Разработка систем судовых энергетических установок

Схема масляной системы изображена на приложении 2.

3 Разработка системы охлаждения
3.1 Функции системы охлаждения
С помощью системы охлаждения обеспечивается отвод теплоты от различных механизмов, устройств, приборов и рабочих сред в теплообменных аппаратах.
3.2 Расчет элементов системы охлаждения
Подача насоса внутреннего контура QН.В. для ГД, м3/ч, определяем по формуле:
м3/ч, где
кВ – коэффициент запаса подачи, кВ = 1,1÷1,2, принимаем кВ = 1,1 для ДГ и ВД;
t2B – температура воды внутреннего контура за двигателем, t2В = 70÷85 °С, принимаем t2В = 75°С для ГД и t2В = 70°С для ВД;
t1B – температура воды внутреннего контура перед двигателем, t1В = 50÷65 °С, принимаем t1В = 55°С для ГД и t1В = 50°С для ВД.
Принимаем насос марки ЦВС 10/40.
Подача насоса внутреннего контура QН.В. для ВД, м3/ч, определяем по формуле:
м3/ч, где
QВ.Г. – количество теплоты, отбираемого водой внутреннего контура от охлаждаемых деталей двигателя, кДж/кг.
Для ГД:
мДж/кг,
где αВ – доля теплоты сгоревшего топлива, передаваемая в охлаждающую воду, αВ = 0,12÷0,2, принимаем αВ = 0,14 для ГД и αВ = 0,2 ВД.
Для ВД:
мДж/кг,
Подача насоса для прокачки забортной водой масляного и водяного холодильников ГД QН.З., м3/ч:


Принимаем насос марки НЦКГ 6/40Б.
Подача насоса для прокачки забортной водой масляного и водяного холодильников ВД QН.З., м3/ч:


Емкость расширительного бака для ГД, м3:
м3
Емкость расширительного бака для ВД, м3:
м3.
3.3. Принцип работы системы охлаждения
Вода по сравнению с прочими охлаждающими средами имеет большую теплоемкость и при скорости 0,5-3,0 м/с высокий коэффициент теплоотдачи. Это легкодоступная охлаждающая среда и поэтому широко применяется в энергоустановках всех типов. Однако в воде содержатся растворимые соли, микроорганизмы и другие примеси, выпадающие в осадок при нагревании.
Замкнутая система судовых ДЭУ применяется обычно для отвода теплоты от деталей двигателей, а проточная – для охлаждения рабочих сред в теплообменниках (масла, воздуха).
Применение замкнутой системы охлаждения пресной водой исключает коррозию деталей дизелей, позволяет повышать температуру в системе баз интенсификации образования накипи.
Для охлаждения современных судовых дизелей применяют исключительно замкнутые системы охлаждения, в которых используется пресная вода, циркулирующая по замкнутому контуру. Нагретую пресную воду пропускают через охладитель, прокачиваемый забортной водой. Это позволяет поддерживать необходимый температурный режим.
Вода внутреннего контура насосом, навешенным на ГД, подается в зарубашечное пространство ГД. Нагретая вода направляется из дизеля в терморегулятор, который в зависимости от температуры воды распределяет ее поток в водяной холодильник и на перепуск. После водяного холодильника оба потока смешиваются и поступают во всасывающую магистраль насоса. Расширительная цистерна имеет трубопроводы: отвод паров воды и воздуха из системы водяного охлаждения, пополнение убыли воды во внутреннем контуре и ее слив при переполнении цистерны. Расширительная цистерна имеет водомерное стекло.
Прием забортной воды на судно осуществляется через днищевой или бортовой кингстоны. Далее забортная вода попадает в фильтр подается насосом внешнего контура, навешенным на дизель, последовательно в холодильники охлаждающей воды внутреннего контура и масла, а затем по трубопроводу сливается за борт. В случае выхода из строя насосов внутреннего контура и внешнего контуров предусмотрены резервные с электроприводами.
Система охлаждения ВГ не рассматриваем, т.к. ее принцип работы идентичен системы охлаждения ГД.
Схема системы охлаждения ГД и ВГ изображена на приложении 3.






