Пример. Название работы
 Скачать 95.5 Kb.
|
 МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный федеральный университет»
КУРСОВАЯ РАБОТА по направлению подготовки 26.03.02 Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры по образовательной программе бакалавриата «Кораблестроение»
г. Владивосток 2019 г Содержание Введение. 3 Сокращения и обозначения 4 Глава 1. Расчет судовой энергетической установки. 5 1.1 Расчёт мощности главной энергетической установки 5 1.2 Выбор главного двигателя и главной передачи 7 Глава 2. Расчет судовой электростанции, вспомогательной котельной установки, опреснительной установки 8 2.1 Расчет судовой электростанции и подбор оборудования 8 2.2 Выбор типа привода генератора и количества генераторов 9 2.3 Расчет и выбор вспомогательной котельной установки 10 2.4 Расчёт и выбор опреснительной установки 12 Глава 3. Расчет автономности плавания и запасов топлива, масла и пресной воды 13 3.1 Расчет автономности плавания 13 3.2 Запас топлива для главного двигателя (ГД) на рейс 14 3.3 Расчет запасов масла ГЭУ 16 Глава 4. Расчет энергетических систем судовой энергетической установки 17 4.1 Расчет топливной системы 17 Глава 5. Расчёт масляной системы 24 5.1 масляные цистерны 24 5.2Насосы системы смазки 25 5.3Сепараторы системы смазки 28 Глава 6. Расчет системы охлаждения 29 6.1Насос пресной воды 29 6.2Насос забортной воды 30 6.3Цистерны системы охлаждения 32 Глава 7. Расчет системы сжатого воздуха. 33 Заключение 35 Список используемой литературы 36 Введение.Судовая энергетическая установка представляет собой сложный комплекс механизмов и устройств. Для проектирования, постройки и технической эксплуатации таких комплексов необходимо знать требования, предъявляемые к судовым энергетическим установкам, их особенности и пути совершенствования. Особое внимание уделяется мерам, обеспечивающим улучшение обитаемости, условий труда экипажей, повышение эксплуатационной надежности как судна в целом, так и отдельных его элементов, совершенствование оборудования судовых энергетических установок и их тепловых схем, сокращение типоразмеров, применение новых материалов, снижающих вес и металлоемкость конструкций. Целью работы является расчёт и подбор для судна главного двигателя, а так же вспомогательного оборудования (дизель-генераторы, вспомогательный паровой котел и т.д.). Подбор оборудования осуществляется на основе сравнения и технического анализа. Число анализируемых вариантов должно быть минимальным, но достаточным для отыскания наиболее эффективного варианта из всех возможных. Формирование совокупности вариантов, анализ которых следует провести для максимально достоверного обнаружения оптимального решения, осуществляется проектировщиком, от квалификации которого с одной стороны зависит гарантированное достижение поставленной цели, с другой стороны - трудоемкость решаемой оптимизационной задачи. Сокращения и обозначенияВДГ – вспомогательный дизель-генератор. ВПГ – вспомогательный парогенератор. ГД – главный двигатель. ГЭУ – главная энергетическая установка. ДВС – двигатель внутреннего сгорания. СЭУ – судовая энергетическая установка. Глава 1. Расчет судовой энергетической установки.
