Глава 1 классификация и краткая характеристика

Попов В.В.

ОСНОВЫ СУДОВОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

Конспект лекций

для курсантов специальности 26.05.06 «Эксплуатация судовых энергетических установок» очной и заочной форм обучения

 

 

Керчь, 2016

 

УДК 629.5: 620.9

 

Составитель: Попов В.В., преподаватель кафедры судовых энергетических установок ФГБОУ ВО «КГМТУ»

____________

 

Рецензент: Горбенко А.Н., канд. техн. наук, доцент кафедры судовых энергетических установок ФГБОУ ВО «КГМТУ»

____________

 

Конспект лекций рассмотрен и одобрен на заседании кафедры судовых энергетических установок ФГБОУ ВО «КГМТУ»,

протокол № 1 от 31.08.2016 г.

 

Зав. кафедрой СЭУ___________________ В.Л. Конюков

 

 

Конспект лекций утвержден и рекомендован к публикации на заседании методической комиссии морского факультета ФГБОУ ВО «КГМТУ»,

протокол № ___от_________20___ г.

 

 

© ФГБОУ ВО «КГМТУ», 2016

 

СОДЕРЖАНИЕ

	Примерный тематический план …………………………………………………..
	Введение ……………………………………………………………………………
ГЛАВА 1	КЛАССИФИКАЦИЯ И КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СУДОВ ФЛОТА РЫБНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ….…………………………………………..
ГЛАВА 2	КЛАССИФИКАЦИЯ СДУ …………………………………………...
2.1.	Общая классификация СДУ……………………………………………………….
2.2.	Установки с различными типами передач………………………………………..
2.3.	Энергетическая установка с дизель-редукторной передачей…………………...
2.4.	Энергетические установки с винтами регулируемого шага…………………..
ГЛАВА 3	СУДОВОЙ ВАЛОПРОВОД, ДЕЙДВУДНОЕ УСТРОЙСТВО. НАЗНАЧЕНИЕ, СОСТАВ И ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ……………………….
3.1	Назначение и состав валопровода………………………………………………...
3.2.	Расположение валопровода на судне……………………………………………..
3.3.	Конструкции основных элементов валопровода ……………………………….
3.4.	Специальные устройства, механизмы и вспомогательное оборудование валопровода………………………………………………………………………...
3.5.	Конструктивные особенности МДК с ВРШ ……………………………………
3.6.	Определение прочных размеров судового валопровода………………………..
ГЛАВА 4	СУДОВЫЕ ПАРОТУРБИННЫЕ УСТАНОВКИ. ВОДЯНОЙ ПАР, ЦИКЛЫ ПАРОСИЛОВЫХ УСТАНОВОК…………………..
4.1	Процесс парообразования и изображение его в диаграмме P-V………………..
4.2	Истечение и дросселирование газов и паров……………………………………..
4.3	Судовые паротурбинные установки….…………………………………………...
4.4	Циклы паровой турбинной установки…………………….………………………
4.5	Принципиальные схемы ПТУ на органическом топливе ……………………….
ГЛАВА 5	ЯДЕРНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ………………………….…..
5.1	Классификация типов ядерных реакций. Принцип действия ядерных энергетических установок ………………………………………………………...
5.2	Системы ядерных энергетических установок …………………………………..
5.3	Принципиальные схемы и особенности ядерных установок …………………..
ГЛАВА 6	СУДОВЫЕ ПАРОВЫЕ КОТЛЫ И КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ …………….
6.1	Схема котельной установки……………………………………………………….
6.2	Схема устройства и принцип действия парового котла…………………………
6.3	Основы теплопередачи…………………………………………………………….
6.4	Утилизационные паровые котлы………………………………………………….
ГЛАВА 7	СУДОВЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ …………………………………...
7.1	Общие понятия……………………………………………………………………..
7.2	Схема одноконтурной одноступенчатой холодильной установки ……………..
7.3	Хладогенты и хладоносители ……………………………………………………..
7.4	Аппараты для охлаждения и замораживания рыбопродукции………………..
7.5	Охрана труда и техника безопасности при эксплуатации судовых холодильных установок ………………………………………………………….
Глава 8	НЕФТЕПРОДУКТЫ. ОСНОВНЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ …………………………………………………………………….
8.1	Основные термины и единицы измерения ………………………………………
8.2	Топливо. Классификация топлив............................................................................
8.3	Присадки к топливам………………………………………………………………
8.4	Характеристика моторных масел, применяемых в СЭУ………………………...
8.5	Механизмы и оборудование масляныхсистем.…………………………………..
8.6	Классификация масел по стандарту СНГ ………………………………………..
ГЛАВА 9	ФАКТОРЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ СЭУ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ………….
9.1	Факторы воздействия cудового дизеля на окружающую среду………………
9.2	Вредные выбросы судовых дизелей в атмосферу ……………………………..
9.3	Экологически чистые дизели ……………………………………………………..
9.4	Факторы, влияющие на выделение дизелями токсичных веществ ……………
	Список использованной литературы …………………………………………….

