Привет студент

 

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Дальневосточный федеральный университет»

 

 

Инженерная школа

Кафедра судовой энергетики и автоматики

 

«Проектирование СДУ для лесовоза водоизмещением 12800 тонн V=17 узлов.»

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по образовательной программе подготовки бакалавров

по направлению 180100.68 «Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры»

 

 

 

 

Студент группы _____Арбузов В.М.

                          ^{(подпись)}

Руководитель____доц.Соловьев С.П

                           ^{(подпись)}                                                    

«______»________________ 2015г.

 

 

 

 

 

 

Регистрационный № ______ «_____» ______________________20__г.   _________________________________ подпись          И.О.Фамилия

 

 

г. Владивосток

2015

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

1. Введение стр.3
2. Расчет мощности ГЭУ стр.4-6
3. Выбор главного двигателя и главной передачи стр.6
4. Выбор количества валопроводов и типа движителя стр. 6-7
5. Расчет судовой электростанции стр.7-8
6. Расчет и подбор оборудования ВКУ стр. 8-9
7. Расчет автономности плавания стр.9
8. Расчет ИОУ и первоначального запаса воды стр.10
9. Расчет запасов топлива и масла стр.10-12
10. Топливная система стр.12-17
11. Система смазочного масла стр.17-19
12. Система водяного охлаждения стр. 20-23
13. Система сжатого воздуха стр.23-24
14. Расчет параметров валопровода стр.24-25
15. Система газовыпуска стр.25-27
16. Система вентиляции МКО стр.27-29
17. Заключение стр.30
18. Список использованной литературы стр.31

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Двигатели внутреннего сгорания широко применяют в промышленности и на всех видах транспорта благодаря высокой экономичности по удельному расходу топлива, значительному моторесурсу. На морском транспорте судовые двигатели внутреннего сгорания (СДВС) занимают доминирующее положение. Более 90 % мирового и отечественного флота оборудовано СДВС дизельного типа в качестве главной энергетической установки, обеспечивающей ход судну, а также в качестве приводов электрогенераторов и других вспомогательных механизмов.

На морском флоте России в качестве главных применяют двухтактные крейцкопфные реверсивные двигатели с наддувом, малооборотные по частоте вращения, среднеоборотные, работающие преимущественно на гребной винт регулируемого и фиксируемого шага, как с прямой передачей мощности, так и с применением редуктора и других видов передач, на малых судах применяют высокооборотные двигателя.

Отечественные ученые внесли весомый вклад в отечественное и мировое двигателестроение и теорию рабочего процесса непосредственно самих дизелей, в применении ДВС на морском флоте.

 

 

 

РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ГЛАВНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

 

В данном курсовом проекте на основе предложенных по заданию данных в   качестве исходного судна-прототипа принимаем балкер “ Кооперация ”. Данный выбор обосновываю их схожестью в главных размерах, скорости.

Тактико-технические данные судов-прототипов

Наименование параметра

Обозначение

Размерность

Наименование судна

Проектируемое

Лесовоз "Игорь Ильинский"

Длина наибольшая

L

м

133

132,71

Длина между перпендикуля­рами

L┴┴

м

122,1

122,06

Ширина

В

м

21,5

19,86

Высота борта

Н

м

8,8

8,8

Осадка

Т

м

7,1

6,88

Водоизмещение

т

12800

11754

Дедвейт

DW

т

7800

7365

Скорость хода

V

узл.

17,0

15,5

Дальность пла­вания

Д

мили

11000

9000

Экипаж

Z

чел.

35

37

Количество движителей

_

-

один

один

Класс судна по РМРС

_

КМµЛУ5 1  А1

КМµУЛ1A1

Год постройки

_

год

-

1990

Мощность ГД

Nе

кВт

-

1х5100

Мощность СЭС

D.ВКУ

 Определяем числа Фруда для проектируемого судна и судна прототипа по  формуле

 

      где V-скорость судна, м/с; g-ускорение свободного падения, ;  -длина между перпендикулярами, м.

• Проектируемое

       

 2)  Прототип

        =0,23 

 

Мощность СДУ определяем с использованием формулы адмиралтейских коэффициентов так, как разница в скорости и водоизмещении судна-прототипа и вновь проектируемого судна не превышает 8-10 %.

где  - адмиралтейский коэффициент, составляет 120 – 600 для различных типов судов.

Вследствие того, что из-за большого расхождения в пределах коэффициент  точно определить не имеем возможности, то можно предположить, что значение этого коэффициента для судна-прототипа и для вновь проектируемого судна будет одинаков.

 

= =6822 кВт

где - мощность ГЭУ по прототипу, кВт; - водоизмещение нового судна, т;  - скорость хода нового судна, уз; - водоизмещение судна-прототипа, т;  - скорость хода судна-прототипа, уз.

Необходимо предусмотреть запас мощности в 10-12% для компенсации потерь из-за уменьшения эффективности винта и увеличения сопротивления корпуса в процессе эксплуатации: 6822×1,1=7504

Расчет минимальной мощности по Правилам РМРС

  где

   Класс ледового усиления проектируемого судна- Arc-5.

  =1,0 для судов с ВФШ;

 

 

   -ширина судна,

          -водизмещение судна по летнюю грузовую ватерлинию;

        ;

         -добавочная мощность.

