Проектирование СЭУ морского танкера

ВВЕДЕНИЕ

 

Целью данного проекта является проектирование СЭУ морского танкера; выбор типа СЭУ и технико-экономическое обоснование выбора ГД, типа передачи мощности; расчет теплоснабжения судна; выбор автономных и утилизационных котлов; расчет запасов топлива, масла и технической воды; выбор оборудования и устройств СЭУ; выбор СЭС.

 

1.  ОПИСАНИЕ И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ  ПРОЕКТИРУЕМОГО СУДНА.

 

В данном проекте судовая энергетическая установка проектируется для морского танкера Bernhard Schulte грузовместимостью 9100 м.куб нефтепродуктов. Класс Морского Регистра  «М».

Тип судна - одновинтовой двухпалубный танкер с баком и ютом, с двойным дном и двойными бортами. Назначение – перевозки нефтепродуктов

 

Главные размерения судна:

Длина габаритная,   Lгб                                            120,4 м             

Длина расчетная,   Lквл                                                      112,4 м              

Ширина габаритная,   Вгб                                        19.9 м               

Ширина по КВЛ,   Вквл                                                   19,9 м     

Высота борта,   Н                                                      11,2 м 

 

Количество гребных винтов                                    1         

Скорость хода,  V       19,5

Автономность,  А       15 суток

Экипаж,  n        14 человек

 

Водоизмещение в грузу, D      10119 т.                                 

 

2. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТИПА СЭУ

 

Выбор типа СЭУ – одна из наиболее ответственных задач разработки проекта  нового судна. Выбор производят  на основе сравнительной оценки наиболее перспективных вариантов СЭУ, удовлетворяющих поставленным требованиям. Проработку сопоставимых вариантов СЭУ производят применительно к одним и тем же условиям, определяемым типом и назначением судна. При окончательном выборе типа СЭУ учитывается не только возможность достижения оптимальных показателей, но и реальность поставок нового типа основного оборудования в требуемых количествах и в необходимые сроки, а также преимущества, которые может дать применение на новых судах оборудования, принятого для ранее построенных судов.

Исходными данными для выбора типа СЭУ в общем случае являются:

• тип и назначение судна, район эксплуатации и дальность плавания;
• скорость хода судна и основные характеристики корпуса;
• требования к маневренным качествам СЭУ;
• ориентировочные расходы энергии на судовые механизмы, системы и устройства на основных эксплуатационных режимах.

Наиболее важными требованиями к СЭУ транспортных судов являются:

• простота;
• компактность;
• высокая надёжность;
• экономичность. 

Исходя из вышесказанного, проведем сравнение различных типов и выбор типа СЭУ.

 

2.1. Дизельные  энергетические установки (ДЭУ)

 

Дизельные энергетические установки в настоящее время получили широкое применение на судах различного назначения вследствие ряда положительных особенностей:

• возможность создания больших агрегатных мощностей на базе стандартных типоразмеров цилиндров;
• сравнительно высокая экономичность;
• доступность различных типов передач;
• относительная простота автоматизации управления.Широкому распространению ДЭУ способствует непрерывное улучшение их технико-эксплуатационных показателей вследствие совершенствования наддува и рабочего процесса, применения тяжелых сортов топлива.

 

2.2. Газотурбинные  энергетические установки (ГТУ)

 

Газотурбинные установки применяются в основном на судах с динамическими принципами поддержания, а на водоизмещающих транспортных судах в настоящее время практически не применяются.

Основными преимуществами простейших ГТУ по сравнению с другими типами СЭУ являются:

• большая агрегатная мощность при минимальной удельной массе и габаритах;
• простота обслуживания;
• приспособленность к автоматизации и дистанционному управлению.

          Вместе с тем ГТУ имеют и  ряд недостатков:

• относительно низкая экономичность из-за ограниченной начальной температуры газа;
• зависимость надежности и экономичности ГТУ открытого цикла от коррозионного воздействия внешней среды;
• жесткие требования к качеству топлива, используемого в ГТУ открытого типа;
• трудность осуществления реверса;
• большие размеры воздухо - и газоходов, что усложняет компоновку ГТУ на судне.

 

2.3. Паротурбинные  энергетические установки (ПТУ)

 

Недостатком этих установок по сравнению с другими является низкая экономичность. Повышение экономичности возможно за счет применения дешевых сортов топлива и повышения КПД отдельных составляющих частей ПТУ.

Паротурбинные энергетические установки применяются в основном на морских судах с большими потребными мощностями на валу (200-300 тыс. кВт).  Достигнутые успехи в области повышения тепловой экономичности и надежности ПТУ сделали возможным их применение на судах с мощностью на гребном валу более  20 тыс. кВт.

Так как проектируемое судно имеет значительно меньшую мощность, то применение на нем ПТУ нецелесообразно.

