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.
|
|
12.4 Специальные устройства, механизмы и вспомогательное оборудование валопровода Специальными устройствами, предназначенными для стопорения валопроводов, являются валоповоротное, тормозное и стопорное. Два последних устанавливают в случае применения несамотормозного валоповоротного устройства, а также по требованию заказчика. Эти устройства должны обеспечивать стопорение валопровода на максимально возможном ходу судна вовремя парциальной работы ГД многовальной установки, а также буксировку судна со скоростью до 10 уз. Стопорение валопровода должно происходить на режиме Стоп. Выбор типа тормозного устройства определяется диаметром фланца вала и значением вращающего момента, развиваемого застопоренным гребным винтом. Например, на двухвинтовых лихтеровозах типа Алексей Косыгин» каждая линия валопровода снабжена тормозными стопорным устройствами. Тормоз обеспечивает стопорение неработающей валовой линии при скорости судна до 10 уз и плавании под работающим вторым двигателем на малых нагрузках. При движении судна только под первым двигателем на полной нагрузке торможение неработающей валовой линии осуществляется с помощью специально разработанного стопорного устройства. Валоповоротное устройство предназначено также для проворачивания валопровода на стоянках (рисунок 12.15). Это устройство устанавливают на валопроводе в случае отсутствия его в составе ГД или главной передачи (например, при электродвижении) и размещают между ГУП и ГД или главной передачи. Частота вращения при проворачивании составляет 0,3-1,0 об/с, валоповоротный механизм приводится в действие асинхронными электродвигателями переменного тока. На малотоннажных судах применяются механизмы с ручным приводом с частотой не менее 0,05 об/с. Валоповоротное устройство одновременно используется для проворачивания ГД. Перед пуском установки устройство отключают и стопорят. Во 149 избежание пуска ГД при включенном валоповоротном устройстве оно снабжено соответствующей блокировкой. Рисунок 12.15 - Схема валоповоротного устройства, встроенного в редуктор ГТЗА: 1 - фланец промежуточного вала 2,3 - я и я ступени зубчатой передачи ТВД; 4,5 - я и я ступени червячной передачи 6 - асинхронный реверсивный электродвигатель Тормозное устройство (рисунок 12.16) представляет собой простую бугельную конструкцию, надежную и удобную в эксплуатации, работающую по принципу сухого механического трения. Тормоз размещен на фланцевом соединении гребного или дейдвудного вала с промежуточным. Для обеспечения большого тормозного момента фланцы, используемые в качестве тормозного диска, имеют увеличенный диаметр по сравнению с фланцами других соединений того же валопровода. Защита от электрохимической коррозии стальных поверхностей корпуса судна и пера руля в районе расположения гребного вала, а также гребного винта, металлической защитной обшивки гребного вала и поверхностей дейдвудной трубы достигается установкой протекторов. В зависимости от места расположения цинковые и алюминиево-магниевые протекторы выполняют в виде двух полуколец или отдельных элементов. Первые закрепляют на защитном кожухе дейдвудной трубы, вторые — также или нагайках трубы. Протекторы обоих типов можно устанавливать в районе яблока ахтерштевня. 150 Рисунок 12.16 - Тормозное устройство 1 - гайка тяги 2 - тяга 3, 5 - штыри тяги и бугеля 4, 8 - бугели с головкой для штыря и тяги 6 - фундамент 7 - фрикционные колодки К системе электрохимической защиты валопровод подключается с помощью токосъемного устройства (рисунок 12.17), предназначенного для замыкания вращающихся элементов валопровода на корпус судна и размещаемого на кормовом промежуточном валу. Рисунок 12.17 - Токосьемное устройство 1 - вал 2 - токосьемное кольцо 3 - токосъемные щетки 4 - щеткодержатели 5 - бонка заземления На судне с двумя гребными валами или более следует предусматривать устройства, препятствующие в случае поломки выходу гребного вала из дейдвудного сальника, либо другие устройства, предотвращающие затопление МО в случае потери гребного вала. Ограничительное устройство, препятствующее выходу гребного вала из дейдвудного сальника, показано на рисунок 12.18. Оно состоит из двух частей, образующих массивное кольцо, диаметр которого больше, чем диаметр вала. Устройство устанавливают на носовом конце гребного (или дейдвудного) вала за фланцевым или другим соединением. 