Принимаем мощность по правилам РМРС  

 

ВЫБОР ГЛАВНОГО ДВИГАТЕЛЯ И ГЛАВНОЙ ПЕРЕДАЧИ

Выбор типа главной передачи и главного двигателя будем производить в комплексе. Подбор вариантов главного двигателя будем производить на основе расчетной эффективной мощности. Принимаем в качестве главного двигателя дизель "Ман - Бурмейстер и Вайн L50MC"

 

Основные характеристики двигателя «Ман Бурмейстер и Вайн L50MC».

Дизель	D/S, см	Цилиндровая  мощность, кВт	Число ци- линдров	Эффективная мощность, кВт	Удельный  расход топли- ва, г/кВт×ч	Число оборотов,  об/мин	Удельный расход цилиндрового масла, г/(кВт*ч)	Удельная масса кг/кВт
L50MC	50/162	1330	6	7980	173	148	0,8 - 1,2	25,9 - 30,6

 

ВЫБОР КОЛИЧЕСТВА ВАЛОПРОВОДОВ И ТИПА ДВИЖИТЕЛЯ

   

Количество валопроводов выбираем из задания на курсовую работу в соответствии с количеством движителей. Проектируемое судно должно иметь один движитель. В качестве главного используется МОД с прямой передачей, поэтому принимаю решение установить одну одновальную СДУ. Такая схема обеспечивает высокую живучесть и маневренные качества. При выборе типа движителя рассматривают преимущества и недостатки каждого из типов, целесообразность его применения на данном судне, первоначальную стоимость судна и эксплуатационные затраты.  Установка с ВФШ проще и дешевле, удобнее в обслуживании, наиболее ремонтопригодна, по сравнению с ВРШ. Так же у ВРШ несколько меньший (на 1- 3 %), чем у ВФШ к.п.д. из-за большого диаметра ступицы, в которой размещается механизм поворота.  Это определило широкое распространение установок с ВФШ на судах транспортного морского флота с установившимися режимами плавания: нефтеналивных, сухогрузных судах, лесовозах, углерудовозах, транспортных рефрижераторах, судах рыбопромыслового флота.  

Применение винта регулируемого шага дает возможность быстрого перехода с переднего на задний ход улучшает маневренные качества судна.   

Из выше сказанного следует, что для данного судна целесообразным будет применение ВФШ.

 

РАСЧЕТ СУДОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ И ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ

Судовая электростанция генерирует электроэнергию необходимых параметров и распределяет её между судовыми потребителями в соответствии с режимами работы судна. Она должна обеспечивать бесперебойное снабжение электроэнергией высокого качества всех ответственных потребителей на всех режимах работы судна и удовлетворять требованиям простоты, удобства обслуживания, высокой надежности при минимально возможных начальной стоимости, массе, габаритах и эксплуатационных затратах.

По назначению СЭС подразделяются на главные, общесудовые и аварийные. Главные электростанции обеспечивают питание электроэнергией гребных электродвигателей дизель-электроходов и входя в состав гребных электроэнергетических установок. Общесудовая электростанция вырабатывает электроэнергию для питания всех судовых потребителей на всех режимах эксплуатации судна. Аварийная электростанция питает электроэнергией ограниченное число жизненно важных потребителей в случае выхода из строя СЭС.

Существует три основных расчетных режима судовой электростанции:

1. Ходовой режим.

Мощность судовой электростанции на ходовом режиме

 кВт

где  - эффективная мощность  главного двигателя, кВт;  - мощность периодически включаемых потребителей, принимаем (100-150), кВт;

2. Стояночный режим без грузовых операций.

Мощность судовой электростанции на стояночном режиме без грузовых операций

 кВт

где  - водоизмещение судна, т.

3. Стояночный режим с грузовыми операциями.

Мощность судовой электростанции на стояночном режиме с грузовыми операциями

 кВт

 - мощность грузовых кранов, кВт,

где Z=2 – количество одновременно работающих кранов; G_i=20 – грузоподъемность кранов, т; v_i=7 – скорость подъема груза, м/мин.

 кВт

Исходя из того, что режим работы дизель-генератора при расчете потребляемой судовыми потребителями энергии составляет 80-85 % от номинального, то мощности СЭС на ходовом режиме, стояночном без грузовых и с грузовыми операциями составляет

 кВт

 кВт

 кВт

Подбор оборудования судовой электростанции будем производить исходя из соображений, что режим, на котором судно эксплуатируется большую часть времени, это ходовой режим.

На основе произведенных расчетов мощность СЭС на ходовом режиме составляет 431,1 кВт, принимаем 3 дизель-генератора Дизель АД-220 Scania LS, два из которых постоянно в работе, один в горячем резерве.

