Проектирование судовых энергетических установок

курсовая работа

1.4 Комплектация систем ГД с точки зрения надежности, безопасности мореплавания и требований классификационных обществ

Топливная система

Современные СДУ с МОД и СОД используют тяжёлые сорта топлива, что пагубно влияет на детали ДВЗ. С целью снижения этого воздействия современные суда оборудуются системой топливоподготовки, которая включает в себя сепараторы тяжёлого и дизельного топлива, паровые подогреватели, отстойно - расходные цистерны, фильтры тонкой и грубой очистки. Каждый сепаратор имеет два сепараторных топливных насоса - нагнетательный и откачивающий, которые могут брать топливо по общему трубопроводу из любого топливного танка, которые должны быть оборудованы системой парового подогрева. По правилам Регистра максимальная температура подогретого топлива в цистерне должна быть не менее чем на 10 - 15°С ниже температуры вспышки его паров, но не выше 95°С.

Для перекачки топлива должно быть предусмотрено не менее двух насосов (объёмного типа) с механическим приводом, один из которых служит резервным.

Объём каждой отстойно - расходной цистерны определяется из расчёта обеспечения работы ГД в течении 24 ч.

м3

где ст = 960 кг/м3 - плотность топлива;

ве = 0,170 кг/(кВт·ч) - удельный расход топлива ГД.

Объём отстойно - расходной цистерны дизельного топлива меньше либо равен 70 - 75 % объёма цистерны тяжёлого топлива.

Производительность сепараторов определяется из условия сепарации суточного расхода топлива за время фсп = 8 - 12 часов.

м3/ч.

На прототипе установлено два взаимозаменяемых сепаратора тяжёлого топлива ALFA-LAVAL PX 110 производительностью по 7,5 м3/ч. В целях унификации сепаратор дизельного топлива выбирается таким же, как и сепараторы тяжёлого топлива.

Производительность топливоперекачивающего насоса обеспечивает выкачку топлива из наибольшего отсека-хранилища за 4-6 ч:

м3

Суммарный расход топлива на ГД за рейс:

кг/рейс;

где фх = 120 часов;

фст = 48 часов.

Суммарный расход дизельного топлива на ДГ за рейс:

кг/рейс.

Масляная система

Масляная система обеспечивает подачу смазки на трущиеся поверхности деталей двигателя, а также охлаждения поршней. Она состоит из цистерн для хранения запасов масла, масляных циркуляционных насосов, фильтров, сепараторов, маслоохладителей.

При одном главном двигателе должно быть не менее двух масляных насосов циркуляционной смазки - основной и резервный, один из которых может иметь привод от двигателя. Производительность резервного насоса должна быть не менее производительности основного. При наличии двух главных двигателей достаточно предусмотреть по одному масляному насосу для каждого двигателя и один резервный насос с независимым приводом.

Каждый вспомогательный двигатель должен иметь независимую систему смазки.

Системы циркуляционной смазки СДУ должны оборудоваться аварийно-предупредительной сигнализацией, устройствами автоматического регулирования температуры и защитой двигателей по минимальному давлению масла.

Объём цистерны цилиндрового масла для ГД:

м3

где г/кВт - удельный расход цилиндрового масла для ГД;

часов - время работы ГД;

кг/м3 - плотность масла.

Производительность масляного циркуляционного насоса:

м3/ч;

где - коэффициент запаса;

кДж/(кг К) - теплоёмкость циркуляционного масла;

0С; 0С - температура масла на входе и выходе ГД соответственно;

- коэффициент трения;

кВт - индикаторная мощность ГД;

- механический КПД.

Количество масла в циркуляционной системе:

м3;

где - кратность циркуляции.

Вместимость сточной масляной цистерны должна быть на 40 - 50% больше объёма циркуляционного масла:

м3;

где - коэффициент вспенивания.

Производительность масляного сепаратора:

м3

где ч - время сепарации всего масла, находящегося в системе.

На прототипе установлено два взаимозаменяемых сепаратора масла ALFA-LAVAL S827производительностью по 5 м3/ч.

Поверхность охлаждения холодильника масла:

м2;

где Вт/м2 - коэффициент теплопередачи от масла к охлаждающей воде;

єС;

0С; 0С - температура масла перед и за маслоохладителем соответственно;

0С; 0С - температура забортной воды перед и за маслоохладителем соответственно.