151 Рисунок 12.18 - Ограничительное устройство 1 - части устройства 2 - вал 3 - крепеж С целью увеличения инерции гребных винтов и сглаживания пиков вращающих моментов на ледоколах и судах активного ледового плавания между промежуточными валами валопровода можно устанавливать маховики. Гребные винты с регулируемым шагом в зависимости от типа силового органа для поворота лопастей — МИШ бывают гидравлическими, электромеханическими, механическими и ручными. Большинство ВРШ имеет гидравлический МИШ, механический и ручной приводы применяют только для винтов малой мощности. Механизм изменения шага может быть установлен на линии валопровода внутри судна или в ступице винта. Для ВРШ с гидравлическим МИШ поршень и цилиндр чаще всего располагают на линии валопровода внутри судна (рисунок 3.19). Гребной вал имеет максимальный диаметр 940, минимальный 850 мм, максимальный диаметр расточки полости составляет 600, минимальный 475 мм. ВРШ обычно применяют на судах с высокой маневренностью (буксиры, паромы, траулеры и др) или в многомашинных установках для использования полной мощности. В последнее время их стали устанавливать на ледоколах, где с целью увеличения махового момента на валопроводах ставят ледовый маховик. Смазка, охлаждение и прокачка неметаллических дейдвудных подшипников осуществляются подачей забортной воды в дейдвудную трубу от насоса системы охлаждения ГД (резервируемого пожарным насосом) с последующим сливом за борт. Вода подводится к трубе через водораспределительное кольцо с целью равномерного распределения воды по всему сечению трубы и предотвращения вихреобразования. В зимнее время трубу прокачивают подогретой водой либо обогревают паром или водой, залитой в ахтерпик. Для судов, работающих на мелководье, в систему вводят фильтр грубой очистки и циклонный сепаратор, улавливающие взвешенные вводе абразивные частицы. Опорные подшипники промежуточных валов прокачивают индивидуально. Подшипник гребного вала охлаждается и смазывается забортной водой, поступающей из дейдвудной трубы, если есть кожух между мортирой и кронштейном, а если его нетто естественным протоком или подводом по трубам. 152 Рисунок 12.19 - Валопровод с ВРШ на танкере Крым 1 - осенесимметричная насадка 2 - ВРШ диаметром 7,5 м 3 - дейдвудное устройство с уплотнениями типа «Симплекс-компакт»; 4 - маслобукса; 5 - гребной вал б - опорный подшипник 7 - соединительная полумуфта; 8 - МИШ; 9 - маслобукса МИШ; 10 - промежуточный вал 11 - упорный вал 12 - упорный подшипник 13 - муфта 14 - ГТЗА Смазку металлических дейдвудных подшипников уплотнений типа «Симплекс-компакт» выполняют с естественной и принудительной циркуляцией масла, постоянство давления которого обеспечивается напорными цистернами. Система принудительной циркуляции масла применяется при окружной скорости гребного вала более 5 мс и статическом давлении масла в трубе более 0,08 МПа или когда температура масла в МО больше 40 С. При плавании судна в балласте повышается давление масла на манжеты в кормовом уплотнении, что приводит к их преждевременному старению. Поэтому при разнице между осью валопровода и грузовой ватерлинией болеем применяют две цистерны рисунок 12.20), расположенные соответственно нам выше грузовой Аи балластной Б ватерлиний. Рисунок 12.20 - Схема системы смазки, охлаждения и прокачки подшипников дейдвудного устройства и охлаждения опорных подшипников промежуточных валов 153 1 - гребной