Системы СЭУ. Конспект лекций для курсантов специальности 26. 05. 06 Эксплуатация судовых энергетических установок очной и заочной форм обучения Керчь, 2021
 Скачать 6.64 Mb.
|
|
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования КЕРЧЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (ФГБОУ ВО «КГМТУ») кафедра судовых энергетических установок Попов В.В. ОСНОВЫ СУДОВОЙ ЭНЕРГЕТИКИ конспект лекций для курсантов специальности 26.05.06 Эксплуатация судовых энергетических установок очной и заочной форм обучения Керчь, 2021 2 3 Содержание Введение ................ ......................................................................................................................................... 4 Лекция №1 Характеристика курса. ......................................................................... 7 Лекция №2 Краткая характеристика и классификация судов флота рыбной промышленности. .................................................................................... 11 Лекция №3 Назначение, состав СЭУ. Показатели СЭУ............................................... 13 Лекция №4 Классификация СЭУ. Главные судовые передачи. 23 Лекция №5 Состав и классификация судовых дизельных энергетических установок. ........ ................................. ....... ......................................... 35 Лекция №6 Системы СЭУ с судовыми дизельными установками. Энергетический баланс судовых дизельных энергетических установок. ………................................... ....... ................................................................. 39 Лекция №7 Судовые паротурбинные и газотурбинные энергетические установки. Состав и классификация, тепловые схемы и циклы, КПД и пути их повышения, преимущества и недостатки, сравнительный анализ судовых паротурбинных энергетических установок. 55 Лекция №8 Судовые газотурбинные и ядерные энергетические установки. Особенности СЭУ промысловых судов. ................................................ 74 Лекция №9 Вспомогательные СЭУ. Вспомогательные и утилизационные парокотельные установки, состав, назначение, область применения, системы котельных установок, тепловой баланс, КПД. Судовые насосы. 94 Лекция №10 Вспомогательные СЭУ. Судовые опреснительные и холодильные установки. .............................. 112 Лекция №11 Судовые устройства. Общесудовые системы. Назначение, состав и принцип работы. 122 Лекция №12 Судовой валопровод, дейдвудное устройство, гребное устройство. 130 Лекция №13 Масла, топлива и смазки, применяемые в СЭУ. Классификация топлив, масел и смазок, области применения, маркировки отечественных ГСМ и зарубежных аналогов, контроль качества. 155 Лекция №14 Масла, топлива и смазки, применяемые в СЭУ. Факторы воздействия СЭУ на окружающую среду ………............................................................ 175 Список литературы. 184 4 ВВЕДЕНИЕ Судовые энергетические установки и системы предназначены для обеспечения нормальной технической эксплуатации судов и являются их составной частью. От машин, механизмов и систем зависят технико-эксплуатационные качества судна, безопасность его плавания и надежность обслуживания главной энергетической установки. Данный курс является неотъемлемой составной частью специальной подготовки судовых механиков по эксплуатации судовых энергетических установок (СЭУ), которым в их практической деятельности будет необходимо знание принципов работы, конструкций, расчета, требований и эффективных методов эксплуатации судовых механизмов, установок и систем. В связи с указанным в Федеральном государственном образовательном стандарте высшего профессионального образования по специальности Эксплуатация судовых энергетических установок предусмотрена дисциплина Основы судовой энергетики. Цель изучения курса – дать курсанту теоретическую подготовку для технически грамотной и эффективной эксплуатации современных судовых механизмов, установок и систем, выбора оптимальных режимов их работы в конкретных условиях эксплуатации судна, а также решения вопросов, связанных сих работой, ремонтом и модернизацией. Программа построена так, что по мере изучения отдельных разделов курсантам предоставляется возможность решать ситуационные задачи, которые требуют мобилизации знаний и умений, приобретенных не только в данной дисциплине, но ив смежных специальных дисциплинах. Дисциплина обеспечивает дальнейшее изучение курсантами судовых паровых котлов и ядерных реакторов, судовых турбинных установок, судовых двигателей внутреннего сгорания, автоматизированных систем управления судовыми вспомогательными механизмами и эксплуатации судовых энергетических установок. Изучение этой дисциплины в большой степени обеспечивает теоретическое освоение функций таблиц А, А Международной конвенции ПДНВ-78/95 с поправками и освоение минимальных стандартов компетенции Международного Кодекса STCW-CODE, 1995. Дисциплина относится к обязательной части ОПОП. Программой дисциплины предусмотрено проведение аудиторных лекционных занятий. 