Примерный тематический план

Сем./четв.	№ содержа- тельного моуля модуля	№ лекции	Объем (час)	Наименование тем, краткое содержание материала
4/2				Введение Характеристика курса «Судовая энергетика», методика изучения и связь с другими дисциплинами. Рекомендуемая литература. Краткий исторический обзор развития энергетических установок судов флота рыбной промышленности.
		Глава 1 Классификация и краткая характеристика судов флота рыбной промышленности Добывающие,рыбодобывающие, обрабатывающие, приемо-транспортные, вспомогательные суда и их краткая характеристика.
			Глава 2 Классификация СДУ. Классификация СЭУ по типу ГД, по количеству гребных валов, по числу ГД, по типу главных передач, по типу движителей, по способу управления и др. Установки с различными типами передач. Энергетическая установка с дизель-редукторной передачей. РТМ типа «Атлантик». Энергетические установки с реверс-редукторной передачей на гребной винт от нереверсивного двигателя. Энергетические установки с винтами регулируемого шага.
		Глава 3 Судовой валопровод, дейдвудное устройство. Назначение, состав и основные элементы. Назначение и состав валопровода. Расположение валопровода на судне. Конструкции основных элементов валопровода. Специальные устройства, механизмы и вспомогательное оборудование валопровода. Конструктивные особенности МДК с ВРШ. Определение прочных размеров судового валопровода.
		Глава 4 Судовые паротурбинные установки. Водяной пар, циклы паросиловых установок. Процесс парообразования и изображение его в диаграмме p-v. Цикл Ренкина. Истечение и дросселирование газов и паров. Судовые паротурбинные установки. Циклы паровой турбинной установки. Принципиальные схемы ПТУ на органическом топливе.
			Глава 5 Ядерные энергетические установки. Ядерные реакторы. Системы ядерных энергетических установок. Принципиальные схемы и особенности ядерных установок. Схема ЯЭУ грузопассажирского судна «Саванна». Энергетическая установка с переохлаждаемым реактором. Энергетическая установка с ГОхР. Особенности ядерных установок. Биологическая защита.
		Глава 6 Судовые паровые котлы котельные установки. Схема котельной установки. Схема устройства и принцип действия парового котла. Основы теплопередачи. Классификация паровых котлов. Тепловой баланс ПК. Утилизационные паровые котлы.
		Глава 7 Судовые холодильные установки. Общие понятия. Схема одноконтурной одноступенчатой холодильной установки. Хладогенты и хладоносители (рабочие вещества рабочих машин). Аппараты для охлаждения и замораживания рыбопродукции.
			Глава 8 Нефепродукты. Основные физико-химические показатели. Основные термины и единицы измерения. Топливо. Классификация топлив. Присадки к топливам. Характеристика моторных масел, применяемых в СЭУ. Механизмы и оборудование масляных систем. Классификация масла по стандарту СНГ.
		Глава 9 Факторы воздействия СЭУ на окружающую среду. Факторы воздействия судового дизеля на окружающую среду. Вредные выбросы судовых дизелей в атмосферу. Экологически чистые дизели. Факторы, влияющие на выделение дизелями токсичных веществ.

