История развития судовых энергетических установок

Судовая энергетическая установка,

Основные типы современных СЭУ.

Их конструктивные схемы и область применения.

Дизельные энергетические установки.

Дизельная ЭУ в настоящее время является наиболее широко распространенным типом судовых энергетических установок. Дизельные установки отличаются разнообразием технических характеристик и конструктивных схем. 95% всего количества судов мирового морского флота оснащено дизельными установками. Наибольшая агрегатная мощность судовых ДВС достигла в настоящее время 40 МВт.

Преимущественное применение дизельных установок на современных судах объясняется главным образом тем, что они обладают наиболее высокой тепловой экономичностью по сравнению с СЭУ других типов, причем их экономичность сохраняется в широком диапазоне частичных нагрузок. Дизельные СЭУ отличаются сравнительно несложным составом вспомогательного оборудования и простотой обслуживания. Возможность создания мощностного ряда ДВС на базе одного типоразмера рабочего цилиндра также является важной положительной особенностью дизельных установок.

Современные дизельные СЭУ можно разделить на четыре группы:

- установки с малооборотными ДВС;

- дизель-редукторные установки со среднеоборотными ДВС;

- дизель-электрические установки;

- легкие установки с высокооборотными ДВС.

Установки с малооборотными ДВС находят преимущественное применение на морских судах в широком диапазоне мощностей. Частота вращения малооборотных ДВС (до 350 об/мин) обеспечивает возможность их работы на гребной винт с прямой передачей. Как правило, такие двигатели выполняют двухтактными, реверсивными, с числом рабочих цилиндров от 5 до 12, предусматривая для них топливо тяжелых сортов. Особой экономичностью и долговечностью отличаются крейцкопфные малооборотные ДВС с частотой вращения до 250 об/мин, которые наиболее часто применяются в качестве главных двигателей на морских судах дальнего плавания. Установки с малооборотными двигателями в большинстве случаев имеют развитый теплоутилизационный контур, повышающий их экономичность.

Дизель-редукторные установки со среднеоборотными ДВС в настоящее время успешно конкурируют с установками, имеющими малооборотные ДВС.

К среднеоборотным ДВС относят двигатели с частотой вращения в пределах 350-1000 об/мин, причем в качестве главных двигателей дизель-редукторных установок морских судов чаще всего применяют ДВС с частотой вращения 400-500 об/мин.

Среднеоборотные двигатели выполняют тронковыми четырехтактными, реже двухтактными, с числом цилиндров от 6 до 18, с однорядным линейным или двухрядным V-образным расположением цилиндров, реверсивными или нереверсивными.

Дизель-электрические установки применяют преимущественно на ледоколах и ледокольно-транспортных судах, мощность таких установок достигает 30 МВт. В качестве первичных двигателей для таких установок используют среднеоборотные ДВС и ДВС тепловозного типа, работающие на дизельном топливе. Электропередача с гребными электродвигателями постоянного тока обеспечивает исключительно высокие маневренные качества и надежность установок при работе во льдах. Вместе с тем значительные потери энергии, относительно большие масса, габариты и высокая начальная стоимость ограничивают применение дизель-электрических установок на судах других типов.

Легкие установки с высокооборотными ДВС являются обычными для судов с динамическими принципами поддержания (СПК и СВП). Высокооборотные ДВС выполняют четырехтактными нереверсивными, с частотой вращения обычно в пределах 1000-2000 об/мин, комплектно с двигателями выпускаются реверс-редукторные передачи. Мощность таких установок не превышает обычно 5 МВт.

Наибольшее распространение в ЭУ речных судов получили тихоходные четырехтактные ДВС с прямой передачей, с частотой вращения 300-600 об/мин и агрегатной мощностью до 1500 кВт, так как в данном диапазоне мощности они имеют преимущество перед двухтактными ДВС по моторесурсу, массогабаритным и экономическим показателям.

