СОСТАВ И ФУНКЦИИ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ГЛАВНОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

РЕФЕРАТ

Курсовая работа _51__ страниц, 11_ рисунков, _18__ таблиц, _10_ источников.

ГЛАВНЫЙ ЭНЕРГИТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС, ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, ОПТИМАЛЬНЫЙ РЕЖИМ, РАСХОД ТОПЛИВА, РАСЧЁТ СИСТЕМ СУДОВОЙ ЭНЕРГИТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

Объектом исследования является грузовое судно.

Цель работы – увеличение водоизмещения грузового судна на 5%.

В процессе работы проводился выбор оборудования и обоснование этого выбора на основе математических расчётов.

В результате работы были выбраны элементы главного и вспомогательного энергетического комплекса, соответствующие системы, с помощью которых была достигнута цель модернизации.

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВЭУ – вспомогательная энергетическая установка.

СЭУ – судовая энергетическая установка.

ГЭК – главный энергетический комплекс.

ВЭК – вспомогательный энергетический комплекс.

ГД – главный двигатель.

ГП – главная передача.

УК – утилизационный котёл.

ВФШ – винт фиксированного шага.

ВП – валопровод

ВД – вспомогательный двигатель.

АК – автономный котёл.

ВОУ – водоопреснительная установка.

ВКУ – вспомогательная котельная установка.

ДГ – дизель – генератор.

КПД – коэффициент полезного действия

RR – реверс-редукторная передача.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение………………………………………………………………………………..……4

1. Состав и функции основных элементов главного энергетического комплекса ……….. 5

1.1. Исходные данные……………………………………………………………………….5

1.2. Выбор главных двигателей…………………………………………………….………5

1.3. Выбор главной передачи……………………………………………………….………7

1.4. Выбор валопровода и движителя………………………………………………………9

1.5. Оценка энергетической эффективности главной энергетической установки…..…10

1.6. Координаты внешних характеристик……………………………………………...…11

1.7. Определение характеристик винта фиксированного шага …………………………12

1.8. Обоснование оптимального режима работы главного двигателя……………..……14

2. Состав и функции основных элементов вспомогательного энергетического комплекса……………………………………………………………………………....…...18

2.1. Обоснование состава вспомогательной котельной установки……………….....…18

2.2. Комплектование судовой электростанции..……………………………………...…19

2.3. Обоснование оптимального режима работы вспомогательных двигателей…...…20

3. Назначение структура и расчёт систем судовой энергетической установки……..……23

3.1. Расчёт топливной системы судовой энергетической установки………………..…23

3.2. Расчёт масляной системы судовой энергетической установки……………………25

3.3. Расчёт системы охлаждения судовой энергетической установки……………....…27

3.4. Расчёт системы сжатого воздуха судовой энергетической установки…...…….…29

3.5. Выбор компрессоров судовой энергетической установки………………………... 31

3.6. Расчёт системы газовыпуска судовой энергетической установки……………...…31

3.7. Утилизация теплоты в системе охлаждения судовой энергетической установки..33

3.8. Выбор водоопреснительной установки………………………………………..……34.

4. Оптимизация работы судовой энергетической установки…………………………....…36

4.1. Обоснование скоростного диапазона искомого режима модернизируемого судна……………………………………………………………………………….......36

4.2. Оценка степени обеспечения потребности судна от утилизации теплоты газов модернизируемого судна ……………………………………………………….……37

4.3. Матрица энергетического обеспечения модернизируемого судна…………....…..38

4.4. Режим оптимального энергоиспользования судовой энергетической установки модернизируемого судна………………………………………………………...…...38

4.5. Обоснование скоростного диапазона искомого режима проектируемогосудна....41

4.6. Оценка степени обеспечения потребности судна от утилизации теплоты газов проектируемого судна…………………………………………………………….......43

4.7. Оценка степени обеспечения потребности судна от утилизации теплоты охлаждающей воды проектируемого судна…………………………...…….………44

4.8. Матрица энергетического обеспечения проектируемого судна…………..…….....45

4.9. Режим оптимального энергоиспользования судовой энергетической установки проектируемого судна…………………………………………………………….….46

4.10. Показатели судовых энергетических установок…………………………………..49

Список литературы……………………………………………………………......…51

ВВЕДЕНИЕ

СЭУ - состоит из комплекса оборудования (тепловых двигателей, механизмов, аппаратов, магистралей, систем), предназначенного для преобразования энергии топлива в механическую, электрическую и тепловую энергию и транспортировки ее к 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, действие средств пожаротушения и т. д.);

Современное развитие транспортного флота характеризуется созданием высокопроизводительных грузовых, буксирных и пассажирских судов; повышением их мощности и скорости хода; оборудованием высокоэффективными и экономичными механизмами, устройствами, системами, средствами механизации и автоматизации; стандартизацией и унификацией отдельных механизмов и судовых энергетических установок в целом.