ВВЕДЕНИЕ

 

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 м³/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).

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.

Со времён глубокой древности ход судна осуществлялся в основном за счёт энергии ветра. В начале XIX 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 20-х, 30-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 50-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 40-х, 50-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 Комунна" 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 (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 и так называемых альтернативных топлив, водотопливных эмульсий.

Эффективность и надёжность работы СЭУ зависит от совершенства не только ГД, но и вспомогательные ЭУ, их элементов.

Эволюционное развитие прошёл и промысловый флот.

Так в первые послевоенные годы основу отечественного промыслового флота составляли суда прибрежного лова типа МЧС, CЧC 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, т.е. механизировать обработку рыбы.

С целью решения этой проблемы были построены БМРТ типа "Пушкин" (1955г.) 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 60-70-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 с тем, что многие государства в традиционных районах добычи рыбы ввели 200 мильную зону, т.е. объявили своей территорией, это потребовало от промысловиков создания более мощных скоростных судов, например PTII-K-C типа "Моозунд". В Керчрыбпроме таких судов 3 шт.

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 (Антарктика) или почти ликвидации (Керчрыбпром).

В связи с отсутствием средств многие суда поставлены в отстой с последующей 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 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 характеристик, а 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.

 

Вопросы для самопроверки

1. Какие типы судов входят в состав рыбопромысловой группы флота рыбной промышленности?

2. Какие типы судов входят в состав вспомогательной группы флота рыбной промышленности?

3. Назовите состав судового пропульсивного комплекса.

 

Литература: [3, с. 15...20], [6, с. 18...24].

ГЛАВА 2 КЛАССИФИКАЦИЯ СДУ

 

Общая классификация СДУ

Единой и общепринятой классификации судовых ДУ не существует ввиду огромного разнообразия энергетических установок теплоходов. Чаще всего главные ЭУ классифицируются по следующим основным признакам.

По типу главных двигателей:

1. Однотипные, имеющие в своем составе только дизели. Чисто дизельные установки в свою очередь различаются по типу главных дизелей - с малооборотными, среднеоборотными, дизелями повышенной оборотности или высокооборотными.

2. Комбинированные, устанавливаемые на некоторых судах специального назначения. Наибольшее применение находят дизель-газотурбинные установки (ДГТУ), в которых главные дизели (маршевые) обеспечивают малый и средний ход (маршевая установка), а ускорительная газовая турбина — полный ход (форсажная установка). Строго говоря, к числу комбинированных можно отнести все дизель-электрические установки.

По типу передачи мощности на движитель:

1. ДУ с прямой (непосредственной) передачей мощности ГД на винт.

2. ДУ с преобразованием энергии или крутящего момента ГД, которое может проявляться в изменении направления момента (изменение направления вращения), изменении зависимости крутящего момента от частоты вращения (трансформация), а также в суммировании (или разделении) мощности главных двигателей. ДУ с преобразованием крутящего момента подраз­деляются в зависимости от типа главной передачи на следующие:

а) ДУ с редукторной передачей (дизель-редукторные установки);

б) ДУ с реверсредукторной передачей (установки малой мощности);

в) ДУ с гидравлической передачей:

1) с гидромуфтами и гидротрансформаторами;

2) с гидравлическим насосом, приводимым дизелем, и гидромотором, работающим на гребной винт; 3) с гидравлическим насосом и приводом от дизеля и с водометным движителем;

г) ДУ с электрической передачей (дизель-электрические установки) с главными дизель- генераторами и гребными электромоторами;

д) ДУ с комбинированными (смешанными) передачами, например редукторной и дизель-электрической (редукторная передача между электродвигателем и движителем), редукторной и гидравлической.

По числу гребных валов:

1. Одновальные ДУ, которыми оборудована значительная часть грузовых транспортных судов морского и речного флотов.