Применение быстроходных ДВС, имеющих меньшие массу и габариты, позволяет более чем в 1, 5 раза уменьшить объем МО и, соответственно, увеличить полезную грузоподъемность судна. Однако эти двигатели имеют меньший моторесурс, повышенный расход топлива и масла, высокий уровень шума. В качестве главных быстроходные ДВС целесообразно устанавливать только на судах, для которых основное значение имеют малые масса и габариты установки.

Существенным недостатком ДЭУ является передача дизелем механической энергии на вал через КШМ. Возникающие при этом неуравновешенные силы и моменты вызывают вибрацию дизеля и корпуса судна, появление резонансных напряжений, сокращающих срок службы установки. Неравномерность крутящего момента коленвала приводит к возможности возникновения крутильных колебаний валопровода.

Применение более дорогих сортов топлива и смазочных масел, особенно для двигателей с повышенной частотой вращения, увеличивает стоимость вырабатываемой энергии. Кроме того, ДВС имеют довольно сложные системы смазки, охлаждения, пуска и реверса.

Судовые котельные установки установки

Турбомашины

Одноступенчатые турбины.

Турбины, у которых весь рабочий цикл завершается на одном ряду направляющего (соплового) аппарата и рабочих лопаток, называются одноступенчатыми.

Одноступенчатые турбины имеют ограниченное применение из-за низкого КПД и ограниченной мощности (до 1 мВт). Для повышения КПДтаких турбин необходимы большие окружные скорости (до 700 м/с), что влечет за собой большие диаметры дисков (обычно технически нецелесообразные) и большие частоты вращения (до 20 – 30 тыс/мин ), неприемлемые для судовых установок. В настоящее время в судовых турбинах окружные скорости, как правило, не превышают 300 м/с и лишь в отдельных случаях достигают 400 м/с.

Одномашинная ДРУ

С разделением мощности

Основными элементами зубчатых передач являются зубчатые колеса трех видов:

- цилиндрические с внешним зацеплением;

- цилиндрические с внутренним зацеплением в составе планетарных ступеней;

- конические в составе угловых передач.

В зависимости от передаточного отношения применяют одноступенчатые (рациональное i=6-8, максимальное i=12-15), двухступенчатые и трехступенчатые.

По сравнению с ДУ с прямой передачей в ДРУ включены два дополнительных элемента: редуктор 2 и муфта 5. Для ДРУ транспортных судов обычно используют одноступенчатые редукторы, передающие момент от одного или нескольких главных СОД (до четырех). Двухступенчатые зубчатые передачи находят применение в ДУ с ВОД, на СПК, СВП, в ДУ быстроходных катеров и в комбинированных дизель-газотурбинных установках.

В ДРУ приняты два типа муфт между ГД и редуктором: высокоэластичные соединительные муфты, защищающие редуктор от резких изменений крутящего момента дизеля и демпфирующие крутильные колебания, и соединительно-разобщительные муфты, допускающие также отключение ГД от редуктора.

Достоинством ДРУ являются широкие возможности отбора мощности от редуктора на другие нужды, в первую очередь для привода электрогенераторов (валогенераторов), что позволяет в ряде случаев существенно повысить эффективность и экономичность работы ЭУ.

В настоящее время ДРУ со среднеоборотными дизелями (n=250¸ 600 об/мин) получили наибольшее распространение на транспортных судах с ограниченными размерами МО по высоте (паромы, суда с горизонтальной погрузкой).

На судах вспомогательного и технического флота (буксирах, земснарядах и др.) ДРУ являются основным типом ЭУ.

Более высокая температура выпускных газов в четырехтактных СОД обеспечивает лучшие условия для утилизации теплоты, чем в установках с двухтактными МОД.

Недостатки: увеличенный в 1, 5-2, 5 раза расход масла; повышенный уровень шума; большая трудоемкость обслуживания вследствие сокращения межремонтных сроков.

ДУ с гидравлической передачей могут быть разбиты на две основные группы:

- установки с гидродинамической передачей;

- установки с гидростатической передачей.

Гидродинамические передачи позволяют значительно улучшить маневренные и тяговые характеристики пропульсивной установки.

