Главная страница
Навигация по странице:

  • ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ МОРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

  • «____»2021г. ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

  • ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ МОРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени адмирала Г.И. Невельского

  • (МГУ им. адм. Г.И. Невельского )СУДОМЕХАНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ Кафедра ЭАСЭУ УТВЕРЖДАЮ

  • «____» Июля 2021 г. З А Д А Н И Е на дипломное проектирование

  • 1 Расчет ходкости судна и определение оптимальных элементов гребного винта

  • курсач. готовый диплом 2. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования морской государственный университет


    Скачать 3.93 Mb.
    НазваниеФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования морской государственный университет
    Анкоркурсач
    Дата23.11.2022
    Размер3.93 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаготовый диплом 2.docx
    ТипДиплом
    #807170
    страница1 из 9
      1   2   3   4   5   6   7   8   9





    Ф ЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА

    ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

    УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

    МОРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

    имени адмирала Г.И. Невельского

    (МГУ им. адм. Г.И.Невельского)
    ФАКУЛЬТЕТ

    Кафедра ЭАСЭУ
    УТВЕРЖДАЮ

    Заведующий кафедрой

    _______________А.Л. Чемодаков

    «____»2021г.
    ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ
    Судовая энергетическая установка танкера дедвейтом 115000 тонн и скоростью хода 14 узлов

    ДП.31.2/2/4.26.05.06.ПЗ


    Рецензент

    ______________
    __ . __. 2021 г
    Консультант

    ______________
    __ . __. 2021 г Руководитель

    _____________
    __ . __. 2021 г
    Студент группы

    _____________
    __ . __. 2021 г

    Консультант

    ______________
    __ . __. 2021 г

    Консультант

    _____________
    __ . __. 2021 г
    Консультант

    _____________
    __ . __. 2021 г


    Владивосток

    2021 г




    ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА

    ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

    УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

    МОРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ


    имени адмирала Г.И. Невельского

    (МГУ им. адм. Г.И.Невельского)

    СУДОМЕХАНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

    Кафедра ЭАСЭУ
    УТВЕРЖДАЮ

    Заведующий кафедрой

    ______________ А.Л. Чемодаков

    «____» Июля 2021 г.
    З А Д А Н И Е

    на дипломное проектирование
    (студенту)

    1. Тема Судовая энергетическая установка танкера дедвейтом 115000 тонн и скоростью хода 14 узлов

    Узловой вопрос Система автоматического регулирования частоты вращения паровой турбины

    Утверждена приказом по МГУ № от « » г.
    2. Срок представления проекта на кафедру 27 июля 2021 г.
    3. Дополнительно в дипломном проекте должны быть разработаны следующие разделы:

    по технологии судоремонта Технология ремонта вала поршнегового насоса

    по электромеханической части Расчет судовой электростанции

    по экономической части Экономическое обоснование выбора СЭУ
    4. Исходные данные для проектирования: техническая литература, судовая документация, методические пособия, технические справочники, журналы «Двигателестроение», «Судостроение»


    5. Проект представляется:

    а) расчетно-пояснительной запиской (объем определяется решением кафедры)

    б) графической частью (объем не менее 8 листов формата А1)
    6. Содержание расчетно-пояснительной записки должно включать:

    Реферат

    Содержание

    Ведомость дипломного проекта

    Введение

    Расчет ходкости судна и определение оптимальных элементов гребного винта

    Обоснование выбора типа главного двигателя

    Расчет судовой электростанции

    Расчет и комплектация основных систем СЭУ

    Творческий узел: Система автоматического регулирования частоты вращения паровой турбины

    Технология ремонта вала поршневого насоса

    Экономическое обоснование выбора СЭУ

    Заключение

    Список использованной литературы

    Приложения
    7. Перечень графического материала:поперечный разрез главного двигателя 6G60MС-С, схема топливной системы ГД и ДГ, схема системы сжатого воздуха, схема системы смазки ГД, схема системы охлаждения ГД и ДГ, схема регулятора UG25+, Схема работы регулятора UG25+, схема вала поршневого насоса.
    8. Консультанты по разделам проекта:

    по автоматике Чемодаков А.Л.

    по технологии судоремонта Арестов О.В.

    по экономической части Фисенко А.И.
    Дата выдачи задания «_ __» 2020 г.
    Руководитель дипломного проектирования

    студент( )

    Реферат
    Дипломный проект содержит пояснительную записку на 120 страницах,

    28 рисунков, 15 таблиц, 22 источников и 8 чертежей.