Характеристики дизель-генератора типа Дизель АД-220 Scania LS

 

№ п/п	Наименование величин.	Размерность.	Численные значения.
1	Мощность генератора	кВт	220
2	Напряжение	В	230/400
3	Частота вращения	об/мин	1500
4	Удельный расход топлива	кг/(кВт·ч)	0,249
5	Удельный расход масла	г/(кВт·ч)	2,9
6	Масса	т	2730
7	Количество дизель генераторов	---	3

 

Вспомогательная парогенераторная (котельная) установка предназначена для обеспечения паром вспомогательных и общесудовых потребителей (системы отопления и обогрева, нагревательные теплообменные аппараты различного назначения, отдельные вспомогательные механизмы СЭУ, механизмы судовых устройств и т. Д.). Для отопления и обогрева вместо вспомогательных парогенераторов иногда используют водогрейные котлы, а так же утилизационные парогенерато­ры. Коэф­фициент использования тепла η_ит утилизационными парогенерато­рами по отношению к теплу, выделяемому при сгорании топлива в двигателе, составляет 0,08…0,11.

Расход пара потребителями можно приближенно определить, пользуясь эмпирической формулой зависимости расхода пара от водоизмещения.

 

где  - расход пара потребителями,  - водоизмещение судна.

 

Так как необходимо рассчитать максимальный расход пара, принимаем формула примет вид.

 

 

  кг/ч

 

Таким образом, принимаем на судно два вспомогательных котла (1-н в работе, 1-н в резерве) одинаковой марки – КАВ 4/7

Основные характеристики  вспомогательного котла.

 

Паропроизводительность, т/ч	4
Давление пара, МПа	0,7
КПД, %	80
Сухость пара, не менее, %	99
Расход топлива, кг/ч	315
Масса котла, т	9,1
Масса воды в котле, т	1,4
Габариты, мм	3160х2610х3820

 

РАСЧЕТ АВТОНОМНОСТИ ПЛАВАНИЯ

,

где  - ходовое время, ч;  - дальность плавания судна, мили; - эксплуатационная скорость, узлы;  - коэффициент потери скорости,  - расчетная скорость, узлы;

 ч = 23,22 сут

 - время стоянки судна в порту с грузовыми операциями, ч;  - грузоподъёмность судна, т (м³);   - судо-часовая норма грузовых работ, т/ч (м³/ч);

 ч=2,125 сут

 ч - время маневров при подходах к порту, швартовках и пр.;  ч - время вспомогательных операций;

 - время непредвиденных простоев не по вине судна (до 3 % от ), ч.

ч

 ч =26,96 сут.

 

РАСЧЕТ ИСПАРИТЕЛЬНО-ОПРЕСНИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ И ПЕРВОНАЧАЛЬНОГО ЗАПАСА ВОДЫ НА НУЖДЫ ЭКИПАЖА

Выбирается с учётом потребного количества воды на нужды экипажа и проектируемой СДУ производительностью не менее, чем:

=9102 л/сут

где – количество экипажа, чел; - расход воды на 1 человека в сутки, л/(чел×сут);  - число суток.

Запас воды на 5 суток

 

РАСЧЕТ ЗАПАСОВ ТОПЛИВА И МАСЛА

 

Запас тяжелого топлива на ходовом режиме.

 т

 

Запас тяжелого топлива на стояночном режиме.

т

 

где  - эффективная мощность ГД, кВт;  - расход топлива ГД, кг/кВт×ч;  -расход топлива ВКУ, кг/ч.

Общий запас тяжелого топлива.

 

Запас лёгкого топлива на ходовом режиме.

т

 

Запас лёгкого топлива на стояночном режиме.

=8,568 т

;  - эффективная мощность ДГ, кВт;  - расход топлива ДГ, кг/кВт×ч

 

Общий запас лёгкого топлива.

Оканчательно полученные значения запаса ТТ и ЛТ, увеличиваем на величину коэфициента штормового запаса К_ш (1,15-1,2)

 

 т

Запас циркуляционного масла

 

,

 

=1005 кг

1,4-5,0 – удельный объем масла в циркуляционной системе дизеля, л/кВт; = 0,830-0,850 – плотность масла, кг/л; z=4-15 – кратность циркуляции масла, 1/ч.

 

- количество масла в циркуляционной системе в кг.

i – предполагаемое  количество смен масла

- расход циркуляционного масла ГД, кг/(кВт*ч)

-мощность ГД, кВт

 Где -время работы масла до смены; -ходовое время

 

По расчету масло меняется 1 раз в 10 рейсов. Но на судне должен быть запас циркуляционного масла равный 6,674 т

 

Запас цилиндрового масла

 

 т

 

 кг/(кВт*ч) – расход цилиндрового масла ГД

-мощность ГД

-ходовое время

 

 

ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА

 

Топливная система судовой дизельной установки предназначена для питания главных и вспомогательных двигателей топливом, которое иногда служит также охлаждающей средой форсунок двигателя.

Топливная система состоит из цистерн и отсеков для хранения запасов топлива, топливоперекачивающих насосов, сепараторов, фильтров и трубопроводов.

 

 

Схема с описанием

 

ТРЕБОВАНИЯ РЕГИСТРА К ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЕ

 

1. Для перекачки топлива должно быть предусмотрено не менее двух насосов с механическим приводом, один из которых является резервным. В качестве резервного насоса может быть использован любой пригодный для этой цели насос, в том числе насос сепаратора топлива.
2. С нагнетательной и приемной сторон топливных насосов должны устанавливаться запорные клапаны. На приемных трубопроводах топливных насосов рекомендуется предусматривать устройства для замера температуры топлива.
3. Максимальная температура подогрева топлива в цистернах запаса должна быть на 15 ^оС ниже температуры вспышки топлива.
4. Для удаления воды из расходных и отстойных цистерн должны предусматриваться клапаны самозапорного типа и трубопроводы к сточным цистернам. На сточных трубопроводах должны устанавливаться смотровые стекла. При наличии поддонов вместо стекол допускается применение открытых воронок.
5. Сточные трубы должны доводиться до днища цистерны с зазором, размер которого должен быть не менее ¼ внутреннего диаметра трубы.
6. Топливные цистерны должны быть отделены от цистерн питательной воды и растительного масла коффердамами.