вал 2 - дейдвудная труба 3 - дейдвудные подшипники 4 - подшипники валов 5 - подогреватель 6 – ГД 12.5 Конструктивные особенности МДК с ВРШ Особенности МДК с ВРШ связаны прежде всего с конструкцией самого гребного винта и наличием механизма изменения шага (МИШ), представляющего собой одновременно и элемент судового валопровода. В состав МДК с ВРШ входит и специальная система управления МИШ, воздействие которого на регулирующие органы может быть осуществлено как с местных постов управления, таки дистанционно из ЦПУ или из ходовой рубки. Валы, расположенные в корму отвала МИШ (обычно только гребной) имеют сверление для размещения штанги, соединяющей поршень гидроцилиндра МИШ с устройством поворота лопастей, смонтированным в ступице гребного винта. ВРШ различают по углу разворота лопастей и принципу создания усилия, необходимого для их поворота. В зависимости от угла разворота лопастей ВРШ бывают двухпозиционые, многопозиционные и всережимные. Лопасти двухпозиционных ВРШ могут занимать лишь два фиксированных положения - Впереди Назад" или два положения Вперед, соответствующие режимам полного и малого хода. Многопозиционные ВРШ могут быть зафиксированы в нескольких положениях, что позволяет дискретно изменять режимы работы МДК. На флоте рыбной промышленности применяются исключительно всережимные ВРШ, лопасти которых могут быть зафиксированы в любом положении в рамках рабочего диапазона углов их перекладки. МДК с ВРШ могут быть оборудованы гидравлическим, электромеханическими ручным приводом МИШ. На промысловом флоте наибольшее распространение получили ВРШ с гидравлическим приводом МИШ. Электромеханический привод МИШ можно встретить лишь в МДК мощностью 600... 700 кВт. На относительно небольших промысловых судах и катерах (Ne = 200 кВт) довольно часто применяют и ручной привод, те. перекладка лопастей ВРШ в этих случаях осуществляется за счет мускульной силы человека. МДК с ВРШ промысловых судов оборудованы, как правило, следящими системами управления, в которых каждому положению управляющего органа соответствует строго определенное положение лопастей ВРШ. В неследящей системе управления отклонение управляющего органа от нейтрального положения вызывает поворот лопастей, а возвращение органа в нейтральное положение останавливает вращение лопасти вокруг своей оси. На некоторых рыболовных траулерах реализовано программное управление МДК с ВРШ при работе на режимах долевых нагрузок, предусматривающее одновременное воздействие на шаговое отношение ВРШ и топливную рейку главных ДВС, обеспечивающее при заданной скорости судна, минимальный расход топлива на милю пути. Однако такая система может быть реализована лишь в том случае, если в составе МДК отсутствуют валогенераторы, для которых требуется постоянная частота вращения МДК. По конструктивному исполнению ВРШ довольно разнообразны и могут отличаться конструкцией узла заделки лопастей в ступице, кинематическими схемами механизмов поворота лопастей, расположением и конструкцией МИШ, способами фиксации шага и системами управления. 154 Конструкции узла заделки лопастей. Узлы заделки лопастей в ступице считаются наиболее ответственным в конструкции винта с поворотными лопастями (ВПЛ). Недостаточная надежность узлов заделки лопастей может быть причиной аварий с самыми тяжелыми последствиями. Заклинивание лопастей приводит не только к ограничениям виспользовании мощности ДВС, но и к полной потере хода судном, например, при заклинивании лопастей в положении шага нулевого упора или потере части лопастей. Заклинивание лопастей в положении Назад" исключает возможность ведения промысла, а в случае нереверсивных главных ДВС судно может двигаться лишь Вперед" кормой. На узлы заделки лопастей действуют гидродинамические и центробежные силы, возникающие при вращении гребного винта, а также и моменты, скручивающие лопасти, причем сочетания этих сил и моментов в условиях эксплуатации