Основными элементами гидродинамической передачи в общем случае являются насос (насосное колесо), гидротурбина (турбинное колесо) и неподвижный направляющий аппарат. В качестве рабочей жидкости, как правило, применяют масло и лишь в отдельных случаях воду.

При наличии направляющего аппарата передача представляет собой гидродинамический преобразователь крутящего момента, называемый гидротрансформатором.

При отсутствии направляющего аппарата передача является гидродинамической муфтой, она обеспечивает плавное включение нагрузки, смягчает колебания нагрузки, предаваемые со стороны движителя на ведущий вал, и в случае заклинивания движителя допускает возможность кратковременной работы двигателя при пониженной частоте вращения без перегрузки по моменту.

Указанные свойства гидромуфты особенно важны для судов ледового плавания.

Таким образом, гидромуфты применяются для передачи крутящего момента главного двигателя к движителю без изменения величины и знака момента.

Гидротрансформатор, помимо выполнения функций гидравлической муфты, изменяет величину, а в случае необходимости и знак крутящего момента, передаваемого на вал движителя.

Схема ДУ с гидротрансформатором	Схема ДУ с гидротрансформатором и редуктором
1 – главный двигатель 2 – гидротрансформатор 3 – упорный подшипник	4 – гребной винт 5 – редуктор суммирующий

Гидродинамическая передача ДУ может быть выполнена универсальной, состоящей из редуктора, гидромуфты и гидротрансформатора. Такая передача обеспечивает высокие маневренные качества судна.

Гидростатическая передача, состоящая из насоса 2, приводимого ДГ, трубопровода 3 и гидромотора 4, работающего через упорный подшипник 5 на движитель 6.

1 – ГД

2 – насос

3 – трубопровод

4 – гидромотор

5 – упорный подшипник

6 – гребной винт

Насос 2 – аксиально-поршневой регулируемой производительности с реверсируемым направлением подачи рабочей жидкости.

Гидромотор 4 – аксиально-поршневой нерегулируемый.

Давление рабочей жидкости может составлять до 20 МПа, что определяет компактность и малую массу гидропривода. Насос переменной производительности обеспечивает хорошие тяговые свойства, КПД составляет 0, 85 – 0, 9, значение КПД сохраняется в широком диапазоне частоты вращения.

Передача может иметь достаточно высокое передаточное отношение, что позволяет использовать ВОД (i_p = 1, 2-12).

Возможная область применения – речные суда, буксиры, малые паромы, суда с высоким уровнем гидрофикации механизмов.

Электрические передачи могут быть разделены на передачи постоянного тока, переменного тока и двойного тока с преобразованием переменного тока в постоянный.

Современные ДУ с электропередачей характеризуются двойным преобразованием энергии: движение судна обеспечивается гребными электродвигателями постоянного тока, работающими на винт. Питание гребного электродвигателя осуществляется через преобразователь от главного дизель-генератора.

1 – ГД

2 – генератор

3 – преобразователь

4 – гребной эл.двигатель

5 – упорный подшипник

6 – гребной винт

Достоинства:

- отсутствие жесткой связи между ГД и движителями, что позволяет оградить дизель от внешних воздействий, особенно при ударах и заклинивании винтов, а также произвольно располагать главные дизель-генераторы, сокращая длину валопровода;

- использование только нереверсивных дизелей, что упрощает конструкцию и снижает стоимость;

- полная независимость числа первичных двигателей от числа винтов и возможность работы любого ДГ на любой винт.

Передача двойного тока позволяет достигнуть:

- высокой маневренности и благоприятной тяговой характеристики, присущих передачам постоянного тока;

- высоких технико-экономических показателей (КПД, массы, габаритов, надежность), присущих передачам переменного тока.

Недостатки:

- повышенные эксплуатационные расходы вследствие увеличения численности экипажа и затрат на ремонт;

- значительные масса и габариты;

- высокая строительная стоимость.

Применение электропередачи экономически целесообразно лишь на судах специального назначения, в первую очередь ледоколов и судов ледового плавания.