    Судовая энергетическая установка, расчёт параметров главного двигателя и систем, ремонт вала поршневого насоса, расчёт электростанции, экономическое обоснование, автоматика.

    Цель дипломного проекта – приобретение практических навыков по разработке судовой энергетической установи отвечающей современным требованиям.

    Разработаны разделы: ходкость, расчет параметров ГД, расчет мощности судовой электростанции, системы, ремонт вала поршневого насоса, автоматика, экономическое обоснование выбора СЭУ.

    Использована техническая и учебная литература, нормативные материалы и рекомендации, действующие на морском флоте.

    В проекте приведены чертежи судового ДВС марки «MAN B&W» 6G60ME-C, вал в сборе, регулятор UG25+, работа регулятора UG25+, схемы систем ГД.

    Введение

    В настоящее время одной из важных особенностей развития международных отношений является укрепление и расширение экономических связей. Из года в год увеличивается международный торговый оборот, в связи, с чем значительно возрастает роль всех видов транспорта.

    Особое место занимает морской транспорт, на долю которого приходится примерно 80 % мировых международных перевозок.

    План развития морского транспорта нашей страны предусматривает обширную программу технического перевооружения существующих судов и строительство новых, способных обеспечить все виды морских перевозок.

    При строительстве современных судов предпочтение отдается дизельным судовым энергетическим установкам, как более экономичным по сравнению с другими видами судовых энергетических установок. Передовые технологии и материалы, новые конструкционные решения позволили увеличить срок эксплуатации до первого ремонта и между моточистками. Благодаря переводу флота на длительные сроки плавания без заводского ремонта, эксплуатационный период, в настоящее время, достиг в среднем 340 суток в год.

    На Дальнем Востоке одним из основных видов транспорта являются перевозка нефти. Нефтяные перевозки являются наиболее быстрым и эффективным способом доставки груза; поэтому нефтеналивные суда весьма востребованы.

    Цель данного дипломного проекта - разработать и скомплектовать судовую энергетическую установку танкера, отвечающей уровню требований для данного класса судна. За прототип взят танкер «SFL Sabina» типа «AFRAMAX» водоизмещением 115000 тонн.

    Расчеты произведены в соответствии с требованиями Международной конвенции о подготовке и дипломировании моряков и несении вахты: ПДНВ – 78/95.

    1 Расчет ходкости судна и определение оптимальных элементов гребного винта

    1.1 Выбор главных размеров и коэффициентов полноты корпуса проектируемого судна

    1.1.1 Выбор корпуса судна

    Для выбора корпуса судна с дедвейтом 115000 тонн и скоростью хода 14 узлов подбираем прототип судно с близкими к заданным параметрам. Выбираем судно танкерного типа «SFL Sabine» с характеристиками, указанными в таблице

    Таблица 1.1 Характеристики судна

    Водоизмещение

    Δ=109000 т

    Длина между перпендикулярами

    L=250 м

    Ширина

    B=44,0 м

    Осадка

    d=14,3 м

    Скорость судна (проектируемая)

    V=14 узлов

    Дедвейт

    Dw=115000 т



    1.1.2 Численные значения физических постоянных

    При выполнении используются физические постоянные [1], Указанные в таблице 1.2

    Таблица 1.2-Физические постоянные

    Массовая плотность морской воды

    при 4ºC и солености 3,25

    ρ=1025 кг/м3

    Ускорение силы тяжести

    g=9,81 м/с2

    Коэффициент кинематической вязкости

    морской воды при 4 ºС

    γ=1,6·10-6м2


    Расчет ходкости и определение оптимальных элементов гребного винта выполняется по методике, описанной в [1].

    1.1.3 Коэффициент общей полноты корпуса судна:

    = =0,67 (1.1)

    1.1.4 Смоченная поверхность корпуса судна:

    Ω=L·d·[1,97+1,37·(δ-0,274)· ]=

    =250·14,3·[1,97+1,37·(0,67-0,274)· ]=13010,47 м3 (1.2)

    1.1.5 Отношение L/B:

    = =5,68. (1.3)

    1.1.6 Отношение B/d:

    =3,07. (1.4)

    1.1.7 Объемное водоизмещение

    = =106341 м3 (1.5)

    1.1.8 Относительная длина

    = =5,2. (1.6)

    1.1.9 Положение центра величины:
    , (1.7)
    где м  абсцисса величины.
    1.2 Определение сопротивления движению и буксировочной мощности

    Расчетные формулы и числовые значения расчетных величин представ-

    лены в таблице 1.3.