 

Общий объём цистерн основного запаса тяжелого топлива

= ·

• 1,09=1123

 

где  общий запас тяжелого топлива, т/рейс;  - плотность тяжелого топлива, т/м³;  - коэффициент загроможденности цистерн и мертвого запаса.

Принимаем 4 цистерны по 281 м³.

 

Общий объём цистерн основного запаса легкого топлива

 

= ·

• 1,09 =351

Где   общий запас легкого топлива, т/рейс;  - плотность легкого топлива, т/м³;  - коэффициент загроможденности цистерн и мертвого запаса.

Принимаем 1 цистерну 300 м³ и 1 цистерну 51 м³

Отстойной цистерны на судне устанавливаться не будет из за малой эффективности очистки топлива и будет заменена дополнительными фильтрами и сепараторами .

 

Объем расходной  цистерны тяжелого топлива .

 

=

 

= = 46,69

 

Где 7980 - эффективная мощность ГД, кВт;  - расход топлива ГД, кг/кВт×ч; часовой расход топлива ВКУ, кг/ч;  - плотность тяжелого топлива, т/м³;  - коэффициент загроможденности цистерн и мертвого запаса.k₂=6 – число вахт работы на одном заполнении отстойной цистерны; 4 – число часов одной вахты.

Принимается сдвоенная цистерна, каждая часть которой обеспечивает рассчитанный запас.

 

 

Объем расходной цистерны легкого топлива.

 

=

 

• 1,09=12,52

 

Где  - эффективная мощность ГД, кВт;  - расход топлива ГД, кг/кВт×ч;,;  - плотность легкого топлива, т/м³;  - коэффициент, – расход топлива ДГ, кг/кВт×ч, =440 - эффективная мощность ДГ;  - коэффициент загроможденности цистерн и мертвого запаса.k₂=6 – число вахт работы на одном заполнении расходной цистерны; 4 – число часов одной вахты.

  

 Насосы – предназначены для перекачки топлива из цистерны в цистерну, выдачу за борт и подачу к двигателям и котлам.

    Определяем подачу топливоперекачивающего (подача топливоперекачивающего насоса должна обеспечить перекачку топлива из наибольшей цистерны основного запаса за 2÷4 ч, с другой стороны он же должен обеспечить перекачку суточного расхода топлива за 1÷2 ч, принимается наибольшая подача).

=

 

м³/ч

Принимаем подачу топливоперекачивающего насоса – 75 м³/ч.

 

Принимаем трехвинтовой насос типа А1 3В 400/16-80/4Б 

 

Технические характеристики трехвинтового насоса типа А1 3В 400/16-80/4Б 

 

Подача, м3/ч	Давление нагнетания, кг/см2	Мощность электродвигателя, кВт	Число оборотов в минуту	К.П.Д., %	Габаритные размеры (LxBxH), мм	Масса, кг
75	4	6,3	730	65	830х930х1870	1270

 

Так как подача топливоперекачивающего насоса тяжелого и легкого топлива равны то принимаем 2 насоса   А1 3В 400/16-80/4Б .

 

 

Определяем подачу топливоподкачивающий насос (тяжёлого топлива)   ГД

 

 

= ·1,5

=  м³/ч

Принимаем трехвинтовой насос А13В 1,6/40-3/10Б

 

Технические характеристики трехвинтового насоса А13В 1,6/40-3/10Б

 

Подача, м3/ч	Давление нагнетания,  кгс/см2	Мощность электродвигателя, кВт	Число оборотов в минуту	К.П.Д., %	Габаритные размеры (LxBxH), мм	Масса, кг
3	10	3	2900	72	850x260x305	100

 

Определяем подачу топливоподкачивающий насос  ДГ и топливоподкачивающий насос (лёгкого топлива) ГД.

 

=

Принимаем трехвинтовой насос А13В 0,6/63-0,7/16Б

Технические характеристики трехвинтового насоса А13В 0,6/63-0,7/16Б

Подача, м3/ч	Давление нагнетания,  кгс/см2	Мощность электродвигателя, кВт	Число оборотов в минуту	К.П.Д., %	Габаритные размеры (LxBxH), мм	Масса, кг
1	16	1	2900	72	750x200x280	30

 

Производительность сепаратора тяжелого топлива:

 

=

 

 

= =14,278

где  - время сепарирования, ч

Принимаем сепаратор производительностью 15 м³/ч

Производительность сепаратора легкого топлива:

 

 

=

 

 

= =3,63

 

где  - время сепарирования, ч

Принимаем сепаратор производительностью 4 м³/ч

Количество тепла для подогрева топлива основного запаса:

 

=

 

=0,5874·  кДж/ч

где  - суточное падение температуры топлива основного запаса, ⁰С;  - теплоемкость тяжелого топлива, ; 979,02 - основной запас тяжелого топлива, т/рейс.