Дизельное топливо

Дизельное топливо предназначено для быстроходных дизельных и газотурбинных двигателей наземной и судовой техники. Условия смесеобразования и воспламенения топлива в дизелях отличаются от таковых в карбюраторных двигателях. Преимуществом первых является возможность осуществления высокой степени сжатия (до 18 в быстроходных дизелях), вследствие чего удельный расход топлива в них на 25—30 % ниже, чем в карбюраторных двигателях. В то же время дизели отличаются большей сложностью в изготовлении, большими габаритами. По экономичности и надежности работы дизели успешно конкурируют с карбюраторными двигателями.

Основные эксплуатационные показатели дизельного топлива:

- цетановое число, определяющее высокие мощностные и экономические показатели работы двигателя – чем оно больше (более 45), тем лучше воспламенение от сжатия (меньше задержка самовоспламенения);

- фракционный состав, определяющий полноту сгорания, дымность и токсичность отработавших газов двигателя;

- вязкость и плотность, обеспечивающие нормальную подачу топлива, распыливание в камере сгорания и работоспособность системы фильтрования;

- низкотемпературные свойства, определяющие функционирование системы питания при отрицательных температурах окружающей среды и условия хранения топлива

- степень чистоты, характеризующая надежность работы фильтров грубой и тонкой очистки и цилиндропоршневой группы двигателя;

- температура вспышки, определяющая условия безопасности применения топлива в дизелях;

- наличие сернистых соединений, непредельных углеводородов и металлов, характеризующее нагарообразование, коррозию и износ.

Цетановое число — основной показатель воспламеняемости дизельного топлива. Оно определяет запуск двигателя, жесткость рабочего процесса (скорость нарастания давления), расход топлива и дымность отработавших газов. Чем выше цетановое число топлива, тем менее жестко работает двигатель, но выше дымность (при ЦЧ больше 55).

Испаряемость (фракционный состав)

Характер процесса горения топлива в двигателе определяется двумя основными показателями — фракционным составом и цетановым числом. На сгорание топлива более легкого фракционного состава расходуется меньше воздуха, при этом благодаря уменьшению времени, необходимого для образования топливовоздушной смеси, процессы смесеобразования протекают более полно. Время прокручивания двигателя при запуске его на топливе со средней температурой кипения 200—225 °С в 9 раз меньше, чем на топливе со средней температурой кипения, равной 285 °С.

Вязкость

Определяют процессы испарения и смесеобразования в дизеле, так как от них зависит форма и строение топливного факела, размеры образующихся капель, дальность проникновения капель топлива в камеру сгорания. Более низкая плотность и вязкость обеспечивают лучшее распыливание топлива; с повышением указанных показателей качества увеличивается диаметр капель и уменьшается полное их сгорание, в результате увеличивается удельный расход топлива, растет дымность отработавших газов. Вязкость топлива зависит от его углеводородного состава. Летнее дизельное топливо, получаемое из западносибирской нефти, в котором преобладают парафино - нафтеновые углеводороды, имеет вязкость при 20 °С 3, 5—4, 0 мм²/с; такое же по фракционному составу топливо из сахалинских нефтей, в котором преобладают нафтено-ароматические углеводороды, — 5, 5—6, 0 мм²/с.

Низкотемпературные свойства

Низкотемпературные свойства характеризуются такими показателями, как температура помутнения, предельная температура фильтруемости и температура застывания последняя определяет условия складского хранения топлива — условия применения топлива, хотя в практике известны случаи использования топлив при температурах, приближающихся к температуре застывания. Для большинства дизельных топлив разница между Tп и Tз составляет 5—7 °С. Для обеспечения требуемых температур помутнения и застывания зимние топлива получают облегчением фракционного состава. Так, для получения дизельного топлива с t₃ = –35 °С и t_п = –25 °С требуется понизить температуру конца кипения топлива с 360 до 320 °С, а для топлива с t₃= –45 °С и t_n = –35 °С — до 280 °С, что приводит к снижению отбора дизельного топлива от нефти с 42 до 30, 5 и 22, 4 % соответственно.