    Таблица 1.3 - Расчет буксировочного сопротивления и буксировочной мощности






    Наименование

    расчетных

    величин

    Обозначе-ние и формулы

    Размер-ность

    Числовые значения

    расчетных величин




    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9




    1

    Скорость хода

    Vs

    узлы

    12

    13

    14

    15

    16




    2

    Скорость хода

    V=0,514·Vs

    м/с

    6,16

    6,68

    7,19

    7,71

    8,22




    3

    Квадрат ско-рости

    V2

    м22

    37,9

    44,6

    51,7

    59,4

    67,5




    4

    Число Фрудо

    Fr=V/




    0,12

    0,13

    0,14

    0,15

    0,16




    5

    Базовый коэф.остат.

    сопротивления

    ζr·103=f(δ;Fr)




    0,52

    0,53

    0,55

    0,57

    0,59




    6

    Поправка на влияние B/T






    0,9

    0,901

    0,902

    0,903

    0,904




    7

    Поправка на положение центра Xc






    1

    1

    1

    1

    1




    8

    Коэффициент остаточного сопротивления

    ζr·103= [4]·[5]·[6]·[7]




    0,51

    0,515

    0,529

    0,543

    0,549




    9

    Число Рейнольдса






    9,6· 108

    10,4· 108

    11,2· 108

    12,0· 108

    12,8· 108




    10

    Коэффициент трения пластины






    1,55

    1,54

    1,53

    1,52

    1,51




    11

    Надбавка на шероховатость обшивки






    0,1

    0,1

    0,1

    0,1

    0,1



































    Продолжение таблицы 1.3




    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9




    12

    Надбавка на выступающие части






    0,05

    0,05

    0,05

    0,05

    0,05

    13

    Коэф.

    буксиров.

    сопротивления






    2,66

    2,65

    2,66

    2,66

    2,66




    14

    Буксировочное сопротивление



    кН

    672

    791

    916

    1057

    1197




    15

    Буксировочная мощность



    кВт

    4139

    5283

    6586

    8149

    9839






    По результатам, полученным в двух последних строках таблицы, строятся графики R=f(Vs) и Nб=f(Vs). Данные графики представлены на рисунке 1.1



    Рисунок 1.1 – График зависимости буксировочной мощности и буксировочного сопротивления от скорости судна
    1.3 Определение потребной мощности энергетической установки судна и оптимальных элементов гребного винта, обеспечивающих судну заданную скорость хода.

    1.3.1 Определение коэффициентов взаимодействия гребного винта с корпусом судна.

    Коэффициент попутного потока для крупнотоннажных судов

    .

    Коэффициент засасывания для крупнотоннажных судов


    Количество винтов принимаем:

    .

    1.3.2 Выбор расчетной диаграммы.

    Для выбора конкретной диаграммы необходимо предварительно установить предельно допустимый диаметр гребного винта, число лопастей и минимально допустимое значение дискового отношения .

    Предельно допустимый диаметр винта по условиям возможности его размещения в кормовом подзоре:

    м.

    Количество лопастей

    .

    Упор развиваемый одним винтом:

    P= =1189 Кн (1.8)

    где Zp – число винтов

    Расчетная скорость винта:

    м/с. (1.9)

    Минимально допустимое значение дискового отношения устанавливается из условия обеспечения наибольшего КПД при одновременном отсутствии кавитации:

    (1.10)

    Где Z – число лопастей; Р – упор развиваемым одним винтом;
    Dпред. – предельно допустимый диаметр винта.

    Для учета механических потерь введем:

    КПД валопровода ;

    КПД передачи ;

    При заданной скорости судна задача проектирования гребного винта состоит в определении его элементов, оптимальной частоты вращения.

    Дальнейший расчет производится в табличной форме (табл.1.4)

    Таблиц 1.4 – Определение потребной мощности главного двигателя.