5 Тематический план № лекции Наименование темы Количество часов по формам обучения Формируемые компетенции очная заочная Раздел 1. Классификация и характеристика судов флота рыбной промышленности 1 Характеристика курса. 2 1 ПК-6 (З, З, З, У, В) 2 Классификация и краткая характеристика судов флота рыбной промышленности 2 Раздел 2. Назначение, состав СЭУ. 3 Назначение, состав СЭУ. Показатели СЭУ. 2 1 ПК-6 (З, З, З, З, У, У, В) 4 Классификация СЭУ. Главные судовые передачи. 2 Раздел 3. Состав и классификация судовых дизельных энергетических установок 5 Состав и классификация судовых дизельных энергетических установок. 2 1 ПК-6 (З, З, З, З, У, У, ВПК (З, З, У, У, У, В) 6 Системы СЭУ с судовыми дизельными установками. Энергетический баланс судовых дизельных энергетических установок. 2 Раздел 4. Судовые паротурбинные и газотурбинные энергетические установки 7 Состав и классификация, тепловые схемы и циклы, КПД и пути их повышения, преимущества и недостатки, сравнительный анализ судовых паротурбинных энергетических установок. 2 1 ПК-6 (З, З, З, З, У, У, ВПК (З, З, У, У, В) 8 Судовые газотурбинные энергетические установки. Особенности СЭУ промысловых судов 2 Раздел 5. Вспомогательные СЭУ. 9 Вспомогательные и утилизационные парокотельные установки, состав, назначение, область применения, системы котельных установок, тепловой баланс, КПД.Судовые насосы. 2 1 ПК-6 (З, З, З, З, У, У, ВПК (З, З, У, У, В) 10 Судовые опреснительные и холодильные установки. 2 Раздел 6. Судовые устройства. Общесудовые системы. 11 Топливная, масляная, воздушная системы и система охлаждения, система газоотвода – назначение, состав и принцип работы 2 ПК-6 (З, З, З, З, У, У, ВПК (З, З, У, У, В) 12 Судовой валопровод, дейдвудное устройство, гребное устройство 2 6 Раздел 7. Масла, топлива и смазки, применяемые в СЭУ. 13 Классификация топлив, масел и смазок, области применения, маркировки отечественных ГСМ и зарубежных аналогов, контроль качества 1 ПК-6 (З, З, З, З, У, У, ВПК (З, З, У, У, В) 14 Факторы воздействия СЭУ на окружающую среду Всего часов 28 8 7 Лекция №1 Характеристика курса (2 часа) Цель занятия занятия направлены на формирование компетенций: ПК-6. Способен осуществлять подготовку, эксплуатацию, обнаружение неисправностей и меры, необходимые для предотвращения причинения повреждений следующим механизмами системам управления 1. Главный двигатель и связанные с ним вспомогательные механизмы 2. Паровой котел и связанные с ним вспомогательные механизмы и паровые системы 3. Вспомогательные первичные двигатели и связанные сними системы 4. Другие вспомогательные механизмы, включая системы охлаждения, кондиционирования воздуха и вентиляции (З, З, З, У, В. Методические материалы 1. Коршунов Л. П. Энергетические установки промысловых судов Л. П. Коршунов - Л. : Судостроение, 1991. – 360 с. 2. Соловьев, ЕМ. Судовые энергетические установки, вспомогательные и промысловые механизмы учебник для средних спец. учебных заведений / ЕМ. Соловьев. - М Агропромиздат, 1986. - 183 с. 3. Судовые энергетические установки учебное пособие для вузов / ГА. Артемов и др. - Л. : Судостроение, 1987. - 477 с. Набор слайдов с иллюстрациями по теме лекции Учебное оборудование Аудитория, комплектованная учебной мебелью, доской и видеопроекционным оборудованием для презентаций, средствами звуковоспроизведения, экраном. Последовательность изложения учебного материала Современное судно оборудовано разнообразными машинами и механизмами, которые в совокупности и во взаимосвязи с устройствами и аппаратами образуют судовую энергетическую установку (СЭУ). С помощью СЭУ обеспечиваются движение судна и его манёвры, безопасность плавания и плавучесть, грузовые операции, добыча рыбы и её обработка (заморозка, филе, рыбная мука, консервы и др, другие функции в соответствии с назначением судна промысловые суда, транспортные, буксиры, танкеры, рефрижераторы, вспомогательные и др, а также сохранность перевозимого груза, нормальные условия для работы и отдыха экипажа и пассажиров. О сложности СЭУ современных судов, в том числе и промысловых можно судить по таким