Химическая стабильность

Химическая стабильность дизельного топлива — способность противостоять окислительным процессам, протекающим при хранении. Эта проблема возникла с углублением переработки нефти и вовлечением в состав товарного дизельного топлива среднедистиллятных фракций вторичной переработки нефти. Химическая стабильность оценивается по количеству образовавшегося в топливе осадка (мг/100 мл).

Коррозионная агрессивность

Стандартами на дизельные топлива регламентируются следующие показатели качества, характеризующие их коррозионную агрессивность: содержание общей серы, содержание меркаптановой серы и сероводорода, водо- растворимых кислот и щелочей. Современная технология получения дизельных топлив практически исключает возможность присутствия в них элементной серы и сероводорода.

Склонность к нагарообразованию (степень чистоты топлива)

Этот показатель определяет эффективность и надежность работы двигателя, особенно топливной аппаратуры. Для плунжеров и гильз топливных насосов зазоры составляют 1, 5—4, 0 мкм. Частицы загрязнений, размер которых более 4, 0 мкм, вызывают повышенный износ деталей топливной аппаратуры, что предопределяет и соответствующие требования к очистке топлива. Чистоту топлива оценивают коэффициентом фильтруемости по ГОСТ 19006—73, который представляет собой отношение времени фильтрования через фильтр из бумаги БФДТ при атмосферном давлении десятой порции фильтруемого топлива к первой.

Дизельное масло

Масла служат:

-для уменьшения энергии на трение

-для снижения трущихся деталей автомобиля

-для охлаждения и очищения от продуктов износа

-для предохранения поверхности металлической детали от коррозий

-способствуют поддержанию теплового режима трущихся деталей

В обозначение масла (например, М-12-Г) первая буква указывает на его назначение (М - моторное); цифры – кинематическую вязкость масла в м²/с или с Ст (сантистоксах) при 100 градусах; вторая буква – группу масла.

Масла по эксплуатационным свойствам делят на шесть групп: А, Б, В, Г, Д и Е. Группы масел отличаются количеством и эффективностью введённых присадок. Меньше всего присадок в маслах группы А, а в каждой последующей больше, чем в предыдущей. Присадки – это сложные органические или метоллоорганические соединения, которые вводят в масла для улучшения их качества.

Масла групп Д и Е используют для специальных двигателей. Масла групп Б, В и Г вырабатывают 2-х видов:

Б1, В1, Г1 – для карбюраторных двигателей

Б2, В2, Г2 – для дизелей

Универсальные масла, предназначенные для применения как в карбюраторных двигателях, так и в дизелях, обозначают буквой без цифрового индекса.

Масло группы А рекомендуется для нефорсированных двигателей;

Масло группы Б – для малофорсированных двигателей;

Масло группы В – для среднефорсированных двигателей;

Масло группы Г – для высокофорсированных двигателей

Топливная система.

Рис.1 Принципиальная схема топливной системы.

Топливная система предназначена для приема, хранения, перекачки, очистки, подогрева и подачи топлива к главным и вспомогательным дизелям и вспомогательным котлам, а также для передачи его на берег или на другие суда.

Топливная система состоит как бы из трех, соединенных между собой:

- прием, хранение и перекачка;

- топливоподготовка;

- расходный топливный трубопровод.

Прием топлива на судно с берега или плавучих бункеровочных баз в цистерны основного запаса должен обеспечиваться с двух бортов закрытым способом. Число и диаметр отверстий для приема топлива на каждом борту зависит от мощности установки, автономности плавания судна и расположения топливных цистерн основного запаса.

Для приема топлива на судне имеется постоянный трубопровод, снабженный необходимой арматурой для подачи топлива во все цистерны основного запаса. Он заканчивается на главной палубе наливными втулками, снабженными крышкой и сеткой. Погрузочный шланг с бункеровочной базы закрепляется в наливной втулке замком.

