают глушение и искрогашение, то автономные глушители и искрогасители не применяют.

Необходимое сечение газоотводной трубы или дымохода:

 м²,

энергетический установка судовой машинный

Диаметр дымтрубы D=1.5м

где α_∑=3,2…3,4 - коэффициент избытка воздуха;

L₀=14, 3 кг/кг - теоретически необходимая масса воздуха для полного сгорания 1 кг топлива;

W_Г=35…50 м/с - скорость газов в газоходах трубопроводах;

 - плотность газов, кг/м^3;

Р_Г=(0,03…0,04)*10² кПа - давление газов;

R_Г=0,287 кДж/(кг*К) - газовая постоянная;

Т_Г - температура газов равна 250 С=523К.

6. Судовая электростанция

В состав СЭУ входит судовая электростанция - СЭС. Судовая электростанция (общесудового назначения) вырабатывает электроэнергию для питания всех судовых потребителей на основных и аварийных режимах эксплуатации судна. В качестве источника электрической энергии на судах используются генераторные агрегаты, состоящие из автономного вспомогательного двигателя (дизеля) и генератора (индукционного генератора переменного тока).

В состав СЭС входят: дизель-генераторы (основные, резервный и аварийный); главный и местные распределительные щиты; специальные устройства (трансформаторы, преобразователи); кабели для подвода питания к потребителям; системы ДАУ, аварийно-предупредительной сигнализации и защиты.

По назначению все судовые потребители электроэнергии разделяют на следующие группы:

механизмы СЭУ (насосы, компрессора, нагреватели, сепараторы);

средства судовождения и связи;

механизмы судовых устройств (рулевое, якорное, швартовое, грузовое и.т.д.);

механизмы судовых систем (противопожарная, балластная, водоотливная);

электрическое освещение и сигнальные огни;

бытовые потребители;

специальные потребители (в зависимости от назначения судна).

По характеру и длительности работы все потребители электроэнергии можно разделить на три группы:

А - работающие с постоянной нагрузкой на данном режиме;

Б - работающие периодически;

В - работающие эпизодически.

Принадлежность потребителей электроэнергии к той или иной группе зависит от режима работы судна и соответственно от режима работы СЭС.

Мощность и количество генераторных агрегатов определяют на основе расчетных данных, которые характеризуют наиболее характерные режимы работы электростанции. Для грузовых судов расчётными режимами работы

СЭС являются:

ходовой;

стояночный с грузовыми операциями;

стояночный без грузовых операций;

аварийный.

На ходовых режимах наибольшая часть нагрузки СЭС приходится на группу А, на стояночных возрастает влияние групп Б и В. Наибольшие колебания нагрузки СЭС происходит на режимах стоянок с грузовыми операциями из-за эпизодической работы грузоподъёмных палубных механизмов.

Необходимая мощность СЭС судна может быть определена на основе энергетического баланса, путём составления таблицы потребителей электроэнергии судна прототипа.

В качестве основного рода тока на судне принимаем переменный 3-х фазный ток частотой 50Гц.

Электроэнергия распределяется следующим образом:

380 В - трёхфазный переменный ток для силовых потребителей;

220 В - трёхфазный и однофазный переменный ток для приборов навигации и связи, основного и аварийного освещения, сигнально отличительных огней, устройств автоматики и хозяйственно-бытовых потребителей;

24 В - однофазный переменный ток для переносного электроинструмента;

12 В - однофазный переменный ток для подключения низковольтного переносного освещения.

Выбор мощности и числа генераторов осуществляется по итогам таблицы с учётом следующих требований:

применять во всех случаях, когда это возможно, однотипные индукционные генераторы переменного тока;

загрузка работающих генераторов должна составлять не менее 65 - 70 % их номинальной мощности;

на каждом режиме (кроме аварийного), в резерве должно быть не менее одного генератора, способного заменить наибольший по мощности из работающих;

на режиме стоянки с грузовыми операциями допускается запас мощности не более 10 %.

Расчет параметров СЭС выполнен с помощью программы САПР СЭУ.

Максимальные ожидаемые мощности СЭС на режимах

на ходовом реж.умер,кВт, PXU= 598.15

на ходовом реж.троп,кВт, PXT= 738.73

на стояноч реж.умер,кВт, PSU= 290.64

на стояноч реж.троп,кВт, PST= 417.66

на маневр. Реж.умер,кВт, PMU= 598.15

на маневр. Реж.троп,кВт, PMT= 738.73

на грузов. Реж.умер,кВт, PGU= 606.48

на грузов. Реж.троп,кВт, PGT= 773.49

на реж.разгрузк.умер,кВт, PGU1= 2155.28

на реж.разгрузк.троп,кВт, PGT1= 2322.29

Выбранные дизель-генераторы:

Три 6L28/32H 1200 кВт 750 об/мин

Один 7L 16/24 780 кВт 1000 об/мин

Таблица 18

В таблице представлены следующие характеристики дизель-генераторов, обеспечивающих выработку трехфазного переменного тока в соответствии с европейским стандартом параметров (380в,50Гц): Марка ДГ - марка типоразмера, включающая буквенный и числовой коды. Последний представляет собой полную электрическую мощность (cos j = 0,8) в резервном режиме; N - номинальная (максимальная длительная) мощность, отдаваемая во внешнюю сеть, кВт; G_с - сухая масса агрегата, т; L - длина агрегата, м; B - ширина по фундаментной раме, м; H - габаритная высота, м.