 

 

 

Поверхность нагрева парового подогревателя:

 

F=

где  - количество тепла для подогрева основного запаса тяжелого топлива, кДж/ч;  - коэффициент запаса на загрязнение поверхностей нагрева и выход из строя части трубок; K= 1500 – коэффициент теплопередачи,

 

, ⁰С.

 

F= =3,671  м²

Количество тепла для подогрева топлива, подаваемого к ТНВД

 

=

3·950·1,8·(100-50)=2,565·  кДж×ч

 

где , ⁰С; , ⁰С;  - теплоемкость тяжелого топлива, ;  - подача топливоподкачивающего насоса тяжелого топлива, м³/ч;  - плотность тяжелого топлива, т/м³.

Поверхность нагрева парового подогревателя

 

F=

где  - количество тепла для подогрева топлива подаваемого к ТНВД, кДж×ч;  - коэффициент запаса на загрязнение поверхностей нагрева и выход из строя части трубок; K= 500 – коэффициент теплопередачи, ;

, ⁰С.

 

F= =4,809 м²

 

СИСТЕМА СМАЗОЧНОГО МАСЛА

Предназначена для приема, перекачки, хранения, охлаждения и подогрева, очистки, смазки трущихся частей. Наряду со смазкой, система смазочного масла отводит тепло от трущихся деталей.

В общем случае система смазочного масла включает в себя:

1. систему циркуляционного масла
2. систему лубрикаторной смазки
3. систему смазки газотурбонагнетателя

Кроме этого, на крупных двигателях существует система смазки газораспределительных органов и система смазки топливного насоса.

 

ТРЕБОВАНИЯ РЕГИСТРА К СИСТЕМЕ СМАЗОЧНОГО МАСЛА

 

1. При одном ГД должно быть не менее двух насосов циркуляционной смазки равной подачи – основного и резервного, один из которых может иметь привод от двигателя.
2. Масляные цистерны должны быть отделены от цистерн питательной воды и растительного масла коффердамами.
3. Пропускная способность каждого масляного фильтра должна превышать на 10% наибольшую подачу насоса.
4. Каждая система смазочного масла должна иметь аварийно-предупредительную звуковую и световую сигнализацию, срабатывающую при падении давления масла и выведенную в пост управления главного турбоагрегата.
5. Должна быть предусмотрена запасная цистерна вместимостью, достаточной для заполнения системы маслом до рабочего состояния.
6. Приемные трубопроводы от цистерн, расположенных вне двойного дна, должны быть снабжены запорными клапанами, установленными непосредственно на цистернах.

 

РАСЧЕТ СИСТЕМЫ СМАЗОЧНОГО МАСЛА

Общий объём цистерн основного запаса масла

где общий запас смазочного масла, т/рейс; - плотность масла, т/м³;  - коэффициент загроможденности цистерн и мертвого запаса.

• 1,15=8,528

Принимаем 2 цистерны по 4,5 м³.

Кратность циркуляции смазочного масла (для МОД z = 4÷15)

Принимаем z = 6

Для каждого двигателя своя циркуляционная цистерна

 

Где 3- удельное количество масла л/кВт.

Из-за того, что сливаемое масло пенится, объем сточно-циркуляционной цистерны  увеличиваем на 50%

 

Количество тепла, отводимого смазочным маслом:

 

Q=(1-

где  - механический КПД; - эффективная мощность ГД, кВт;  - доля тепла, отводимая маслом от энергии, выделившейся от трения.

Q=(1-0,92 =1,124·    

Подача насоса циркуляционной смазки:

123,64

Принимаем трехвинтовой насос типа А3 3В 320/25-125/25Б

 

Технические характеристики трехвинтового насоса типа А3 3В 320/25-125/25Б

 

Подача, м3/ч	Давление нагнетания, кг/см2	Мощность электродвигателя, кВт	Число оборотов в минуту	К.П.Д., %	Габаритные размеры (LxBxH), мм	Масса, кг
125	25	110	1450	72	2430х950х910	1760

 

Принимаем один маслоперекачивающий насос на  ГД

 

=  м³/ч

 

Принимаем трехвинтовой насос типа ВН-25

 

Технические характеристики трехвинтового насоса типа ВН-25

 

Подача, м3/ч	Давление нагнетания, кг/см2	Мощность электродвигателя, кВт	Число оборотов в минуту	К.П.Д., %	Габаритные размеры (LxBxH), мм	Масса, кг
35	4,5	7,3	2980	60	515х356х320	110

 

Производительность масляного сепаратора:

 

 =  м³/ч.

 

где  - время сепарирования, ч.

Принимаем масляный сепаратор производительностью 8 м³/ч.

Поверхность теплообмена масляных охладителей :

 

,

где  - коэффициент запаса на загрязнение поверхностей нагрева и выход из строя части трубок; K= 4000 – коэффициент теплопередачи, ;  - разница температур между средней температурой масла и температурой охлаждающей воды, ⁰С.

 

F= =24,09

Запас циркуляционного масла на круговой рейс с учётом возможной его замены в рейсе:

 м³

 

СИСТЕМА ВОДЯНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

 

Система охлаждения ДВС служит для отвода тепла от деталей, подверженных воздействию высоких температур.