    Исходные и предварительно подсчитанные величины




    № п/п

    Наименование расчетных величин

    Обозначения и формулы

    Размерность

    Числовые значения ра

    счетных величин

    1

    2

    3

    4

    5

    1

    Диаметр винта

    D

    м

    5,92

    6,66

    7,4

    8,14

    8,88

    2

    Коэф-ент

    упора

    диаметра






    0,73

    0,822

    0,913

    1,004

    1,096

    3

    Относительная поступь винта






    0,33

    0,35

    0,37

    0,4

    0,42






















































    4

    КПД винта в свободной воде






    0,42

    0,43

    0,46

    0,5

    0,59

    5

    КПД винта, работающего за

    корпусом судна






    0,59

    0,61

    0,65

    0,71

    0,84

    6

    Шаговое отношение






    0,72

    0,74

    0,78

    0,8

    0,94

    7

    Потребная мощность двигателя




    кВт

    12902

    12602

    11780

    10838

    9184

    8

    Частота вращения гребного винта






    2,073

    1,74

    1,48

    1,24

    1,086


    По данным полученных результатов строятся графики ; ; Nе=f(D);;. Графики представленны на рисунках (1.2-1.5).



    Рисунок 1.2 – Зависимость к.п.д. винта, работающего за корпусом судна от диаметра винта



    Рисунок 1.3 - Зависимость частоты вращения гребного винта от диаметра винта


    Рисунок 1.4 – Зависимость потребной мощности от диаметра винта



    Рисунок 1.5 – Зависимость потребной мощности двигателя от частоты вращения гребного винта
    В результате анализа полученных графиков принимаем следующие данные: диаметр гребного винта D= 7,4 м; частота вращения гребного винта nc=88,8 мин-1= 1,48 с-1; H/D=0,78; λp= 0,37; ηд= 0,65; θmin= 0,456;

    Для того чтобы выбранный винт обеспечивал судну заданную скорость хода, необходима потребная мощность главного двигателя Nпот = 11870 кВт при частоте вращения гребного винта n =88 мин-1

    1.4 Проверка гребного винта на кавитацию.

    Определяем величину коэффициента запаса на кавитацию

    (1.11)

    где Ке = 0,28 (Ке = f (Z; λp; H/D)) – кавитационная характеристика.

    Полученное значение f обеспечивает отсутствие кавитации, т.к. минимальное значение коэффициента f, обеспечивающее отсутствие кавитации, равно примерно 1,3.Так как f=1,68>1,3 значит расчет гребного винта можно считать законченным.

    В ходе расчета движения судна был принят к установке винт со следующими основными элементами:

    - количество лопастей винта

    Z = 4

    - диаметр винта

    D = 7,4 м

    - относительная поступь

    λр = 0,37

    - шаговое отношение

    H/D = 0,78

    - КПД винта

    ηg = 0,65


    В качестве главного двигателя выбран двигатель фирмы «MAN Diesel & Turbo» марки 6G60ME-C, имеющий эффективную мощность 13450 кВт и номинальную частоту вращения 87 об/мин. При таком двигательном комплексе судно может развивать скорость 14 узлов.

    2 Обоснование выбора типа главного двигателя
    Выбор типа двигателя - важная задача при проектировании СЭУ, т.к. тип двигателя предопределяет ряд основных технико-экономических показателей установки в целом: вес, габариты, строительную стоимость и т.д. Выбор типа ГД зависит от назначения судна и требований, предъявляемых к СЭУ.

    К специфическим условиям эксплуатации главных судовых двигателей относятся:

    1) изменение частоты вращения, режимов работы и нагрузки в широких пределах;

    2) непрерывная и надежная работа длительное время при номинальной мощности и долевых нагрузках;

    3) быстрые и частые пуски, остановки и реверсы при маневрировании.

    СЭУ должна отвечать следующим требованиям:

    1) надежность действия при всех возможных условиях плавания;

    2) способность обеспечить требуемые реверсивные и маневренные качества;

    3) высокая экономичность, возможность применения дешевых сортов ГСМ;

    4) способность обеспечить требуемую скорость судна при заданной дальности плавания;

    5) простота конструкции и обслуживания;

    6) минимальный штат обслуживания;

    7) соответствие СЭУ условиям обитания на судне.

    В связи с этим рассмотрим основные типы современных СЭУ.

    2.1 Дизельные установки (ДУ)
    В настоящее время СДУ применяются на судах всех типов, но наибольшее распространение получили ДУ с малооборотными двигателями (МОД). Ресурс двигателей этой группы 70000-80000 ч. Удельный вес МОД с надувом мощностью oт 5000 л.с. до 30000 л.с. Ge/Ne = 35-45 кг/л.с.; удельный расход топлива 0,163-0,178 г/(кВт.ч).