Низкая экономичность ГТУ и их худшая приспособленность к реверсу также исключают ее применение на танкере. 

Таким образом, в качестве главной энергетической установки на проектируемом судне будем использовать дизельную установку.

 

3. ВЫБОР И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ  ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА 

    ГЛАВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И  ТИПА ГЛАВНОЙ ПЕРЕДАЧИ

 

Главная энергетическая установка транспортного судна проектируется обычно, исходя из условия обеспечения ему заданной скорости хода при оптимальном использовании мощности.

Потребная мощность ГЭУ находится на основе определения сопротивления движению судна, характеристик гребных винтов и оценки их взаимодействия с корпусом.

Выбор главных двигателей и типа передачи мощности гребным винтам рассматривается как поиск такого варианта пропульсивного комплекса, который обеспечивал бы наиболее эффективные технико-экономические и эксплуатационные показатели судна.

 

3.1. Сравнительный  анализ показателей выбранных  двигателей как независимых агрегатов

 

Высокие технико-экономические, эксплуатационные и другие качества энергетической установки в значительной степени обусловлены показателями главного двигателя. Технический уровень двигателя, как и любого другого изделия, оценивается с помощью показателей качества. По каждому из показателей выбранные двигатели ранжируются, им присваиваются баллы в соответствии с занятыми местами.

Рассматриваемые двигатели ранжируются по следующим показателям:

• число цилиндров i;
• диаметр поршня D;
• средняя скорость поршня сm, м/с;
• среднее эффективное давление Ре, МПа;
• масса двигателя М, кг;
• удельный расход топлива be ;
• удельный расход масла bm , кг/кВт ч;
• удельная поршневая мощность Nп , кг/кВт ч;
• ресурс Rc, тыс. ч;
• уровень шумности L,  дб;
• габаритные размеры:  Lд , Bд , Hд;

Характеристики двигателей представлены в таблице 3.1.

Для каждого двигателя выполняется суммирование баллов по всем показателям. Результаты оценки и суммирование приведены в таблице 3.2.  

 

 

 

Характеристики различных типов двигателей                                                                                                                                    Таблица 3.1 

 

Фирма	Обозначения Стандартные	Конструктивные особенности рабочих цилиндров двигателя					Классификационные Показатели			(номинальные)		Удельный расход на номинале		Массо-габаритные показатели				Уровень шумности, L, дб	Ресурс до кап. ремонта Rc, Тыс. ч	Степень сжатия e	Удельн. поршн. мощн. Nп, кВт/м2
														Масса	Габаритные показатели
		Располо-     жение	i	D,см	S, см	S/D	Частота вращения,  n, мин.-1	Средняя скорость поршня Cm, м/с	Эффект. Мощность агрегатная Ne, кВт	Ср. эфф. давление Pe, Мпа	Крутящ. момент на валу, кН.м	Топливо г/кВт.ч	Масло г/кВт.ч	Gд, кг	Lд, м	Bд, м	Hд, м
Hanshin	6Ч54/86	R	6	54	86	2	280	7	750	1	25,637	158	1	8600	7	3	4	107,7	80	0	33
Wartsila-Vasa, Финляндия	4ЧН22/26	R	4	22	26	1,18	1100	9,53	750	2,08	6,511	189	2,20	6600	3,6	1,5	2,4	97,9	82	0	49,3
M.A.N.-B&W, Германия-Дания	6ЧН22,5/30	R	6	22,5	30	1,33	800	8	880	1,68	10,505	192	1	11500	3,7	1,6	2,5	102,4	30	0	36,9
SKL,ГДР	8ЧН32/48	R	8	32	48	1,5	375	6	852	0,88	21,698	215	1,8	5600	6,1	1,8	2,9	100,3	92	0	13,2
Россия	8ЧН26/26	V	8	26	26	1	860	7,45	800	0,742	8,884	224	1,5	9200	3,3	2,2	1,7	101,8	40	0	18,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сравнительный анализ показателей главных двигателей                                                                                                       Таблица3.2

Марка  двигателя		Показатели															Сумма баллов
Фирма	Обозначение	i	D	S/D	Cm	Pe	be	bм	Gд	Lд	Bд	Hд	L	e	Rс	Nп
Hanshin	6Ч54/86	1	5	1	2	3	1	1	3	5	5	5	5	1	3	3	44
Wartsila-Vasa, Финляндия»	4ЧН22/26	1	1	4	5	1	2	4	2	2	1	2	1	1	2	1	30
M.A.N.-B&W, Германия-Дания	6ЧН22,5/30	1	2	3	4	2	3	1	5	3	2	3	4	1	5	2	41
SKL,ГДР	8ЧН32/48	1	4	2	1	4	4	3	1	4	3	4	2	1	1	5	40
Россия	8ЧН26/26	1	3	5	3	5	5	2	4	1	4	1	3	1	4	4	46