В общем случае системы водяного охлаждения могут быть:

• проточные (охлаждающая вода забирается из-за борта и туда же сбрасывается);
• циркуляционные (контур пресной воды охлаждает главные и вспомогательные двигатели, а сам охлаждается забортной);

Практически всегда используется циркуляционная схема охлаждения, при этом охлаждение масляной системы, компрессоров, редукторов, валопровода осуществляется забортной водой.

 

 

ТРЕБОВАНИЯ РЕГИСТРА К СИСТЕМЕ ВОДЯНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

 

1. Система охлаждения забортной и пресной водой должна быть оборудована двумя насосами, один из которых является резервным.
2. Система охлаждающей воды должна обслуживаться не менее чем двумя кингстонами – днищевым и бортовым, расположенными в машинном отделении и соединенными между собой.
3. В системе охлаждения главного двигателя пресной водой должна быть предусмотрена расширительная цистерна, уровень воды в которой должен быть выше максимального уровня воды в двигателе.
4. Система охлаждения должна быть оборудована термометрами и устройством для регулирования температуры охлаждающей воды.

 

РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ВОДЯНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

Количество тепла, отводимого пресной водой от ГД :

 

где  - доля тепла, которая отводится водой из зарубашечного пространства двигателя;  - теплота сгорания топлива, .

• 42700=1,474·

 

Подача охлаждающего насоса пресной воды ГД:

 

=

где  - коэффициент запаса,  - теплоёмкость воды,

 =492,5 м³/ч

 

=399 м³/ч

где  - среднестатистическое значение расхода пресной воды на единицу мощности двигателя, л/ч×кВт.

Технические характеристики центробежного вертикального насоса типа

1Д630-90

Подача, м3/ч	Напор, кгс/см2	Мощность электродвигателя, кВт	Число оборотов в минуту	К.П.Д., %	Габаритные размеры (LxBxH), мм	Масса, кг
500	38	132	980	67	2155х1000х990	1562

 

Количество тепла, отводимого пресной водой от ДГ:

 

где  - доля тепла, которая отводится водой из зарубашечного пространства двигателя;  - теплота сгорания топлива, .

 

 

 

Подача охлаждающего насоса пресной воды ДГ:

 

=

где  - коэффициент запаса,  - теплоёмкость воды, .

=44.68 м³/ч

 м³/ч

где  - среднестатистическое значение расхода пресной воды на единицу мощности двигателя, л/ч×кВт.

Принимаем центробежный насос типа 1К45/30

Технические характеристики центробежного насоса типа 1К45/30

Подача, м3/ч	Напор, кгс/см2	Мощность электродвигателя, кВт	Число оборотов в минуту	К.П.Д., %	Габаритные размеры (LxBxH), мм	Масса, кг
45	30	7.5	2900	67	1029х320х413	135

 

Подача насоса забортной воды ГД:

 

=

где  1,474·  - количество тепла, отводимого охлаждающей забортной водой от ГД.

 

 

= 656,5 м³/ч

 

75·7980· 598,5 м³/ч

где  - среднестатистическое значение расхода забортной воды на единицу мощности двигателя, л/ч×кВт.

Принимаем центробежный насос типа 1Д1250-63

 

Технические характеристики центробежного насоса типа 1Д1250-63

 

Подача, м3/ч	Напор, м	Мощность электродвигателя, кВт	Число оборотов в минуту	КПД %	Габаритные размеры (LxBxH), мм	Масса, кг
800	28	110	980	74	2200х950х1015	1730

 

Подача насоса забортной воды ДГ:

 

=

 

где  - количество тепла отводимого охлаждающей забортной водой от ДГ, .

 

• ·3600 = (1-0,92)·440·0,42·3600= 5,322·

= 50,63 м³/ч

Принимаем центробежный вертикальный насос типа ЦМЛ 65/250-4/4

 

Технические характеристики центробежного насоса типа ЦМЛ 65/250-4/4

Подача, м3/ч	Напор, кгс/см2	Мощность электродвигателя, кВт	Число оборотов в минуту	Габаритные размеры (LxBxH), мм	Масса, кг
55	18	4	1450	475х345х538	76

 

Поверхность теплообмена водоводяного охладителя пресной воды:

 

,

где  - коэффициент запаса на загрязнение поверхностей нагрева и выход из строя части трубок; K= 500 – коэффициент теплопередачи, ;  - разница температур между средней температурой охлаждаемой и охлаждающей воды, ⁰С

 

F= 2620

Объем цистерн для хранения запасов пресной воды (складывается из запасов для ГД, ДГ и ВКУ)

= 0,05· ( )+ =0,05· (7980+440)+1,4=1,821

 

СИСТЕМА СЖАТОГО ВОЗДУХА

 

Система сжатого воздуха предназначена для запуска и реверсирования ГД, запуска ДГ, обеспечения работы систем автоматики, обеспечения работы звуковой сигнализации, продувки кингстонов, работы пневмоаппаратуры и других общесудовых и специальных нужд.

В общем случае система сжатого пускового воздуха подразделяется на систему низкого давления – до 3 Мпа, среднего давления – до 5 Мпа и высокого давления – до 7,5 Мпа и выше. Получение воздуха на бытовые нужды более низкого давления осуществляется редуцированием.