1.1 Расчёт мощности главной энергетической установкиВ ходе выполнения определяется буксировочная мощность, создаваемая движителем, а затем – необходимая эффективная мощность главной энергетической установки. Буксировочную мощность предлагается определить методом адмиралтейских коэффициентов. Буксировочная мощность (кВт) может быть определена с помощью выражения:  где D – водоизмещение, т. V – скорость хода, узлы. Са – адмиралтейский коэффициент. Значение адмиралтейского коэффициента резко меняется для различных типов судов в зависимости от их размеров и скорости. Поэтому использование данной формулы может дать удовлетворительные результаты лишь в случае использования прототипа с одинаковым числом Фруда, т.е. для нового проектируемого судна, гидродинамически подобного используемому прототипу. Записываем уравнение буксировочной мощности для проектируемого судна:  Уравнение буксировочной мощности судна-прототипа имеет вид:  где NRп – буксируемая мощность судна-прототипа, кВт. Считая, что адмиралтейские коэффициенты проектируемого судна (судна, для которого проектируется СЭУ) и судна-прототипа равны, т.е. Caп Cа, окончательно запишем:  Для грубой оценки в качестве буксировочной мощности судна-прототипа выбирается мощность главного двигателя (двигателей):  где Nе – суммарная эффективная мощность главных двигателей проектируемого судна, кВт; Nеп – суммарная эффективная мощность главных двигателей судна-прототипа, кВт  В связи с всевозможными потерями берём мощность на 18% больше, тогда имеем:  = 5677,5+18% = 6699,5 кВт1.2 Выбор главного двигателя и главной передачиНайдя необходимую мощность, подбираем двигатель из каталога с примерно одинаковой мощностью. Таблица 3
Сравнив три двигателя, выбираем двигатель марки М-43, т.к., не смотря на удельный расход топлива среди предоставленных двигателей, он по сравнению с ними имеет низкий расход смазочного масла. В связи с тем, что двигатель малооборотистый (500 об/мин), согласно Регистру, следует устанавливать оборото понижающий редуктор не нужно. Глава 2 Расчет судовой электростанции, вспомогательной котельной установки, опреснительной установки2.1 Расчет судовой электростанции и подбор оборудованияНазначение судовой электростанции состоит в генерации тока необходимых параметров и распределении его потребителям. В состав судовой электростанции входят: – первичные тепловые двигатели; – электрогенераторы; – передачи между первичными двигателями и генераторами; – распределительное устройство (распределительные щиты), в том числе главный распределительный щит (ГРЩ); – кабельные магистрали; – электродвигатели и другие потребители электрической энергии. В ходе расчета следуют получить необходимую мощность электростанции и подобрать соответствующие генераторы тока. Существует три основных расчетных режима судовой электростанции: ходовой режим, режим стоянки с грузовыми операциями и режим стоянки без грузовых операций. 2.1.1 Мощность судовой электростанции на ходовом режиме Где NR – эффективная мощность принятого главного двигателя, кВт; Pn = 50÷100 – мощность наибольшего из периодических включаемых потребителей или мощность бытовых потребителей. Для проектируемого судна принимаем значение в 75 кВт.  2.1.2 Мощность судовой электростанции на стояночном режиме без грузовых операций Где D - водоизмещение судна  2.1.3 Мощность судовой электростанции на стояночном режиме с грузовыми операциямиОпределяется следующим образом:  Где PГ – расчетная мощность грузовых устройств. Расчётная мощность для наливных судов находится по формуле:  где NR – суммарная мощность главных двигателей, кВт; Dw – дедвейт судна, т. PГ  0,75 * 10-3 * 14400 = 1565 кВтТогда мощность электростанции на стояночном режиме с грузовыми операциями равна:  На основе полученных данных, делаем вывод, что наибольший расход электроэнергии наблюдается в стояночном режиме с грузовыми операциями. Далее будем отталкиваться от значения потребляемой мощности численно равной 1683 кВт. 2.2 Выбор типа привода генератора и количества генераторовВ дизельной и газотурбинной установках, как правило, применяются дизель-генераторы. Они обладают высокой экономичностью, быстрым запуском, достаточной надежностью и автономностью работы, что делает их наиболее распространенными источниками энергии. Для нормального функционирования всех систем проектируемого судна необходима мощность дизель-генераторов в 1683 кВт. Опираясь на Приложение Б, выбираем дизель-генераторы марки ДГР-500/500 и ДГР-200/500-2, номинальная мощность которых в сумме равна 1700 кВт. Таблица 4