Основной запас топлива размещают во вкладных цистернах, расположенных по бортам и в междудонном пространстве судна под машинными помещениями и грузовыми трюмами с обязательной возможностью доступа для их осмотра. Располагать их под котлами и жилыми помещениями запрещается. Топливные цистерны устанавливают на расстоянии не менее 600 мм от задней стенки котла и 450 мм от его корпуса.

Чтобы избежать перетекания топлива при бортовой качке внутри цистерн, их разделяют на отсеки продольными переборками (диафрагмами), которые соединяют трубопроводом или голубницами.

Все топливные цистерны оборудуются измерительными устройствами, вентиляционными воздушными и переливными трубами. Суммарная площадь сечения воздушных труб должна составлять не менее 1, 25 площади сечения наполнительного трубопровода цистерны, вентиляционные патрубки по требованиям РРР должны заканчиваться воздушными головками с пламяпрерывающей сеткой.

Переливные трубы устанавливают на расходных и расходно-отстойных цистернах и выводят в цистерну основного запаса топлива. Площадь сечения переливной трубы должна быть не менее 1, 25 площади сечения наполнительного трубопровода цистерны.

Измерительные трубы, как правило, сегодня заменяются на более современные дистанционные контактные или бесконтактные (емкостные) датчики уровня. При этом на цистерне устанавливают минимум два датчика – НУ и ВУ.

Для заполнения запасных и расходных цистерн, перекачивания топлива из одних отсеков в другие и выдачи его с судна используют топливоперекачивающие насосы, подача которых зависит от вместимости цистерны. В качестве топливоперекачивающих применяют объемные насосы.

Состав системы

1. Цистерна основного запаса дизельного топлива

2. Втулка приема топлива

3. Втулка выдачи топлива

4. Топливоперекачивающий насос

5. Сепаратор

6. Раздаточная коробка

7. Фильтр грубой очистки топлива

8. Цистерна отходов от сепарации

9. Насос ГД

10. Расходная цистерна топлива с клапаном с дистанционным приводом

11. Цистерна утечного топлива

12. Запасной ручной топливоперекачивающий насос

Система смазки

Рис.2 Принципиальная схема системы смазки.

Данная система предназначена для приема, хранения, очистки и подачи масла к потребителям. В СЭУ масло используется для смазки трущихся деталей главных и вспомогательных механизмов, а также для отвода теплоты, выделяющейся при трении; для охлаждения поршней ДВС; в качестве рабочей жидкости гидромуфт гидротрансформаторов, объемного гидропривода судовых механизмов и в элементах гидравлических систем автоматики.

Масляные системы дизельных установок во многих случаях состоят из следующих, по существу, независимых систем:

- смазочной и охлаждения трущихся деталей главных и вспомогательных дизелей;

- смазочной редукторных передач;

- гидравлической реверс-редукторных, гидродинамических и объемных гидравлических передач;

- масляной органов управления и автоматического регулирования.

В судовую часть системы смазки входят запасные, расходные и отстойные цистерны, насосы, фильтры, сепараторы, подогреватели и трубопроводы, расположенные вне дизеля.

Масло для системы смазки подается с береговых или бункеровочных баз по гибкому шлангу в запасные цистерны. Запасные цистерны изготовляют вкладными и размещают в МО вдоль бортов или переборок. Из запасных цистерн масло маслоперекачивающим насосом подается в расходную цистерну, откуда в маслосборник или в картер дизеля. При смене масла в дизеле оно спускается в сточную цистерну.

Масло из запасных цистерн в маслосборники и из последних в сливную цистерну перекачивают резервным насосом с ручным приводом.

Кроме смазочной системы ДВС, в СЭУ имеются смазочные системы отдельных узлов, агрегатов и вспомогательных механизмов.

Масло также используется в гидравлических системах в качестве рабочего тела. Остальные требования такие же, как и к топливной системе.

Состав системы

1. Фильтр (сетка) на приемной втулке

2. Приемная втулка

3. Втулка выдачи масла

4. Цистерна основного запаса масла

5. Маслоперекачивающий насос

6. Сепаратор масла

7. Цистерна отстоя (отработанного) масла

8. Цистерна компрессорного масла

9. Ручной насос

Система охлаждения

Рис.3 Принципиальная схема системы охлаждения.