7. Расчет теплопроизводящей установки

Теплопроизводящая установка предназначена для обеспечения паром (горячей водой) следующих потребителей: систем парового отопления, камбуза, душевых, прачечной, пожарной системы пожаротушения, системы обогрева кингстонов и другой донной и забортной арматуры, паровых водоопреснителей, системподогрева тяжелого топлива, систем подогрева груза, вспомогательных механизмов и устройств теплогенераторной установки, специальных вспомогательных механизмов с паровым приводом, вспомогательных турбогенераторов электрического тока.

Для выбора теплопроизводящей установки

необходимо рассчитать его паропроизводительность:

Рассчитаем часовой расход теплоты на бытовые нужды:

Определение расхода пара на общие судовые нужды

Расход пара на подогрев перевозимого груза на морских танкерах в зимний период, кг/час, может быть найден с использованием аппроксимирующей зависимости в функции переменной части водоизмещения судна - дедвейта, т.

Общее количество пара, необходимое для жизнеобеспечения судна:

D_общ=2,4+16,1=18,5 т/ч

В качестве ПУ выбираем два котла CHB 10000. Электропитание механизмов производится переменным током напряжением 380 В с частотой 50Гц. Электропитание системы автоматики - 220 В и 380 В с частотой 50Гц.

Таблица 19

В табл. указаны следующие характеристики котлов типа CHB: W_п - паропроизводительность, т/ч; D_к и H - диаметр и высота барабана котла, м; G_с- сухая масса котла, т; G_в- масса воды в котле, т. Коэффициент полезного действия котлов типа CHB составляет ок. 85%. Давление генерируемого пара может регулироваться в диапазоне от 10 до18 бар.

. РАСЧЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЗАПАСОВ

Запас топлива

Запас топлива на рейс

где:  = 1,2 - коэффициент учитывающий морской запас топлива;

 = 0,169 кг/кВт*ч - удельный расход топлива;

 = 14900 кВт - номинальная мощность ГД;

 = 1 шт - число ГД;

 = 720 ч. - ходовое время.

Запас тяжелого топлива

Запас легкого топлива.

Объем запасной цистерны тяжелого топлива:

Ρ_тт= 970 кг/м3 - плотность тяжелого топлива

Объем запасной цистерны легкого топлива:

Ρ_лт= 860 кг/м3 - плотность легкого топлива

Запас топлива для ДГ.

где:  - расход топлива на ходовом режиме;

 - расход топлива на стояночном режиме без грузовых операций;

 - расход топлива на стояночном режиме с грузовыми операциями.

Время стоянки судна.

где:  10 сут = 98ч - время стоянки для химовозов;

 = 0,41…0,5 - относительная продолжительность стоянок с грузовыми операциями;

 = 98 ч - время стоянки без грузовых операций;

 = 142 ч - время стоянки с грузовыми операциями.

Ходовой режим.

= 129 m

где:  = 1,2 - коэффициент учитывающий морской запас топлива;

 = 0,192 кг/кВт*ч - удельный расход топлива;

 = 780 кВт - эффективная мощность ДГ;

 = 1 шт - число ДГ работающих на данном режиме;

 = 720 ч. - ходовое время.

Стояночный режим без грузовых операций.

= 17,6 m

где: n = 1 шт - число ДГ работающих на данном режиме;= 98 ч. - стояночное время без грузовых операций.

Стояночный режим с грузовыми операциями.

= 76 , m

где: n=2 шт - число ВДГ работающих на данном режиме;

 = 142 ч - время стоянки с грузовыми операциями.

Запас масла

Запас циркуляционного масла.

 = 29,8,

где: i = 1 - кратность смены масла за рейс;мц = 25  - количество масла в циркуляционной системе;= 0,1 кг/кВт*ч - удельный расход (угар) масла;= 14900 кВт - эффективная мощность ГД;= 720 ч. - продолжительность рейса;= 897 кг/ - плотность масла.

Запас цилиндрового масла

Объём цистерны:

м³,

где q_цм=0,8 г/(кВт*ч) - удельный расход цилиндрового масла;

ρ_цм = 914 кг/м³ - плотность цилиндрового масла.