Производительность маслоперекачивающего насоса должна быть достаточной для подачи масла из цистерны основного запаса в циркуляционные в течении 1,4 часа при напоре 0,25 МПа. Насосы масляной системы обычно винтовые или шестерённые.

Системы охлаждения

Современные СДУ имеют двухконтурную систему охлаждения, состоящую из насосов забортной и пресной воды, а также теплообменных аппаратов.

Система охлаждения забортной водой ГД должна оборудоваться двумя насосами - основным и резервным, один из которых по крайней мере должен иметь независимый привод. Производительность резервного насоса должна быть не менее производительности основного насоса. Для двух или более ГД допускается один резервный насос.

В системе охлаждения пресной воды ГД допускается иметь один резервный насос с независимым приводом для пресной и забортной воды; при этом должны быть предусмотрены меры, не допускающие смешения забортной и пресной воды.

В системе охлаждения пресной воды должна быть предусмотрена расширительная цистерна ёмкостью 10 - 20% объёма контура охлаждения, уровень воды в которой должен быть выше максимального уровня воды в двигателе.

Производительность насоса пресной воды:

м3/ч,

где k = 1,5-2,5 - коэффициент запаса производительности, который учитывает износ насоса, принимаем k =1, 5;

кДж/(кг · К) - теплоёмкость пресной воды;

кДж/ч - относительное количество теплоты, отводимой от цилиндров пресной водой;

0,08 - доля теплоты подведённой с топливом, уносимая охлаждающей водой;

кДж/кг - количество теплоты выделяемое при сжигании 1 кг топлива;

1000 кг/м3 - плотность воды;

10 єС - перепад температур на входе и выходе ГД.

Производительность насоса забортной воды:

м3/ч,

где С - температурный перепад забортной воды;

кДж/(кг · К) - теплоёмкость забортной воды;

кДж/ч - количество тепла, отводимое насосом.

Поверхность водоохладителя (на один ГД):

м2,

где Вт/м2 - общий коэффициент теплопередачи от пресной воды к забортной;

С;

С; С - температура пресной воды перед и за холодильником соответственно; С; С - температура забортной воды перед и за холодильником соответственно.

По полученным данным выбираем насосы забортной и пресной воды фирмы KSB марки Etabloc производительностью до 660 м3/ч и давлением 1,6 МПа.

Поддержание постоянной температуры пресной воды на выходе из двигателя осуществляется автоматически посредством терморегуляторов, установленных перед холодильником.

Система сжатого воздуха

В систему сжатого воздуха входят компрессоры и баллоны пускового воздуха, а также баллоны для тифона и хозяйственных нужд. Сжатый воздух для пуска ГД должен храниться не менее чем в двух воздухохранителях. Суммарный объём которых равен (на один ГД):

м3;

м3.

Запас сжатого воздуха во всех воздухохранилищах предназначенных для пуска и реверсирования ГД должен обеспечить не менее 12 пусков попеременно на задний и передний ход.

Для пуска вспомогательных двигателей должен быть предусмотрен как минимум один воздухохранитель емкостью, достаточной для выполнения шести пусков подготовленного к действию одного двигателя наибольшей мощности.

Необходимая подача главных компрессоров оценивается формулой:

м3

Температура воздуха или сжатых газов, поступающих в воздухохранители, не должен превышать 40С. В противном случае должны быть предусмотрены соответствующие охладители.

Газо-выпускные системы

Газо-выпускная система предназначена для отвода в атмосферу газообразных продуктов сгорания топлива и включает: газоходы, компенсаторы, активные и реактивные глушители, искрогасители.

Температура газо-выпускных коллекторов, охлаждаемых и не охлаждаемых, не должна превышать 55С. На судах, перевозящих легковоспламеняющиеся грузы, газо-выпускные трубы должны быть оборудованы искрогасителями.

При проектировании газо-выпускных систем особое внимание обращается на их сопротивление, которое не должно превышать 300 - 400 мм вод. ст., включая утилизационный котел, глушитель и искрогаситель.

Объёмный расход выпускных газов:

м3/ч;

где кмоль/кг - количество теоретически необходимого воздуха на 1 кг топлива;

кг/ч - коэффициент молекулярного изменения продуктов сгорания;

- суммарный коэффициент избытка воздуха;

2880 кг/ч - расход топлива ГД;

К - температура выпускных газов;

КПа - давление выпускных газов.

Сечение газо-выпускной трубы:

м2,

где м/с - скорость газов;

Делись добром ;)