    Основными преимуществами ДУ но сравнению с вышеперечисленными-

    видами двигателей являются:

    1) постоянная готовность установки к действию;

    2) высокое к.п.д. ДУ;

    3) высокая пожаро- и взрывобезопасность;

    4) широкий диапазон мощности, частоты вращения, габаритов и массы двигателей;

    5) хорошие условия обитания и обслуживания (низкий уровень температур в МКО и т.д.)

    К основным недостаткам ДУ относятся:

    1) сложность конструкции;

    2) высокая шумность (особенно у высокооборотных дизелей);

    3) значительные габариты и масса у двигателей большой мощности.

    Повышение основных показателей рабочего цикла дизеля осуществляется за счет совершенствования газообмена, наддува, смесеобразования и сгорания. Снижение расхода топлива обеспечивается комплексным усовершенствованием рабочего цикла и более глубокой утилизации тепла выпускных газов.

    На основании выше перечисленного можно сделать вывод, что наиболее оптимальной энергетической установкой будет дизельная установка. Она удовлетворяет условиям эксплуатации главных судовых двигателей и требованиям предъявляемых к СЭУ. Так же ДУ имеет ряд преимуществ перед паротурбинными установками, газотурбинными и атомными энергетическими установками. Судовая дизельная установка в настоящее время является наиболее широко распространенным типом судовой энергетической установки. Объясняется это их высокой экономичностью, значительным моторесурсом и высокой надежностью.
    2.2 Выбор главного двигателя
    За последнее время мировое судовое дизелестроение развивалось в следующих основных направлениях: повышение экономичности, надёжности, экологической чистоты (уменьшение содержания вредных примесей в выпускных газах); упрощение конструкции и усовершенствования процессов сгорания топлива; обеспечение возможности глубокой утилизации тепла охлаждающей воды и энергии выпускных газов, работы на низкосортных (тяжёлых) сортах топлива; снижение удельной металлоемкости, уровня вибрации и шума; создание систем защиты от повреждений при перегрузке, разрегулировании и ошибках при эксплуатации.

    Конструктивно-технологические особенности судовых дизелей последнего поколения:

    • остов повышенной жесткости;

    • высокая работоспособность подшипниковых узлов;

    • оптимальное тепловое состояние камеры сгорания и умеренная

    тепломеханическая нагруженность деталей цилиндро - поршневой группы;

    • повышенная надёжность и долговечность выпускных клапанов,

    оптимальный газообмен и наддув.

    Построечная стоимость СЭУ зависит от степени совершенства данной отрасли промышленности, доступности необходимых построечных материалов. Крупносерийное производство значительно снижает стоимость продукции, что делает построечную стоимость ДЭУ на 10-20 % ниже построечной стоимости, чем у других видов СЭУ.
    Таблица 2.1- Показатели долговечности МОД и СОД


    Вид ГД

    Назначенный ресурс до первой

    переборки, тыс.ч

    Назначенный ресурс до капитального

    ремонта, тыс.ч

    МОД

    12-14

    60-100

    СОД

    10-12

    20-40



    Высокая экономичность, а также большая агрегатная мощность (до 80000 кВт), высокий моторесурс и надёжность ставят МОД на первое место при выборе пропульсивной установки морского судна. Низкие обороты дизелей этого класса гарантируют не только высокую надёжность и ресурс, но и одновременно существенно упрощают прямую передачу мощности к гребному винту и обеспечивают высокую эффективность его работы.

    Появление винтов с большим диаметром и оптимальной частотой вращения (50-100 мин-1) открыло новые возможности повышения пропульсивного коэффициента судовых движителей, обусловив создание длинноходовых моделей. Создание моделей этого типа обусловлено стремлением повысить мощность путём увеличения объема цилиндра, не увеличивая его диаметру, что привело к росту отношения величины хода к диаметру цилиндра (S/D). Это также обеспечивает лучшие условия для развития факелов топлива и создает лучшие условия для смесеобразования в камере сгорания за счёт увеличения её высоты.

    Снижение мощности при уменьшении оборотов компенсируется увеличением объема цилиндра за счёт роста S/D и дальнейшей форсировкой рабочего процесса по наддуву. Среднее эффективное давление увеличилось до 1,9-2,1 МПа.