4 Разработка системы сжатого воздуха
4.1 Функции системы сжатого воздуха
Система сжатого воздуха предназначена для пуска главных и вспомогательных дизелей, подачи звукового сигнала (тифона), подпитки пневмоцистерн (гидрофоров), работы пневматической системы автоматического регулирования и управления, для приведения в действие пневмоинструментов, а также для хозяйственных нужд и технологических целей, например в озонаторных установках подготовки питьевой воды и др.
4.2 Расчет элементов системы сжатого воздуха
Общий запас воздуха на судне, м3, для обеспечения необходимого количества пусков и реверсов:
VB = [VX+(m-1)×Vг]×(ΣVцг×z+ ΣVцв× z) =[6+(6-1)×4] ×(0,015+0,0035×2)= ,
= 0,6 м3.
где VX – удельный расход свободного воздуха для пуска двигателя из холодного состояния, приходящийся на 1 м3 объема цилиндров дизеля, м3/м3, принимаем VX = 6 м3/м3.
Vг – удельный расход свободного воздуха для пуска двигателя в горячем состоянии, приходящийся на 1 м3 объема цилиндров дизеля, м3/м3, принимаем Vг = 4 м3/м3.
m - число пусков двигателя, принимаем двигатель нереверсивный, m = 6;
Vцг,Vцв – объемы цилиндров ГД и ВД, для данного варианта Vцг = 15 л = 0,015 м3 ,Vцв = 3,5 л = 0,0035 м3.
Суммарный объем воздухохранителей, м3, заполненных воздухом, сжатым до начального пускового давления определяется по формуле:
м3,где
Pa = 0,1 МПа – атмосферное давление;
Р2 = 5 МПа – начальное давление воздуха в баллонах;
Р1 = 1,5 МПа – конечное давление воздуха в баллонах.
Принимаем стандартный воздухохранитель емкостью 20 л. в количестве 2 шт..
Вместимость баллона для тифона, м3:
м3,
где – коэффициент насыщения сигналами;
м3/мин – расход тифоном свободного воздуха;
τс = 5 мин – продолжительность подачи сигнала;
МПа – начальное давление воздуха в баллонах;
МПа – нижний предел давления воздуха в баллонах, при котором ещё возможна подача сигнала.
Принимаем стандартный воздухохранитель емкостью 25 л.
Общая вместимость воздухохранителей:
ΣVбд = 20×2+25 = 65 л.
Подача компрессора по свободному воздуху:
м3/ч,
где ч – время заполнения баллонов.
Принимаем компрессор марки ЭК2-150/1:
подача компрессора – 2 м3/ч;
количество – 2 шт.
Обычно в состав системы сжатого воздуха входят поршневые электрокомпрессоры, влагомаслоотделители, баллоны для хранения воздуха, редукционные клапаны, трубопроводы, контрольно-измерительные приборы и устройства автоматического регулирования.
Запас сжатого воздуха пополняется с помощью главных компрессоров, которых должно быть не менее двух (один резервный).
Компрессорная станция согласно Правилам Регистра должна быть такой, чтобы обеспечивать заполнение пусковых баллонов главного двигателя в течения 1-го часа, начиная от минимально допустимого давления до рабочего начального давления. Минимально допустимое давление – это давление, при котором возможен последний пуск или маневр двигателя.
Схема системы сжатого воздуха изображена на приложении 4.

Список использованных источников
Костылев И.И., Петухов В.А. Судовые системы: учебник. - СПБ.:Изд-во ГМА им. ад. С.О. Макарова, 2010.
Артемов Г.А. и др. Системы судовых энергетических установок.- СПБ., Судостроение, 1990.
Российский Речной Регистр. Правила классификации и постройки судов внутреннего плавания (ПСВП) т.3 - М. 2009 г.
ГОСТ 2.704-76 ЕСКД. Правила выполнения гидравлических и пневматических схем
ОСТ 5Р.5349-78 Системы судовые и системы судовых энергетических установок. Основные термины и определения.
ОСТ 5.5613-2001 Обозначения условные графические в схемах судовых систем и систем энергетических установок.
ОСТ 5.95057-90 Системы судовые и системы судовых энергетических установок. Типовой технологический процесс изготовления и монтажа трубопроводов.
РД 5Р.4235-77 Система водяного охлаждения судовых дизельных энергетических установок. Правила и нормы проектирования.
РД 5.4323-80 Система масляная судовых дизельных энергетических установок. Правила и нормы проектирования.
РД 5Р.4187-76 Система топливная судовых энергетических установок. Правила и нормы проектирования.
РД 5.5134-83 Системы воздуха среднего и низкого давления. Правила и нормы проектирования.













2