 

ТРЕБОВАНИЯ РЕГИСТРА К СИСТЕМЕ СЖАТОГО ВОЗДУХА

 

1. Запас сжатого воздуха для пуска главных двигателей и работы систем управления двигателями должен храниться не менее чем в двух воздухохранителях или двух группах воздухохранителей, расположенных так, чтобы пользование ими могло быть независимым.
2. Запас сжатого воздуха во всех воздухохранителях, предназначенный для пуска и реверсирования главных двигателей, должен обеспечивать не менее 12 пусков попеременно на передний и задний ход каждого двигателя, одготовленого к действию, но не работавшего, а также действие систем автоматики.
3. Число основных компрессоров должно быть не менее двух. Общая подача основных компрессоров должна быть достаточной для заполнения в течение 1 часа воздухохранителей для пуска главных двигателей.
4. Нагнетательные трубопроводы от компрессоров пускового воздуха должны идти непосредственно к воздушным баллонам, а трубопроводы пускового воздуха от воздушных баллонов к главным и вспомогательным двигателям должны быть проложены независимо от нагнетательных трубопроводов компрессора.

РАСЧЕТ СИСТЕМЫ СЖАТОГО ВОЗДУХА

Количество свободного воздуха для 12-ти пусков-реверсов ГД:

где  - рабочий объём двигателя, м³; z = 12- количество пусков-реверсов; - количество свободного воздуха на 1 кг свободного объёма, i=6 – число цилиндров.

6·12*1,908=137,4 м³

Суммарный объём баллонов пускового воздуха  для  ГД:

 

= = = 9.252 , м³

 

=3-6- начальное пусковое давление воздуха

=0,8-1,5- минимальное давление пускового воздуха

Подача основного компрессора (подача основного компрессора должна обеспечить заполнение баллонов основного запаса за время не более 1 часа от атмосферного давления)

= =68,7 м³/ч

 

Принимаю поршневой компрессор 22К-70/32

Параметры компрессора HATLAPA L140

Производи- тельность м3/ч	Потребляемая мощность, кВт	Габариты, мм	Масса, кг
70	16	1370х940х900	700

 

 

Количество свободного воздуха для 6-ти пусков-реверсов ДГ:

 

где  - рабочий объём двигателя, м³; - количество пусков-реверсов; - количество свободного воздуха на 1 кг свободного объёма – число цилиндров.

 

м³

Суммарный объём баллонов пускового воздуха для трех ДГ

= = = 0,045 , м³

 

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ВАЛОПРОВОДА

Диаметр промежуточного вала: 

где P – мощность на промежуточном валу, кВт; n – частота вращения промежуточного вала, об/мин.

148=377,8 мм - Принимаем

 

Диаметр гребного вала: 

 

148=476 мм, Принимаем

где P = 7980  – мощность на гребном валу, кВт; n = 148 – частота вращения гребного вала, об/мин, k = 1,26 – коэффициент запаса.

Диаметр упорного вала:

 

d_уп=1,1* =1,1 * 380=418 мм, Принимаем

 

,

 

где - диаметр промежуточного вала, мм; - временное сопротивление вала, Мпа; - временное сопротивление материала болтов, Мпа;  - число болтов; - диаметр центровой окружности соединительных болтов, мм.

     мм

 

Принимаем диаметр болтов соединительных фланцев  мм

Расстояние между опорными подшипниками, м

,

где =14 –коэффициент для валов с об/мин

Принимаем L= 6000мм

СИСТЕМА ГАЗОВЫПУСКА

Системы газовыпуска служат для отвода отработавших газов в атмосферу. Системы газовыпуска в общем случае состоят из шахт, трубопроводов, глушителей шума, маслоотделителей, искрогасителей и системы охлаждения. Максимальная скорость газа в системе газовыпуска в дизельных установках составляет 50 м/с. На морских судах газовыпускные трубопроводы различных механизмов группируются и ограждаются обтекаемым кожухом, образующим общую дымовую трубу, высота которой должна исключать задымляемость судна.

ТРЕБОВАНИЯ РЕГИСТРА К СИСТЕМЕ ГАЗОВЫПУСКА

1. Газовыпускные трубопроводы должны выводиться, как правило, на открытые палубы.
2. Газовыпускные трубопроводы должны прокладываться на расстоянии не менее 450мм от топливных цистерн.
3. Каждый главный двигатель должен иметь отдельный газовыпускной трубопровод.

Газовыпускные трубопроводы трех и более дизель-генераторов могут объединяться в общий газовыпускной трубопровод при условии, что наибольший по мощности двигатель будет иметь автономный газовыпускной трубопровод. При этом общий газовыпускной трубопровод должен иметь надежно действующие устройства, предотвращающие поступление газов из общего трубопровода в трубопроводы неработающих двигателей, а также повреждение любого двигателя при его пуске.