Основным назначением системы охлаждения является отвод теплоты через водяной охладитель от воды внутреннего контура системы охлаждения дизеля.

Данная система предназначена также для отвода теплоты от передач, компрессоров, опорных и упорных подшипников линии валопровода, дейдвудных подшипников, если они имеют смазку водой, и других механизмов.

Прием забортной воды должен производиться не меньше, чем от двух кингстонов - днищевого и бортового, расположенных в МО и соединенных между собой.

На приемных магистралях охлаждающей забортной воды следует устанавливать фильтры, производящие ее очистку без прекращения работы охлаждающих насосов.

В системе охлаждения используют центробежные насосы, навешенные на дизель (внешнего контура) или автономные с электроприводом.

Для облегчения пуска дизелей в холодное время года их прогревают водой внутреннего контура ДГ с одновременной циркуляцией воды в системе охлаждения, обеспечиваемой резервным насосом.

Резервное охлаждение - пожарные и балластные насосы.

Состав системы

1. Кингстон (Кингстонный ящик) – не менее 2 шт для судна от 25 м

2. Песочный фильтр

3. Резервный циркуляционный насос охлаждения

4. Водо - водяной холодильник внешнего/внутреннего контура

5. Трубопровод охлаждения дейдвудных труб

6. Смотровой фонарь потока на охлаждение дейдвудных труб

7. Клапан сброса охлаждающей воды за борт (в систему газовыпуска)

8. Трубопроводы на СКВ, забор воды на хоз. нужды, пожарную систему.

Система воздушного пуска

Рис.4 Принципиальная схема системы пуска.

Система обеспечивает сжатым воздухом необходимого давления пуск и реверс главного двигателя, пуск вспомогательных двигателей, работу пневматических систем автоматики и управления, работу приборов звуковой сигнализации судна (сирены, тифона), продувку кингстонов, системы пожаротушения и другие общесудовые и специальные нужды.

Система сжатого воздуха состоит из компрессоров, баллонов, водо - и - маслоотделителей, трубопроводов и арматуры.

Компрессоры. Для получения сжатого воздуха применяем компрессоры поршневого типа многоступенчатые, приводом которых служит электродвигатель. По Правилам Регистра на судне должно быть не менее двух компрессоров, один из которых может быть навешенным на дизель. При мощности энергетической установки свыше 220 кВт для аварийного дизель - генератора устанавливают аварийный компрессор, который может иметь ручной привод.

Производительность каждого компрессора по Правилам Регистра должна обеспечивать заполнение в течение 1 ч. всех пусковых баллонов главных двигателей от Рmin, при котором возможен последний пуск и маневр, до рабочего давления Рр.

Баллоны. Баллоны в зависимости от назначения делятся на пусковые главных двигателей, пусковые вспомогательных дизелей, тифонные и для хозяйственных нужд. По Правилам Регистра число баллонов для пуска главных дизелей должно быть не менее двух равной вместимости. Вспомогательные дизели могут иметь один пусковой баллон, однако при этом должна быть предусмотрена возможность их пуска от одного пускового баллона главных дизелей.

Количество воздуха в баллонах ГД должно обеспечить 12 пусков-реверсов реверсивного двигателя или шесть пусков нереверсивного. Баллоны вспомогательных двигателей должны обеспечивать шесть пусков.

Чтобы скапливающаяся в магистралях влага не попала в двигатель, трубопровод прокладывают с уклоном в сторону баллонов.

На компрессорах, баллонах и на трассе трубопровода устанавливают предохранительные клапаны, срабатывающие при превышении рабочего давления на 10%, и устройства для разгрузки трубопроводов и слива накопившейся в них влаги.

Для понижения давления воздуха, подаваемого из баллонов для общесудовых нужд, на трубопроводах устанавливают редукционные клапаны.