    Снижение частоты вращения пропульсивного комплекса при установке длинноходовых моделей не только повышает к.п.д. гребного винта, но и способствует снижению расхода топлива самого двигателя. Наиболее существенно влияние длинноходности на экономичность в диапазоне отношения хода к диаметру, равно трем.

    У современных дизелей эффективный к.п.д. достигает ηλ = 41-50 %.

    Существенную роль в улучшении воздухоснабжения судовых дизелей играет применение изобарных систем наддува с более эффективными турбокомпрессорами. Воздухоснабжение, как правило, осуществляется основными ГТН и аварийным нагнетателем.

    Эффективность турбокомпрессора была достигнута за счёт:

    • увеличения площади сечения выпускного патрубка турбины;

    • установки диффузора на выходе из колеса турбины;

    • оптимизации формы входа в сопловой аппарат;

    • увеличения габаритов фильтра воздуха компрессора;

    • использование лопаток рабочего колеса компрессора, загнутых

    против вращения.

    Энергетическую эффективность СЭУ обычно судят применительно к номинальному режиму ее работы. При эксплуатации на режимах отличных от номинального эффективность СЭУ снижается. Но лишь в установках с ДВС при изменении нагрузки от 20 до 100 % эффективный к.п.д. снижается незначительно. Постоянное, практически, значение к.п.д.в широком диапазоне нагрузок – достоинство ДЭУ.

    В ходе развития МОД растут усилия на крейцкопфные подшипники. Для конструктивного их усиления применяют тонкостенные многослойные вкладыши (сталь–аллюминиево-оловянистый или сталь–свинцовисто-оловянистый сплав), имеющие повышенную усталостную прочность. Частицы загрязнений поглощаются наружным свинцовисто-оловянистым слоем. Лазерная обработка рабочих поверхностей втулок МОД повысила их к абразивному износу на 60 %. Расходы на дополнительную обработку втулок компенсируются снижением затрат на смазочное масло.

    В новейших моделях внедрена система электронного управления топливоподающей и газовыпускной систем без традиционного общего распределительного кулачкового вала, существенно повысившая эксплуатационные качества двигателей и упростившая их конструкцию и эксплуатацию. Это расценивается как этап на пути к созданию нового поколения “интеллектуальных” двигателей будущего, способных следить за собственным состоянием и изменять рабочие параметры с целью оптимизации эксплуатационной характеристики для любого заданного режима.

    Маневренные качества СЭУ определяются продолжительностью ее подготовки к пуску, временем развития полной мощности после пуска, продолжительностью реверса, числом реверсов в единицу времени. Пуск ДВС на легких сортах осуществляется без предварительного прогрева. Время выхода на полную мощность у ДЭУ составляет 1-2 часа. Время реверса ДЭУ с ВРШ 20-30 секунд и 30-60 секунд для ДЭУ с ВФШ.

    В связи с постоянным ростом цен на топливо важное значение имеет использование более дешевых сортов топлива. Доля затрат на топливо составляет около 65 % от эксплуатационных затрат. Уже эксплуатируются ДЭУ использующие супер-высоковязкие (до 700 сСт при 50 °С) и высокосернистые топлива. Экономичность ДЭУ значительно можно повысить за счет комплексной утилизации тепла выпускных газов и охлаждающей воды.

    Кроме того, экономичность цикла ДЭУ постоянно повышается, хотя в настоящее время отсутствие цилиндровых масел, соответствующих возросшим температурам рабочего процесса сдерживает дальнейший рост экономичности.

    Дополнительно ДЭУ обладает следующими достоинствами:

    • постоянная готовность к действию;

    • широкий диапазон мощности, частоты вращения, габаритов и массы;

    • хорошие условия обитаемости и обслуживания.

    По экономичности первое место занимают дизельные установки, у которых удельный расход не превышает 157-210 г/(кВтч). Однако дизельные установки тяжелы (100-120 кг/кВт) и громоздки (длина МКО, в которых их размещают, должна составлять 14 – 16 % от общей длины судна).

    Фирма «MAN Diesel & Turbo» первоочередными задачами совершенствования МОД, стоящими сегодня перед конструкторами, считает:

    • надёжность и легкость обслуживания;

    • снижение производственных затрат;

    • снижение удельного расхода топлива и повышение эффективности

    силовой установки в широком диапазоне нагрузок;

    • повышение толерантности двигателя к качеству топлива;

    • упрощение и облегчение монтажа двигателя на судне;

    • уменьшение доли вредных составляющих в выхлопных газах;

    • разработку интегрированных электронных систем управления и

    оптимизации режимов двигателей.