данным - мощность главных двигателей -ГД- достигает 80 МВт (80 000 кВт) и более, мощности судовой электростанции бывает достаточно для энергоснабжения небольшого города, а паровых котлов — для отопления целого городского района - насосы на судне перекачивают сотни тонн воды, топлива и масла, а длина трубопроводов и кабелей составляет десятки километров, подача грузовых насосов на танкерах достигает 5000 м 3 /час. Для вырабатывания, преобразования и расходования механической, электрической и тепловой энергии СЭУ должно потреблять органическое или ядерное топливо (в последние годы возрождаются транспортные парусно-моторные и с ветровыми двигателями суда, движущиеся полностью или частично за счёт энергии ветра. 8 Например, японские фирмы достигли разработок в этом вопросе такого уровня, которые на линии Япония - Австралия позволяют экономить топлива на 1 т перевозимого груза с 10-11 кг до 5 кг при скорости 12,6 узлов на расстоянии 5760 км. Соврем н глубокой древности ход судна осуществлялся в основном за счёт энергии ветра. Вначале в. парусный флот стали вытеснять самоходные суда с ЭУ, преобразующими химическую энергию топлива. На протяжении почти 100 лет практически единственным типом СЭУ были паросиловые установки (ПСУ) с паровыми поршневыми машинами и паровыми котлами, работающими на каменном угле или на дровах. В конце XIX и начале XX в.в. на судах стали устанавливаться паросиловые котлотурбинные и дизельные ЭУ, а в ПСУ с поршневыми машинами или турбинами начали использовать жидкое нефтяное топливо. В 1904 г. был построен первый корабль русского флота с ПТУ "Ласточка, а в 1912 г. на верфи Путиловского завода — самый быстроходный в мире эскадронный миноносец "Новик" с паротурбинной установкой (ПТУ) мощностью 29,5 МВт и скоростью более 37 узлов. Первое в мире самоходное судно с дизельной установкой (ДУ) было построено в России в 1903 г. — нефтеналивное судно "Вандал" с установкой мощностью 250 кВт. На протяжении х, х годов судовые ПТУ и ДУ постепенно вытеснили СЭУ с паровыми машинами, работающими на угле. После второй мировой воины началось развитие газотурбинных установок (ГТУ) и ядерных энергетических установок (ЯЭУ). В х годах полностью отказались от постройки судов с паровыми машинами и от использования каменного угля в качестве топлива. На судах стали применять преимущественно ДУ. В х, х годах в связи с применением ГТУ фактически была совершена техническая революция - резко увеличилась агрегатная мощность и скорость судна. Было построено и первое опытное отечественное торговое судно — сухогруз "Парижская Коммуна" с ГТУ мощностью 9,55 МВт. В настоящее время ГТУ широко применяются главным образом на лёгких быстроходных судах. В 1959 г. было введено в эксплуатацию первое в мире надводное судно с ЯСУ паротурбинная с электродвигателем) — ледокол "Ленин. В настоящее время большинство судов оборудовано ДУ и лишь небольшая часть ПТУ. Дизели сегодня самые экономные тепловые двигатели, позволяющие, кроме того, сравнительно просто механизировать и автоматизировать основные производственные процессы на судне. В последнее время уделяется большое внимание топливной экономичности СЭУ и судов в целом. С этой целью принимаются следующие меры - снижают сопротивление движения судна за счёт конструкции корпуса - уменьшают его скорость - применяют ВРШ; - отборы мощности от ГД на вспомогательные нужды (установка валогенератора); - оптимизация режимов работы и средств автоматизации. Особое значение имеет повышение полноты использования энергии топлива, сжигаемого в первичном двигателе. С этой целью применяют развитую глубокую утилизацию теплоты выпускных газов (установка утилизационных котлов, охлаждающей ДВС воды 9 работа ОУ), использование утильтепла на подогрев топлива, масла, хозяйственные и бытовые нужды. Большое значение для экономии топлива имеет применение антиобрастающих красок с целью уменьшения сопротивления движению судна. Факт топливной экономичности СЭУ достигается также повышением параметров работы их главных двигателей (увеличение среднего эффективного давления в дизелях) температура газов перед турбиной в ГТУ, давление и температура пара в ПТУ и т.