В пусковых баллонах хранится сжатый воздух обычно под давлением 3 МПа. Контроль за работой системы сжатого воздуха заключается в поддержании требуемого рабочего давления в баллонах и температуры воздуха по ступеням сжатия в компрессоре. В процессе работы компрессоры систематически продувают, чтобы удалить скопившуюся в баллонах и сепараторе влагу. Периодически проверяется работа предохранительных и редукционных клапанов.

Состав системы

1. Стационарный компрессор

2. Влаго и – масло отделитель

3. Баллон воздушный на 30 атм

4. Клапан продувки баллона

5. Предохранительный клапан

6. Редукционный клапан

7. Манометр

8. Клапан пуска ДВС

Методы опреснения.

Потребности судов и СЭУ в пресной воде могут быть удовлетворены за счет судовых запасов и в результате работы водоопреснительной установки.

Процесс получения пресной воды из соленой морской называется опреснением.

Существует много способов опреснения морской воды: дистилляция, кристаллогидратный, гиперфильтрация, электродиализ.

Дистилляция – один из самых старых способов опреснения, применявшийся еще на судах парусного флота.

1 – испарительный сосуд

2 - конденсатор

Забортная морская вода нагревается в специальном испарительном сосуде 1 за счет теплоты водяного пара П1, который в процессе передачи теплоты забортной воде превращается в конденсат К.

При нагреве морской воды до температуры кипения образуется пар П2, который почти не содержит солей. Соли из испарителя 1 отводятся в виде рассола Р.

Образующийся в процессе кипения морской воды пар П2, называемый вторичным, поступает в конденсатор 2, где, конденсируясь, он превращается в дистиллят Д.

Способ дистилляции является основным при опреснении морской воды на судах. К его недостаткам относятся большая энергоемкость (на испарение 1кг соленой воды расходуется 2, 25 МДж тепловой энергии) и отложения солей жесткости при кипении морской воды на поверхностях нагревательных элементов.

Кристаллогидратный способ основан на известном физическом явлении – при достаточно медленном охлаждении морской воды ниже температуры замерзания (-2⁰С) образуются кристаллы льда, которые, как и пар, не содержат солей.

В судовых условиях данный способ опреснения практически не применяется ввиду больших энергозатрат и сложного сопутствующего оборудования (холодильных машин).

Электродиализ основан на способности полупроницаемых мембран из полимерных материалов пропускать при наложении электростатического поля ионы солей только одного знака. При чередовании таких мембран и подаче на них электрического напряжения образуются камеры концентрации 2, в которых будет собираться рассол, и камеры обессоливания 1, в которых будет образовываться дистиллят Д.

В электродиализных ВОУ отсутствуют большие затраты энергии (энергия затрачивается на создание электростатического поля и прокачивание воды через опреснительные камеры). Для получения качественного дистиллята необходимо многократно прокачивать соленую воду через опреснительные камеры.

ВОУ такого типа нашли применение на судах небольшого водоизмещения и считаются перспективными. Такой метод является самым эффективным при опреснении слабосоленых вод и поэтому его следует применять на судах с ограниченным районом плавания в морях с низким солесодержанием воды (Балтийское море и моря Северного Ледовитого океана).

Классификация судовых ВОУ.

По назначению все судовые опреснительные установки делятся на две группы:

- установки для приготовления бытовой и технической воды (на судах с ДУ и ГТУ);

- испарители котловой воды (ИКВ), в которых получают дистиллят и бидистиллят для котельных установок (на судах с ПТУ).

По способу кипения морской воды:

- поверхностные ВОУ, в которых морская вода испаряется с поверхности нагревательных элементов;

- адиабатные (бесповерхностные), в которых теплота подводится к морской воде в отдельном подогревателе; вода при этом не испаряется, а пар образуется с поверхности струй морской воды при снижении давления воды в испарительном сосуде.

Принципиальная схема одноступенчатой адиабатной ВОУ.

1 – подогреватель

2 – испарительный сосуд

3 – рассольный сосуд

4 – конденсатор

5 – вакуумный насос

6 – дистиллятный насос

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