С ростом грузоподъемности и скорости хода судов, увеличиваются их энергооснащенность и мощность главных двигателей. В связи с этим судовые энергетические установки, затраты на которые составляют около 35% общей строительной стоимости судов, оказывают большое влияние на технико-эксплуатационные и экономические показатели флота. Большое значение в повышении эффективности работы водного транспорта имеет техническая эксплуатация флота; на нее приходится около 50% расходов, относимых на себестоимость перевозок грузов и пассажиров.

СОСТАВ И ФУНКЦИИ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ГЛАВНОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

Главная энергетическая установка – это установка, в которой энергия используется для приведения в движения движителей.

К ГЭК относят: ГД, ГП, движитель, валопровод.

ВЭК – обеспечивает всеми видами энергии судовые механизмы и нормальное функционирование ГЭК.

К ним относятся: вспомогательные двигатели (ДГ, турбогенераторы), аварийные ДГ, вспомогательные котлы, аккумуляторная станция, а также обслуживающие их вспомогательные механизмы, аппараты и системы, механизмы и аппараты общесудовых систем бытового водоснабжения, отопления, обогревания, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Исходные данные

Исходные данные курсовой работы приведены в табл.1.

Таблица 1 – Исходные данные модернизируемого судна

Параметр, размерность	Данные
Водоизмещение G, т (осадка судна, м)	3120 (3, 34)
Скорость в полном грузу V, км/ч (автономность, сут.)	20, 5 (15)
Количество х (марка главных двигателей (ГД))	2 (6НВД48АУ)
Номинальная эффективная мощность ГД Ре, кВт
Номинальная частота вращения коленчатого вала ГД nн, об/мин
Род топлива Qн (его удельный расход ГД bе, кг/кВт*ч)	ДТ (0, 224)
Количество Хг и номинальная мощность валогенераторов Рг, кВт	1х35
Количество Хв (марка вспомогательных двигателей (ДГ))	2(6Ч12/14)
Номинальная эффективная мощность ДГ Рв, кВт
Род топлива Qнв (его удельный расход ДГ bв, кг/кВт*ч)	Л (0, 269)
Количество Хк и теплопроизводительность автономных котлов Qк, кДж/ч	1х419000
Род топлива Qн (его удельный расход автономным котлом Вк, кг/ч	ДТ (12, 2)
Количество Ху и теплопроизводительность утилькотлов Qу, кДж/ч	2х170000
Число членов экипажа nэ, чел

Выбор главных двигателей

Главные двигатели, используя энергию теплоты сгорания топлива и кислород, вырабатывают необходимое количество механической энергии.

При проектировании судов тип ГД задаётся в техническом задании, а его основные параметры создаются на стадии эскизного проекта. В первом приближении, мощность ГД может быть определена исходя из равенства адмиралтейских коэффициентов, проектируемого судна и прототипа. Равенство адмиралтейских коэффициентов рассчитаем по формуле (1).

(1)

где: Gм – водоизмещение после модернизации, т; – суммарная мощность ГД, до модернизации судна, кВт; Vм – скорость модернизируемого судна, т.к. скорость судна не является целью модернизации, Vм =V, .

Gм

Для выбора ГД и последующей оценки конкурентоспособности, по формуле (2), рассчитаем мощность необходимую для одного ГД.

(2)

Рассмотрим три двигателя и выберем из них наиболее конкурентоспособный, наименование параметров и данные двигателей приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Параметры выбираемых двигателей

Наименование параметра:	6НВД48АУ	6ВД26/20АЛ	6НВД48А-2У
Номинальная эффективная мощность ГД Ре, кВт
Номинальная частота вращения коленчатого вала ГД nн, об/мин
Удельный расход топлива ГД bе, кг/кВт*ч	0, 224	0, 212	0, 224
Удельный расход масла В кг/кВт*ч	0, 002	0, 002	0, 0014
Род топлива	дизельное	дизельное	моторное
Габаритные размеры: Длина, мм Ширина, мм Высота, мм
Масса кг
Ресурс до капитального ремонта r, тыс. часов
Литровая мощность: где: – Число цилиндров; S – ход поршня, см D – диаметр поршня, см	1, 65	10, 81	1, 65
Удельная масса:	39, 38	16, 39	29, 75
Стоимость:

Используя данные полученные из табл.2 по формуле (3), рассчитаем коэффициент конкурентоспособности ГД.