2. Многовальные ДУ, среди которых наибольшее применение нашли двухвальные и реже трехвальные установки.

По числу главных двигателей, работающих на один вал:

1. Одномашинные ДУ.

2. Многомашинные ДУ, из которых наиболее широко применяются установки с двухмашинными, реже с трех- и четырех - машинными дизель-редукторными агрегатами.

По типу движителя:

1. ДУ с гребными винтами фиксированного шага

2. ДУ с гребными винтами регулируемого шага

3. ДУ с соосными гребными винтами противоположного вращения

4. ДУ с крыльчатым движителем

5. ДУ с водометным движителем

По способу обеспечения реверса судна:

1. ДУ с реверсивным ГД

2. ДУ с нереверсивным ГД, с реверс-редуктором или реверсивной муфтой

3. ДУ с нереверсивным ГД и обеспечением заднего хода с помощью ВРШ

По степени автоматизации, способу управления и обслуживания:

1. Неавтоматизированные и частично автоматизированные ДУ с местным постом управления и постоянной вахтой в МО

2. Автоматизированные ДУ с дистанционным автоматическим управлением (ДАУ), постоянной вахтой в центральном посту управления (ЦПУ) и периодическим обслуживанием в МО (степень автоматизации А2 по Правилам Регистра СССР)

3. Автоматизированные ДУ с ДАУ, без постоянной вахты в ЦПУ и МО и с периодическим обслуживанием (степень автоматизации А1).

По способу крепления ГД к корпусу судна:

1. ДУ с ГД и передачами, жестко закрепленными на судовом фундаменте.

2. ДУ с амортизированными ГД и другими агрегатами.

По способу обеспечения судна электроэнергией:

1. ДУ с автономными дизель-генераторами.

2. ДУ с валогенераторами и автономными дизель-генераторами.

3. ДУ с утилизационным турбогенератором и автономными дизель-генераторами.

4. ДУ с единой электроэнергетической системой.

Установки с единой электроэнергетической системой, в которых главная ЭУ используется как для движения судна, так и для снабжения его электроэнергией, применяются на судах с электродвижением.

 

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 во время 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 тормозным и 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 3.15). 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 избежание пуска ГД при включенном валоповоротном устройстве оно снабжено соответствующей бло­кировкой.

 

 

 

Рисунок 3.15 - Схема валоповоротного устройства, встроенного в редуктор ГТЗА:

1 - фланец промежуточного вала; 2,3 - 2-я и 1-я ступени зубчатой передачи ТВД;

4,5 - 2-я и 1-я ступени червячной передачи; 6 - асинхронный реверсивный электродвигатель

 

 

Тормозное устройство (рисунок 3.16) 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 — так же или на гайках трубы. Протекторы обоих типов можно устанавливать в районе яблока ахтерштевня.

 

 

Рисунок 3.16 - 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 3.17), предназначенного для замыкания вращающихся элементов валопровода на корпус судна и размещаемого на кормовом промежуточном валу.

 

 

Рисунок 3.17 - 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 3.18. 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.

 

 

 

Рисунок 3.18 - 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 в воде 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 нет, то — естественным протоком или подводом по трубам.

 

 

Рисунок 3.19 - 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 принуди тельной циркуляцией масла, постоянство давления которого обеспечивается напорными цистернами. Система принудительной циркуляции масла применяется при окружной скорости гребного вала более 5 м/с 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 более 14 м применяют две цистерны (рисунок 3.20), расположенные соответственно на 3 м выше грузовой А и балластной Б ватерлиний.

Рисунок 3.20 - Схема системы смазки, охлаждения и прокачки подшипников дейдвудного устройства и охлаждения опорных подшипников промежуточных валов:

1 - гребной вал; 2 - дейдвудная труба; 3 - дейдвудные подшипники; 4 - подшипники валов;

5 - подогреватель; б - ГД

Схема котельной установки

Основу котельной установки составляет паровой котел.