Данные генераторы выбраны в соответствии с методическими указаниями. На ходовом режиме будет работать 1 дизель-генератор марки ДГР-500/500. На режиме стоянки без грузовых операций будет задействован 1 дизель-генератор марки ДГР-200/500-2. На режиме стоянки с грузовыми операциями будет задействовано 3 дизель-генераторов марки ДГР-500/500. В случае отказа (поломки) одного из дизель-генераторов, будет задействован резервный дизель-генератор ДГР-500/500. 2.3 Расчет и выбор вспомогательной котельной установки Вспомогательная котельная установка предназначена для обеспечения хозяйственно-бытовых нужд судна (отопление, прачечная, душевые, камбуз и пр.), а также для работы подогревателей различного назначения (используется пар низких параметров или горячая вода). Проектируемое судно имеет водоизмещение большее, чем 2000, значит определяем производительность вспомогательной котельной (парогенераторной) по следующей формуле:  Где D – водоизмещение судна, т. Примем коэффициент за 0,3.  В качестве вспомогательных парогенераторов обычно применяются водотрубные парогенераторы с естественной циркуляцией. Реже, преимущественно при малой производительности, применяются огнетрубные парогенераторы. Вспомогательные парогенераторы относительно небольшой производительности (менее 1 т/ч) работают обычно на дизельном топливе, что позволяет значительно упростить топливную систему и автоматическое регулирование процесса горения. Работа парогенератора большей производительности предусматривается на мазуте. В нашем случае производительность превышает показатель 1 т/ч, поэтому предполагаем, что ВПГ будет работать на мазуте. На основании полученной общей потребной паропроизводительности, опираясь на приложение В и Морской Регистр Судоходства, устанавливаем на проектируемое судна два котла марки КАВ 2,5/7. Таблица 5
2.4 Расчёт и выбор опреснительной установки Водоопреснительные установки служат для обеспечения судна необходимым количеством пресной воды и дистиллят. Производительность судовой опреснительной установки QОУ, т/сут, слагается из необходимого расхода воды на нужды личного состава (команда и пассажиры) Qэкип. и расхода воды на нужды СЭУ QСЭУ и в первом приближении может быть выражена формулой:  Суточная потребность воды на нужды экипажа и пассажиров равна:  Где k – расход воды на одного человека в сутки (по санитарными нормам принимаем 180- 220 кг/чел.сут); z – количество членов экипажа и пассажиров. Подставляем значения:  Суточный расход воды на нужды СЭУ определяется по формуле:  Где gСЭУ – относительный расход пресной воды на нужды СЭУ, численно равный 0,272 для всех судов с ДВС; NR – Суммарная эффективная (буксировочная) мощность главного двигателя. Получаем следующие значения:  Таким образом производительность судовой опреснительной установки должна ровняться:  С опорой на полученное значение, а также приложение Ж, выбираем опреснительную установку. Наиболее рациональным будет использование ИУ марки ИЕР-7. Таблица 6
Глава 3. Расчет автономности плавания и запасов топлива, масла и пресной воды 3.1 Расчет автономности плавания Под автономностью плавания понимается время рейса, затрачиваемое на погрузку судна в одном порту, разгрузку в другом, погрузку в нем же, разгрузку в первом и переход судна, включая оформление, к стоянке на рейде, постановке к причалу и т.д. Она рассчитывается по формуле:  где τх – ходовое время, ч; τст – время стоянки в порту, ч; τм = (2 – 5) – время маневров при подходах к порту, швартовках, перешвартовках, ч. Принимаем за 4 ч; τвсп = (3 – 20) – время вспомогательных операций (заправка ГСМ и водой, оформление судовых документов, таможенные операции), ч. Принимаем за 18 ч; τпр – время непредвиденных простое не по вине судна (около 3% от τх), ч. Ходовое время рассчитывается по следующей формуле:  где Lпл – дальность плавания судна, мили; V – скорость хода, узлы; φ = 0,95 – коэффициент потерь скорости. Тогда ходовое время принимает следующее значение:  Время стоянки в порту же рассчитываем по формуле:  где Pгр – грузоподъемность судна, т qгр = (100 – 200) – судо-часовая норма грузовых работ, т/ч. Принимаем за 160 т/ч. В этом случае время стоянки в порту будет равно:  Время непредвиденных простоев не по