(3)

где: Р – Литровая мощность ГД, ; – максимальная литровая мощность ГД, ;

r – ресурс ГД до капитального ремонта, тыс. часов; – максимальный ресурс ГД до капитального ремонта, тыс. часов; m – удельная масса ГД, ; mmin – минимальная удельная масса ГД, ; bе – удельный расход топлива ГД, кг/кВт*ч;

bеmin – минимальный удельный расход топлива ГД, кг/кВт*ч; В – удельный расход масла ГД, кг/кВт*ч; Вmin –минимальный удельный расход масла ГД, кг/кВт*ч; С – стоимость ГД, уе; Ц – цена топлива. ( для дизельного топлива, Ц=1; для моторного топлива, Ц=0, 5);

Для двигателя марки 6НВД48АУ:

= 0, 704

Для двигателя марки 6ВД26/20АЛ:

Для двигателя марки 6НВД48А-2У:

Кк= = 0, 806

Вывод:

После расчёта коэффициента конкурентоспособности оказалось, что у дизеля марки 6ВД26/20АЛ, Кк=0, 879, это является наибольшим значением, а следственно в качестве главных двигателей выбираем два дизеля марки 6ВД26/20АЛ.

Выбор главной передачи

Главная передача – это совокупность механизмов, для преобразования энергии ГД в энергию, обеспечивающую эффективное выполнение движителями своих функций.

ГП, кроме этого могут обеспечивать: разобщение ГД и движителей, реверсирование, редуцирование частоты вращения, трансформацию крутящего момента, разделение и суммирование мощности ГД.

Выбранные двигатели марки 6ВД26/20АЛ, являются нереверсивными, а следственно к дальнейшему расчёту принимаем реверс-редукторную передачу.

Расчёты параметров для выбора RR, приведём в табл.3.

Таблица 3 – Расчёт параметров реверс-редукторной передачи

параметры и размерность	полученные данные
Отношение номинальной эффективной мощности ГД, к номинальной частоте вращения коленчатого вала:	0, 53
Максимальный диаметр винта: Dmax=0.625 где: Т – осадка судна, м
Проектируемая частота вращения коленчатого вала: где: t – коэффициент засасывания (t=0.25); V-скорость в полном грузу, км/ч;
передаточное число:	3, 80

Руководствуясь данными полученными из табл.3, принимаем реверс-редукторную передачу марки RR640. Её основные параметры приведём в табл.4.

Таблица 4 – Параметры реверс-редукторной передачи

параметры:	модель RR640
Допустимое отношение мощности и частоты вращения входного вала,	0, 53
Передаточное число,	3, 542
Допустимая частота вращения входного вала,
Масса,
габариты: длина, ширина, высота,

Вывод: Принятая реверс-редукторная передача маркиRR640, имеет фрикционные дисковые муфты переднего и заднего хода с гидравлическим управлением, что улучшает манёвренность в управлении и обеспечивает долговечность работы.

Список литературы

1. Судовые энергетические установки/ Артёмов Г.А., Волошин В.П. и др. Л.: Судостроение, 1987.480 с.

2. Кане А.Б. Судовые двигатели внутреннего сгорания. С-Пб.: Судостроение, 1993. 288 с.

3. Румб В.К., Яковлев Г.В., Шаров Г.И., Медведев В.В., Минасян М.А.

Судовые энергетические установки. Судовые дизельные энергетические установки. Учебник. СПб.: СПбГМТУ, 2007.535 с.

4. Конаков Г.А., Васильев Б.В. Судовые энергетические установки и техническая эксплуатация флота. М.: Транспорт, 1980. 423 с.

5. Овсянников М.К., Петухов В.А. Судовые автоматизированные энергетические установки. М.: Транспорт, 1989. 256 с.

6. Камкин С.В., Возницкий И.В., Шмелёв В.П. Эксплуатация судовых дизелей. Учебник. М.: Транспорт, 1990. 344 с.

7. Фомин Ю.Я., Горбань А.И., Добровольский В.В. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Л. Судостроение, 1989. 344 с.

8. Корнилов Э.В., Бойко П.В. Системы ДАУ судовыми двигателями. Одесса: Феникс, 2006. 260 с.

9. Баёв А.С. Судовая энергетическая установка как объект управления. Учебное пособие. С-Пб.: СПбГМТУ, 2012. 195 с.

10. Баёв А.С. Судовые энергетические установки и техническая эксплуатация. Монография. С-Пб.: СПбГМТУ, 2015. 397 с.