траулеров может быть самым различным. Конструкцию узла заделки лопасти выбирают исходя из того, какие силы и моменты оказывают определяющее влияние на его прочность. Если в балансе сил и моментов преобладают изгибающие моменты от гидродинамических сил, то применяют заделку плоского типа. Если доминирующей оказывается центробежная сила, то предпочтителен радиальный тип заделки. В большинстве конструкций ВРШ, в том числе и отечественного производства, применена плоская заделка лопастей, обеспечивающая большую прочность. Контрольные материалы для проверки усвоения учебного материала 1. Назначение и состав судового валопровода. 2. Гребное устройство, назначение и состав. 3. Дейдвудное устройство. Симплекс назначение и состав. Преимущества и недостатки. 4. Особенности валопровода с ВРШ. Назначение, устройство. Преимущества и недостатки. 5. Кинематические схемы механизма поворота лопастей. Преимущества и недостатки. 155 Лекция №13 Масла, топлива и смазки, применяемые в СЭУ. Классификация топлив, масел и смазок, области применения, маркировки отечественных ГСМ и зарубежных аналогов, контроль качества (2 часа) Цель занятия занятия направлены на формирование компетенций: ПК-5. Способен выполнять безопасные и аварийные процедуры эксплуатации механизмов двигательной установки, включая системы управления (З, З, У, У, ВПК 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, З, У, 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 13.1 Основные термины и единицы измерения 1. Плотность - это масса вещества, содержащаяся в единице объема. В практических условиях определяют обычно не абсолютную, а относительную плотность. Согласно стандартам стран СНГ, она представляет собой отношение плотности нефтепродукта при С к плотности воды в том же объеме при Си обозначается pf. Поскольку плотность дистиллированной воды при С равна 1 г/см , численные значения абсолютной и относительной плотности одинаковы. Плотность определяют в соответствии с требованиями ГОСТ 3900-85 при помощи ареометра, который может быть с термометром и без него. При других температурах плотность нефтепродукта определяется по формуле, те. приводят к стандартному значению ρ 4 20 = ρ t 4 +k(t - 20) или ρ 4 15 = ρ t 4 +k(t -15) (13.1) где ρ t 4 — плотность приданной температуре, к - температурная поправка (из таблиц. Например плотность дизтоплива г/см 3 - 0,700-0,709; к на С - 0,000897 плотность масла г/см 3 - 0,990-1,00; к на С - 0,000915. 156 2. Вязкость - это свойство нефтепродуктов оказывать сопротивление при перемещении слоев или частиц жидкости под действием внешней силы. Вязкость зависит главным образом от температуры и химического состава нефтепродукта. Различают вязкость абсолютную и условную а) Абсолютная - динамическая и кинематическая б) Условная. Динамическая вязкость - это сопротивление перемещению двух слоев жидкости в 1 см, отстоящих друг от друга на расстоянии в 1 см и перемещающихся с относительной скоростью 1 см/с с силой в 1 Динамическая вязкость измеряется в Паскаль - секундах (Пас) или в Пуазах - П П = Пас. Кинематическая вязкость - это отношение динамической вязкости к плотности нефтепродукта при одинаковых температурах. (13.2) где - динамическая вязкость, - плотность нефтепродукта. Кинематическая вязкость изменяется в м2/сек, в стоксах (Ст) и сантистоксах (сСт); 1 Ст м 2 /сек; 1 сСт = 10 -6 м 2 /сек или мм2сек. Условная вязкость - это отношение времени истечения нефтепродукта (обычно при 50°, С или С) ко времени истечения дистиллированной воды при температуре Сиз вискозиметра емкостью 200 см через калиброванное отверстие диаметром 2,8 мм. Численное значение этого отношения характеризует условную вязкость в условных градусах и обозначается - °ВУ или Е (градусы Эллера).