    Итак, исходя из вышеперечисленного анализа технико-экономических и эксплуатационных показателей ДЭУ, принимаем в качестве главной силовой установки для данного судна дизельную энергетическую установку с кормовым расположением МКО. Кормовое расположение МКО дает возможность увеличить объем трюма и ускорить проведение грузовых операций, а также уменьшить длину валопровода, повысив тем самым его к.п.д.

    Достоинства: возможность прямой передачи мощности на винт, самый низкий удельный расход топлива, высокие показатели долговечности, лучшие условия обитаемости и обслуживания.

    На проектируемое судно, руководствуясь расчетом ходкости и гребного винта, принято устанавливаю в качестве главного двигателя МОД марки 6G60MЕ-C фирмы «MAN Diesel & Turbo» – двухтактный малооборотный дизель, рядный, вертикальный, крейцкопфный, с газотурбинным наддувом, с прямоточно-клапанной схемой продувки и промежуточным охлаждением надувочного воздуха, нереверсивный, электронное управление, мощность двигателя 13450 кВт, удельный расход топлива 0,158 г/(кВт.ч), диаметр цилиндра 600 мм, ход поршня 2790 мм, сторона вращения по часовой стрелке.

    Главная особенность и отличие этого судового двигателя внутреннего сгорания, является замена механического привода, который осуществлялся с помощью распределительного вала, на электронно-гидравлический механизм управления работы двигателя. С этой заменой произошли некоторые изменения, и добавилось следующее [1]:

    - Hydraulic Cylinder Unit (HCU);

    HCU состоит из облегченной консоли на которой закреплен распределительный блок. На этом блоке вмонтирован ТНВД, привод выпускного клапана и FIVE пропорциональный клапан для электронного контроля. Также на распределительном блоке установлены аккумуляторы для надежности, в случаи превышения давления гидравлики в системе.

    Электронный контроль (управление) топливной системы обеспечивает двигателю очень гибкую систему регулировки топливоподачи.

    Задача электронного контроля системы привода выпускных клапанов заключается в том, чтобы обеспечить широкий диапазон открытий и закрытий выхлопных клапанов в процессе работы двигателя.

    • Hydraulic Power Supply Unit (HPS);

    HPS Unit обеспечивает подачу гидравлического масла в HCU.

    HPS Unit может быть установлена, как на самом двигателе, так и отдельно от него.

    HPS Unit состоит из следующих основных составляющих:

    - автоматический главный фильтр и один вспомогательный, который работает в параллели;

    - два гидравлических электроприводных насоса;

    - три гидравлических насоса приводимых самим главным двигателем;

    - аккумуляторный блок.

    При запуске двигателя один из двух гидравлических электроприводных насосов запускается и поднимает давление до 17,5 МПа. Три гидравлических насоса приводимых самим главным двигателем включаются в работу автоматически, как только они смогут обеспечить нужное давление гидравлики в системе.

    • Engine Control System (ECU);

    У двигателей типа МЕ Engine Control System состоит из следующих основных компонентов:

    - Engine Control Unit’s (ECU);

    - Engine Interface and Control Unit’s (EICU);

    - Cylinder Control Unit’s (CCU);

    - Main operating Panel (MOP) and Back-up MOP in ECR;

    - Auxiliary equipment Control Unit’s (ACU);

    - Tacho system;

    - Varioussensors.

    Также ME engines характеризуются следующими особенностями:

    - электронный контроль вспомогательных воздуходувок;

    - электронный контроль пусковых клапанов;

    - электронное индицирование цилиндров и вывод данных на компьютер, а также их распечатка с помощью PMI OFF LINE SYSTEM (PMI);

    - местные панели управления (расположены по каютам механиков).

    Применение электронного управления, благодаря его гибкости, обеспечивает эксплуатационнику ряд преимуществ по сравнению с традиционным механическим управлением. Основные:

    а) снижение расхода топлива;

    б) улучшение маневренности двигателя;

    в) возможность снижения эмиссии окислов азота.