Паровой котел - это теплообменный агрегат, предназначенный для производства водяного пара с заданными параметрами в результате превращения химической энергии топлива в тепловую энергию пара.

Котельная установка одна из составляющих СЭУ. На судах флота рыбной промышленности пар потребляется на технологические нужды - производство муки, консерв, - а также на подогрев топлива и масла, воды, для личных потребностей экипажа - стирка белья, другие санитарные нужды.

Современная котельная установка - это совокупность различных систем и устройств, предназначенных для обслуживания парового котла. На судах флота РП устанавливаются вспомогательные паровые котлы. Главные паровые котлы устанавливают на судах, где главная СЭУ - это паротурбинная установка, которая работает на движитель через ТЗА (турбозубчатый агрегат).

Принципиальная схема котельной установки изображена на рисунке 6.1.

 

 

Рисунок 6.1 - Схема котельной установки

 

Установка состоит из парового котла 7 и вспомогательных механизмов и агрегатов, которые подают в котел питательную воду, топливо и воздух. Питательная вода в водяное пространство котла нагнетается насосом 5 через подогреватель 6. Жидкое топливо (мазут) насосом 11 через подогреватель 16 и топливный фильтр 9 подается к форсунке 8. Воздух засасывается вентилятором 2 и через подогреватель 1, установленный в дымовой трубе, нагнетается в топку 12. В топке котла распыленный форсункой 8 мазут, смешиваясь с воздухом, сгорает и образующаяся при этом теплота вдет на нагрев воды, из которой получается пар. При открытом клапане 3 пар отводится к потребителям по трубопроводу 4. Топливо в расходной цистерне 13 подогревается змеевиком 15, в который поступает пар по трубопроводу 14.

Подогрев питательной воды и топлива в подогревателях 6 и 10, а также в расходной цистерне 13 теплотой отработавшего пара и подогрев воздуха в подогревателе 1 теплотой отводимых газов повышают экономичность котельной установки, т.к. на подогрев топлива и воздуха перед сгоранием в топке и на получение пара из предварительно подогретой питательной воды (до 40-60° С) расходуется меньше теплоты, а следовательно, и топлива.

 

Основы теплопередачи

В общем случае тепло может передаваться нагретому телу теплопроводностью, конвекцией и излучением.

Теплопроводность - это процесс перехода тепла внутри тела, осуществляемый непосредственным соприкосновением отдельных его не перемещающихся частиц; он может происходить в твердом, жидком и газообразном теле.

Конвекция - это процесс теплообмена в движущихся массах жидких и газообразных тел, происходящий путем перемещения частиц и их взаимного перемешивания; он сопровождается и теплопроводностью в самом теплоносителе.

Тепловое излучение - это процесс распространения энергии электромагнитными волнами. При передаче теплоты излучением тепловая энергия горячего тела превращается в энергию излучения. Энергия излучения, встречая на своем пути какое-либо тело, частично или полностью может опять превратится в тепловую энергию, воспринимаемую этим телом.

Совокупное действие теплопроводности, конвекции и теплового излучения при теплообмене называется теплопередачей.

Во всех частях парового котла участвуют все виды распространения тепла. Однако в зависимости от теплового источника и конструкции котла в разных его частях преобладает один из указанных способов распространения- тепла. Так, например, поверхность нагрева, обращенная к топке, воспринимает преимущественно тепло, излучаемое факелом пламени или раскаленным горящим слоем твердого топлива, и ее называют лучевоспринимающей (радиационной) поверхностью. В других частях котла тепло от газов передается поверхностям нагрева преимущественно конвекцией; такие поверхности называются конвективными. Поверхности нагрева, которые не расположены на пути движения газов и воспринимают в основном энергию излучения, называются экранными поверхностями. Процесс теплообмена и горения топлива в топке котла схематически показан на рисунок 6.3.

1. Площадь поверхности нагрева - это площадь поверхности всех металлических стенок котла, которая с одной стороны обогревается пламенем горящего топлива и ды