вине судна определяется так:  Тогда автономность плавания будет численно равна:  Расчет запасов топлива Расчет запасов топлива, масла и пресной воды производится на основе дальности и автономности плавания. В настоящее время многие современные теплоходы используют два рода топлива – тяжелое (мазут, моторное топливо) и легкое (дизельное топливо), вследствие чего расчет запасов топлива необходимо произвести для двух видов топлива. В общем случае следует рассчитать запасы топлива для главных двигателей (или главных парогенераторов), вспомогательных парогенераторов (или водогрейных котлов), вспомогательных дизель- или турбогенераторов. При расчете необходимо учитывать, что на различных режимах количество работающих агрегатов будет изменяться. Например, на режиме стоянки главный двигатель работать не будет, а нагрузка на электростанцию на режиме стоянки и ходовых режимах отличается. 3.2 Запас топлива для главного двигателя (ГД) на рейсРассмотрим запись уравнения  для главного двигателя где kмз – коэффициент морского запаса (1,15–1,2); z = zГД – количество главных двигателей;  – удельный расход топлива главного двигателя, кг/(кВт·ч).Часовой расход топлива BT можно определить как произведение удельного расхода топлива на мощность  :  Время работы главного двигателя ��ГД складывается из ходового времени ��X и времени манёвров ��М: – эффективная мощность главного двигателя, кВт.  Таким образом общее уравнение преобразуется в следующий вид:   3.2.1. Запас лёгкого топлива для главного двигателя Для главных двигателей, работающих на тяжелом топливе, 15–20% запаса от расчетного объема замещается легким топливом с соответствующим разделением по сортам. Таким образом, запас легкого топлива на ходовом режиме для главного двигателя на рейс составляет:   3.2.2 Запас лёгкого топлива для ВДГ Рассмотрим запись уравнения  для вспомогательных дизель-генераторовЧасовой расход топлива BT можно определить как произведение удельного расхода топлива  на мощность двигателя  :  где z = zВГД – количество одновременно работающих дизель-генераторов на рассматриваемом режиме работы судна. Время работы дизель-генераторов зависит от рассматриваемого режима работы Для ходового режима общее уравнение преобразуется в следующий вид:   где  – количество одновременно работающих ВДГ на ходовом режимеДля режима стоянки общее уравнение преобразуется в следующий вид:   где  - количество одновременно работающих ВДГ на стояночном режиме.Полный запас топлива будет составлять:  3.2.3. Запас тяжелого топлива для вспомогательного парогенератора (ВПГ) на рейс Для расчета запаса тяжелого топлива воспользуемся следующей формулой:  Где: -  – расход топлива в парогенераторе (котле), кг/ч; -  – количество одновременно работающих ВПГ; -  – время работы ВПГ, ч.Подставив значения, получим:  3.3 Расчет запасов масла ГЭУ Запас масла для главного двигателя:  где kмз – коэффициент морского запаса (1,15-1,2). Принимаем его за 1,15. GMсмена – количество масла, необходимое при одной замене, кг/кВт. Определяется произведением удельного количества масла на мощность двигателя z - количество агрегатов; τ – время работы агрегата, ч; а – число смен масла в системе (Должно выражаться целым числом). Значение коэффициента а, превышающее значение «1», определяет необходимость смены места во время рейса. Значение «0» показывает, что необходимости в смене масла в рейсе нет. Его определяют по выражению:  где Т – периодичность смены масла в часах, которая согласно методическим данным равна 1000 часам для среднеоборотных двигателей. В этом случае:  Принимаем значение а равным 0. Замена масла в ходе рейса не требуется. Опираясь на полученное уравнение и рассчитанные данные, найдем следующие параметры. 3.3.1 Запас масла для главного двигателя. Выведенная выше формула для определения запасов масла для главного двигателя будет выглядеть следующим образом:  где gМГД – часовой расходы масла в ГД, кг/ч Поставим значения:  3.3.2 Запас масла для ДГ. Число замен масла в системе дизель-генераторов:  Принимаем значение а равным 0. Замена масла в ходе рейса не требуется. Выведенная выше формула для определения запасов масла для ДГ будет выглядеть следующим образом:  где gМДГ – часовой расходы масла в ДГ, кг/ч Поставим значения:  ГД и ДГ будут работать на одном масле, поэтому суммарный объем масла равен:  | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||