д. Особое значение имеет сжигание высоковязких итак называемых альтернативных топлив, водотопливных эмульсий. Эффективность и надёжность работы СЭУ зависит от совершенства не только ГД, но и вспомогательные ЭУ, их элементов. Эволюционное развитие прошли промысловый флот. Так впервые послевоенные годы основу отечественного промыслового флота составляли суда прибрежного лова типа МЧС, Ч на юге, а также паровые траулеры с бортовой схемой траления мощностью 400-500 кВт на севере. На паровых траулерах рыбу в основном разделывали вручную, а затем доставляли на берег в виде солёного полуфабриката. Чтобы увеличить добычу рыбы, необходимо было вывести флот в мировой океан. Для этого потребовалось увеличить автономность и скорость промысловых судов, оборудовать их рефрижераторными установками, технологическим оборудованием для разделки рыбы, те. механизировать обработку рыбы. С целью решения этой проблемы были построены БМРТ типа "Пушкин" (г) и "Маяковский" водоизмещением 3500-3800 т. мощностью ГД 1400-1470 кВт. С организацией экспедиционной формы промысловой работы, вызванной необходимостью выхода промысловых судов за пределы их автономности плавания, в составе РП появились специальные рыбообрабатывающие суда морозильные, сельдевые, тунцовые например, в Керчьрыбпром была ТБ "Красный Луч, универсальные рыбообрабатывающие базы, крабо и рыбоконсервные, рыбомучные плавучие заводы. Мощность их ГД достигает до 6500 кВт, судовых ЭС до 5000 кВт, производительность вспомогательных котельных установок до 7 т/час пара, а водоопреснительных установок до 480 т/сутки. В е годы флот РП пополняется и специальными промысловыми судами для ярусного и кошелькового лова тунца, креветки, добычи морского зверя и водорослей. Но всю основу ФРП составляют добывающие суда кроме БМРТ типа РТМ-А с главной силовой установкой 1160 л.с.×2; РТМ-С типа "Прометей" - 3880 л.с.; ППР типа "Рембрандт" - 3000 л.с.; СРТМ-305 проект завода "Ленинская Кузница" г. Киев. В связи стем, что многие государства в традиционных районах добычи рыбы ввели 200 мильную зону, те. объявили своей территорией, это потребовало от промысловиков создания более мощных скоростных судов, например типа "Моозунд". Особенно в последнее время в связи с удорожанием энергоносителей эти суда и многие такого типа стали убыточными, как и вся отрасль в целом. Это привело к разрушению традиционных форм добычи и ликвидации целых объединений или почти ликвидации. В связи с отсутствием средств многие суда поставлены в отстой с последующим списанием на "иголки. В наше время принимаются меры к возрождению рыбной отрасли. Решение рентабельности может быть решено через улучшение использования флота путём сокращения сроков и повышения качества ремонта судов и их энергетических 10 установок, а также за счёт снижения эксплуатационных расходов, в том числе связанных с расходом топлива. Не менее важно использовать имеющиеся возможности улучшения эксплуатационных характеристик энергетических установок и их стоимости в сфере проектирования. Это может способствовать снижению стоимости СЭУ, улучшению её массогабаритных характеристика в конечном счёте даст и снижение стоимости судна в целом. Кроме того, повышение степени использования мощности СЭУ может привести к снижению расхода топлива и соответствующих расходов. Поскольку условия эксплуатации энергетических установок промысловых судов коренным образом отличаются от судов морского транспортного флота, то и технические решения, обеспечивающие оптимальные параметры их энергетических установок, не могут быть одинаковыми. Контрольные материалы для проверки усвоения учебного материала 1. Цель изучения предмета. 2. Что должен знать курсант после изучения предмета. 3. Что должен уметь курсант после изучения предмета 11 Лекция №2 Краткая характеристика и классификация судов флота рыбной промышленности (2 часа) Цель занятия занятия направлены на формирование компетенций: ПК-6. Способен осуществлять подготовку, эксплуатацию, обнаружение неисправностей и меры, необходимые для предотвращения причинения повреждений следующим механизмами системам управления 1. Главный двигатель и связанные с ним вспомогательные механизмы 2. Паровой котел и связанные с ним вспомогательные механизмы и паровые системы 3. Вспомогательные первичные двигатели и связанные сними системы 4. Другие вспомогательные механизмы, включая системы охлаждения, кондиционирования воздуха и вентиляции (З, З, З, У, В. Методические материалы 1. Коршунов Л. П. Энергетические установки промысловых судов Л. П. Коршунов - Л. : Судостроение, 1991. – 360 с. 2. Соловьев, ЕМ. Судовые энергетические установки, вспомогательные и промысловые механизмы учебник для средних спец. учебных заведений / ЕМ. Соловьев. - М Агропромиздат, 1986. - 183 с. 3. Судовые энергетические установки учебное пособие для вузов / ГА. Артемов и др. - Л Судостроение, 1987. - 477 с. Набор слайдов с иллюстрациями по теме лекции |