Для перехода от условной вязкости к кинематической пользуются формулой ) 0631 , 0 0731 , 0 ( 10 4 е t t ВУ ВУ (13.3) Для перевода условной и кинематической вязкости в вязкость, выраженную в секундах Редвуда I (R - I) или в секундах Сейболта (Su), следует пользоваться специальными таблицами. Контроль вязкости нефтепродукта на судах проводится при помощи лаборатории СКЛАМТ - 1. Метод основан на определении времени истечения нефтепродукта из лабораторного вискозиметра. В случае отсутствия лаборатории СКЛАМТ - 1 вязкость можно определить по скорости всплытия воздушного пузырька в стеклянной трубке. Для этого необходимо иметь две стеклянные трубки равных диаметров (6-10 мм) и равной длины (180 - 200 мм, пробу свежего масла с известной вязкостью. В трубки наливают масло до определенной риски, затем помещают в сосуд на 1 час для выравнивания температуры, после чего трубки закрывают пробкой с таким расчетом, чтобы между пробками и маслом был зазор 4-5 мм. Затем трубки быстро переворачивают на 180° и одновременно пускают секундомеры. В момент, когда пузырек воздуха дойдет до верхнего слоя, секундомеры останавливают. Вязкость подсчитывают по формуле 1 2 2 1 t t (13.4) 157 где и t 1 - вязкость и время известного масла 2 и t 2 - вязкость и время испытуемого масла. 3. Температура вспышки - определяется в открытом и закрытом тигле. Температура вспышки - это минимальная температура, при которой пары нагреваемого нефтепродукта вспыхивают при поднесении открытого пламени. Вспышка в закрытом тигле происходит при более низкой температуре, чем в открытом. Разница может составлять 15 - С. Для судового топлива температура вспышки, определяемая в закрытом тигле, должна быть не ниже С. 4. Температура помутнения и застывания. Температура помутнения нефтепродуктов - это температура, при которой парафин, обычно находящийся в нефтепродуктах в растворенном виде, начинает выделяться и застывать в виде кристаллов, что вызывает помутнение нефтепродукта. Это и есть температура начала кристаллизации, при которой в нефтепродукте невооруженным глазом обнаруживаются кристаллы. Температура застывания нефтепродукта - это температура, при которой нефтепродукт теряет подвижность. 5. Содержание воды и механических примесей. Содержание воды в судовых условиях в масле определяется с помощью лаборатории СКЛАМТ - 1. При ее отсутствии наличие воды в нефтепродукте определяют следующим образом из хорошо перемешенной пробыв сухую чистую пробирку наливают примерно 2,5 мл нефтепродукта и помещают над пламенем горелки. Бесшумное закипание нефтепродукта свидетельствует об отсутствии воды. Если наблюдается беспрерывный треск, сильное вспенивание и разбрызгивание, то содержание воды при этом составляет в топке - свыше 0,12%, в масле - свыше 0,6%. Кроме того, с помощью марганцовки, которая разбавляется водой топлива. Для уменьшения содержания воды нефтепродукт необходимо сепарировать в режиме пурификации. Содержание механических примесей в топливе в судовых условиях можно определить визуально. Для этого из хорошо перемешенной пробы наливают всухую чистую бутылку из прозрачного стекла 0,2 - 0,3 л топлива и хорошо перемешивают. Топливо, содержащее механические примеси, будет мутным, при отстое даст осадок. Содержание механических примесей в масле в судовых условиях определяют методом анализа масляного пятна, полученного путем нанесения капли испытуемого масла на фильтровальную бумагу. 6. Общее щелочное число. Наличие щелочного числа масла в эксплуатации указывает на отсутствие неорганической (минеральной) кислоты. Наличие щелочности обеспечивает защиту деталей от кислотной коррозии. Щелочное число свежего масла должно быть тем выше, чем выше содержание серы в применяемом топливе. Щелочное число около 100 мг КОН/г масла достаточно для нейтрализации сернистых соединений, образующихся при сгорании топлива с содержанием серы до 4%. В циркуляционных маслах в течении первых нескольких сот часов работы щелочное число интенсивно уменьшается до 60 - 70% своего исходного значения, затем изменение щелочного числа происходит гораздо медленнее. |