    В электронной системе управления предусмотрена возможность выбора двух видов режимов работы двигателя: режим оптимального расхода топлива и режим минимальной эмиссии NOx. Снижение выбросов NOx достигается за счет осуществления двухфазного впрыска топлива, снижения максимального давления и температуры рабочего цикла. Естественно, это приводит к увеличению удельного расхода топлива, но режим низкой эмиссии NOx используется только в ограниченных акваториях плавания.

    В сравнении двигателей МС-С с традиционным механическим приводом органов распределения и двигателя ME-C с электронным управлением, сопоставление результатов этих испытаний показывает, что все количественные показатели функционирования обоих двигателей практически идентичны в пределах погрешностей измерений. Единственное заметное отличие, которое обращает на себя внимание, это существенное уменьшение минимальной частоты вращения двигателя новой модификации (12 – 17 % от nном.) по сравнению с традиционным (25 % от nном.). Фирма «MAN Diesel & Turbo» обращает внимание на то, что около 85 % от всех новых заказов составляют двухтактные дизельные двигатели с электронным управлением ME типа / ME-C / ME-B. Эта тенденция охватывает все размеры двигателя, однако наиболее существенна для двигателей большого диаметра (80, 90, 98), где почти 100 % всех заказов составляют двигатели ME типа.

    Таблица 2.2 - Основные технические характеристики двигателя 6G60MЕ-С




    Наименование

    Обозначение

    Единицы

    измерения

    Численное

    значение




    1

    2

    3

    4




    Диаметр цилиндра

    D

    мм

    600




    Ход поршня

    S

    мм

    2790




    Частота вращения

    n

    мин-1

    87







    Число цилиндров

    i

    штук

    6







    Эффективная мощность

    Ne

    кВт

    13450




    Давление сгорания

    Pz

    МПа

    17,7




    Среднее индикаторное давление

    Pi

    МПа

    1,9






    Продолжение таблицы 2.2


    Давление сжатия

    Pc

    МПа

    15,1




    Давление наддува

    Ps

    МПа

    0,35




    Средняя скорость поршня

    Cm

    м/с

    8,1




    Удельный расход топлива

    ge

    кг/(кВт.ч)

    0,158




    Удельный расход цилиндрового масла

    gцил

    г/(кВт.ч)

    0,65







    Удельный расход циркуляционного масла

    gц.м

    г/(кВт.ч)

    0,1



    Вывод:

    На судне, взятом за прототип установлен МОД фирмы «MAN Diesel & Turbo» марки 6G60ME-C, проектируемый дизель марки 6G60ME-C является наиболее подходящим к рассматриваемой энергетической установке и способен обеспечить заданную мощность с наибольшей эффективностью.

    На рисунке 2.1 представлена конструкция двигателей серии 6G60ME-C.


    1-выхлопной коллектор; 2-выхлопной клапан; 3-крышка цилиндра;

    4-гидравлический механизм; 5-шток поршня; 6-продувочные окна;

    7-сальниковое уплотнение штока поршня; 8-ползун крейцкопфа;

    9-направляющие параллели крейцкопфа; 10-соединительные болты;

    11-шатун; 12-охладитель надувочного воздуха; 13-вспомогательные

    вентиляторы продувочного воздуха; 14-трубки подвода охлаждающей

    воды к втулке цилиндра

    Рисунок 2.1 - Поперечный разрез двигателя серии G60ME-C
    Высокая экономичность современных длинноходовых дизелей достигается за счет внедрения ряда прогрессивных мероприятий:

    - увеличения отношения хода поршня к диаметру цилиндра (для супердлинноходовых моделей этот показатель достиг 3,8-4,2);

    - введение изобарного наддува;

    - повышение к.п.д. турбокомпрессоров до 72 %;

    - повышение коэффициента избытка воздуха до 3, степени сжатия до 13-15 и, соответственно, максимального давления сжатия РС;



    Рисунок 2.2 – Зависимость индикаторного к.п.д. от коэффициента

    избытка воздуха

    • повышение максимального давления сгорания РZ до 17,7 МПа;

    • интенсификация смесеобразования для сокращения задержки самовоспламенения и периода сгорания топлива;

    • уменьшения доли потери теплоты с охлаждающей жидкостью;

    • повышения максимального давления впрыскивания топлива до 150 МПа и оптимизация фаз топливоподачи с уменьшением продолжительности впрыскивания;

    • повышение механического к.п.д. двигателя до 94 %


      1   2   3   4   5   6   7   8   9


    написать администратору сайта