4. Газовыпускные трубопроводы должны быть теплоизолированы изолирующим материалом, двойными стенками или экраном. Температура на поверхности газоходов не должна превышать 55 .
5. Газовыпускные трубопроводы главных и вспомогательных двигателей внутреннего сгорании должны оборудоваться неотключаемыми дренажными устройствами, предотвращающими попадание воды в двигатель. Устройства должны располагаться в легкодоступных для обслуживания местах и иметь возможность для их очистки. Внутренний диаметр спускных труб этих устройст должен быть не менее 25 мм.
6. Газовыпускные трубы должны снабжаться тепловыми компенсаторами. Газовыпускные трубопроводы должны иметь лючки для очистки и в необходимых случаях спускные краны.
7. При наличии на судне утилизационных котлов должны быть предусмотрены конструктивные меры, исключающие попадание воды в газоходы двигателей внутреннего сгорания при их промывке. Спускные трубы для отвода промывочной воды должны направляться в льяла машинного отделения и снабжаться гидравлическими затворами.

РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ГАЗОВЫПУСКА

Проходное сечение газохода

  =0,712 м²

Где = 30 м/с скорость движения газа в газоходе.

м³/с –объемный расход газа.

 кг/ч –расход топлива ГД;

 –коэффициент избытка воздуха;

  кг/кг –теоретически необходимое количество воздуха для сгорания одного кг топлива;

кг/м³ –плотность газа.

   –давление газа;

Дж/кг*К –универсальная газовая постоянная;

   –температура газа.

 

 

 

СИСТЕМА ВЕНТИЛЯЦИИ МКО

  Система вентиляции служит для подвода воздуха, необходимого для сгорания топлива, в случае, если его забор осуществляется непосредственно из МКО. Также служит для  отвода избыточных тепловыделений.

 Воздухообмен в МКО осуществляется приточной, приточно-вытяжной вентиляцией, системой обогрева и кондиционирования.

При плавании в холодных и умеренных широтах температура в МКО допускается не выше 25 , при относительной влажности 40-60%, в тропических широтах не выше 28 , при относительной влажности 60-80%.

 

ТРЕБОВАНИЯ РЕГИСТРА К СИСТЕМЕ ВЕНТИЛЯЦИИ МКО

1. Прокладка вентиляционных каналов через водонепроницаемые переборки ниже палубы переборок не допускается, если избежать этого технически не возможно, в местах прохода следует предусмотреть средства закрытия, обеспечивающие водонепроницаемость, равнопрочность местным конструкциям судна и имеющие привод для закрытия из места, расположенного выше палубы переборок.
2. Вентиляционные каналы должны быть защищены от коррозии или изготовлены из коррозионно-стойких материалов.
3. Вентиляционные каналы должны быть изолированы в местах возможного отпотевания, а на участках, где возможно скопление воды, должны снабжаться спускными пробками.
4. Вентиляционные головки приточной вентиляции, а также приемные отверстия системы вентиляции должны располагаться в таких частях судна, где вероятность забора воздуха, загрязненного газами, парами нефтепродуктов и т.п., была бы сведена к минимуму и исключалась возможность попадания забортной воды в вентиляционные каналы.

РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ

Количество воздуха для сжигания топлива

м³/ч;

 м³/ч;

 м³/ч

 кг/м³ –плотность воздуха.

Подвод воздуха для отвода тепловыделений

кДж/ч –количество тепла, производимое ГД.

 кДж/ч –количество тепла, производимое ДГ.

кДж/ч.

кДж/ч.

Количество воздуха

 м³/ч –приточная вентиляция по теплопритокам;

 кДж/кг*К-теплоемкость воздуха;

К;

 –подогрев в вентиляторах и воздуховодах.

м³/ч.

Вытяжные вентиляторы имеют подачу 50% от нагнетательных, остальные 50% приточного воздуха удаляются за счет естественной вентиляции через соответствующие решетки. Поэтому подача вытяжного вентилятора равна м³/ч.

Принимаю в качестве вытяжных 2 вентилятора типа- ВРСС499/21-1.1, еще один –находится в резерве. 

 

Частота вращения, об/мин	Подача, м3/ч	Давление, Па	Мощность, кВт
1000	55,26	1775	45

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В данном курсовом проекте была разработана судовая дизельная установка для лесовоза водоизмещением 12800 тонн, скоростью хода 17 узлов, длиной между перпендикулярами 122,1метра, шириной 21,5 метра, высотой борта 17 метров, осадкой 7,1 метра, дедвейтом 7800 тонн, дальностью плавания 9000 миль, численностью экипажа 35 человек, количеством движителей: один. В качестве прототипа был принят лесовоз «Игорь Ильинский». В данном курсовом проекте были рассчитаны мощность ГЭУ и принят главный двигатель; мощность СЭС и подобраны 3 дизель-генератора; автономность плавания; запасы топлива и масла; рассчитано и подобрано оборудование судовых систем (топливной, системы смазочного масла, водяного охлаждения, сжатого воздуха, газовыпуска, вентиляции МКО);составлены схемы топливной системы, расположения оборудования в МКО, растяжки валопровода.

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Российский морской Регистр судоходства. Правила классификации и постройки морских судов. Т.1,2.- М.: Транспорт, 2005.- 1112с.
2. Методические указания по выполнению курсового проекта дисциплины «Проектирование судовых дизельных установок» по специальности 140200 «Судовые энергетические установки». Составили: канд. Техн. Наук, доцент В.Н.Нечмиров и канд. Техн. Наук, доцент П.П. Унру. Кафедра судовых двигателей внутреннего сгорания и установок.

Скачать: kursovaya-arbuzov.docx