Обоснование состава главной энергетической установки

 

Целью данного раздела является обоснование и выбор главных двигателей.

Исходными данными при выборе главных двигателей являются:

- мощность главной энергетической установки судна Р_у;

- количество и частота вращения движителей n_д.

Количество главных двигателей следует принимать равным числу их у судна, указанного в задании.

Требуемая мощность двигателей Р_т определяется делением суммарной

мощности ЭУ на количество движителей или число главных двигателей судна.

Выбор марки дизелей производится из каталогов и справочников, а также из приложений настоящего пособия по их номинальной эффективной мощности. При выборе следует учитывать необходимость резерва мощности в пределах 10-20 % на компенсацию ухудшения технического состояния и отличие реальных условий эксплуатации от условий заводских стендовых испытаний. При этом следует ориентироваться на двигатели отечественного производства, отдавая предпочтение четырехтактным дизелям, имеющим меньшие удельные расходы топлива, масла и больший ресурс по сравнению с двухтактными аналогами. На судах не­большого водоизмещения и скоростных судах в качестве главных двигате­лей следует использовать высокооборотные дизели возможно меньшей массы и габаритов с достаточным уровнем надежности. При равных или близких значениях показателей экономичности и надежности приоритет следует от­давать дизелям, способным работать на более дешевых сортах топлива, в частности, на моторном. Некоторые марки судовых дизелей и их основные показатели приведены в приложении 7, а также в каталогах [9] и альбомах обо­рудования речного флота [10].

Предметом рассмотрения курсового проекта (первым вариантом задания) является достижение энергетической эффективности судовой энергетической установки, которая заключается в минимизации расхода топлив и масел, стоимости двигателя, утилизации теплоты двигателя, увеличении его ресурса, уменьшении площади, занимаемой им в машинном отделении.

В этом случае для обоснования марки главного двигателя необходимо в соответс­твии с указанными выше рекомендациями подобрать 2-3 двигателя разных марок, мощность которых близка (в диапазоне (110÷120%)Р_т) к требуемой, и сравнить их с установленными на судне по комплексному параметру качества.

Вторым вариантом задания на курсовое проектирование могут выступать требования об изменении скорости движения или тягового усилия. В этих случаях требуемая мощность главной энергетической установки определяется на основе гидродинамического расчета [1] или приближенно по формулам адмиралтейских коэффициентов:

Р_ут=Р_у·R_tт·V_т/(R_t·V), кВт – для буксиров

или

Р_ут=Р_у· (V_т/V)^3,25, кВт, - для остальных видов водоизмещающих судов

где Р_ут и Р_у – требуемая и существующая номинальная эффективная мощность главной энергетической установки судна, кВт;

R_tт и R_t – требуемое и существующее тяговое усилие, кН;

V_т и V – требуемая и существующая скорость движения судна с составом или в полном грузу, км/ч;

Для обоснования марки главного двигателя необходимо в соответс­твии с указанными выше рекомендациями подобрать 2-3 двигателя разных марок, мощность которых близка к требуемой в диапазоне 100÷120%Р_т, и сравнить их с установленными на судне по комплексному параметру качества:

,

где К_о – комплексный параметр качества дизеля;

p=P_e/(l·s·h) – удельная мощность дизеля, кВт/м³;

Р_е – номинальная эффективная мощность дизеля, кВт;

l, s и h – длина, ширина и высота дизеля в м;

Р_max – максимальное значение удельной мощности среди рассматриваемых дизелей, кВт/м³;

m=M/P_e – удельная масса дизеля, кг/кВт;

M – масса дизеля, кг;

m_min - минимальное значение удельной массы среди рассматриваемых дизелей, кг/кВт;

b_o – удельный эффективный расход топлива дизеля, кг/кВт·ч;

b_omin – минимальное значение удельного эффективного расхода топлива среди рассматриваемых дизелей, кг/кВт·ч;

b – удельный эффективный расход масла дизеля, кг/кВт·ч;

b_min – минимальное значение удельного эффективного расхода масла среди рассматриваемых дизелей, кг/кВт·ч;

r - ресурс дизеля до капитального ремонта, тыс. ч.;

r_max – максимальное значение ресурса среди рассматриваемых дизелей, тыс. ч.;

j – условный показатель рода топлива, используемого дизелем (для тяжелого топлива j-1, а для легкого (дизельного) – j-0);

C=0,77*[(P_e^0,87*r^0,48)/(b_e^1,58*b^0,23)] – стоимость дизеля;

С_min – минимальное значение стоимости среди рассматриваемых дизелей;

a_i (i=1÷7) – коэффициенты весомости основных параметров, принимаемые в зависимости от типа судна (Σa_i=1). При выборе двигателей для крупных транспортных судов можно принимать a₁=0,1; а₂=0,12; а₃=0,24; а₄=0,14; а₅=0,19; а₆=0,14; а₇=0,07. Сопоставление производят в табличной форме.

Таблица 4

Сопоставление параметров судовых дизелей

Наименование параметров, единица измерения	Производитель и марка дизеля
Штатный ГД	Вариант 1	Вариант 2
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ Номинальная эффективная мощность, кВт Ном. Частота вращения коленчатого вала, мин-1 Реверсивность Род топлива Удельный эффективный расход топлива, кг/кВт·ч Ресурс до капитального ремонта, тыс.ч

Продолжение таблицы 4

Габаритные размеры, м: длина х ширина х высота Масса, кг РАСЧЕТНЫЕ ДАННЫЕ Удельная мощность, кВт/м3 Удельная масса, кг/кВт Стоимость ОТНОСИТЕЛЬНЫЕ: Удельная мощность Удельная масса Удельный расход топлива Удельный расход масла Ресурс Род топлива Стоимость КОМПЛЕКСНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ КАЧЕСТВА Тип главной передачи КПД СУДОВОГО КОМПЛЕКСА

1. Реверсивному дизелю присваивается 1, а нереверсивному – 0;

2. Для дизеля, работающего на моторном и дизельном топливе, присваивается 1, а только на дизельном топливе – 0.

В качестве главного двигателя судна следует выбирать дизель, имеющий наибольшее значение комплексного параметра. При равных значениях К_опредпочтение отдается дизелю, который в составе главной ЭУ имеет больший КПД судового комплекса η_ск.

В пояснительной записке приводится мотивированный выбор марки главных двигателей с указанием характеристик основных систем, навешенных механизмов, степени автоматизации и перечня поставляемого с дизелями оборудования (холодильников, пусковых баллонов и т.п.).