Курсовая работа: Расчет основных систем, обслуживающих судовую энергетическую установку

Содержание

Введение

1. Описание и основные характеристики проектируемого судна

2. Обоснование выбора типа СЭУ

2.1 Газотурбинные энергетические установки (ГТУ)

2.2 Паротурбинные энергетические установки (ПТУ)

2.3 Дизельные энергетические установки (ДЭУ)

3. Выбор и технико-экономическое обоснование выбора главных двигателей и типа главной передачи

3.1 Расчет элементов движительного комплекса при выборе энергетической установки

3.2 Обоснование выбора двигателя и передачи

4. Расчет валопровода

4.1 Материал вала

4.2 Состав валопровода

4.3 Выбор числа валов

4.4 Расчет основных элементов валопровода

4.5 Соединения валов

4.6 Соединение гребного винта с валом

4.7 Подшипники валов

4.8 Тормозные устройства

4.9 Проверка валопровода на критическую частоту вращения

4.10 Проверка вала на продольную устойчивость

5. Расчет потребной мощности и выбор состава судовой электростанции

6. Расчет теплоснабжения судна, выбор автономных и утилизационных котлов

6.1 Расчет общего максимального потребления теплоты по всему судну на ходовом и стояночном режимах

Литература

Введение

Для проектируемого судна - сухогрузного теплохода г/п 2600 тонн, необходимо спроектировать судовую энергетическую установку (СЭУ).

Судовая энергетическая установка оказывает существенное влияние на технико-экономические показатели и конструктивное исполнение судна. Тип СЭУ, её месторасположение в корпусе определяет архитектуру судна, водоизмещение, остойчивость, непотопляемость и другие характеристики судна в целом.

Целью данного проекта является: выбор главных двигателей, расчет основных систем, обслуживающих СЭУ, проектирование судовой электростанции, выбор автономных котлов. Необходимо также рассчитать запасы топлива, масла и воды, разместить механизмы в машинном отделении.

1. Описание и основные характеристики проектируемого судна

Судно представляет собой сухогрузный теплоход грузоподъемностью 2600 тонн смешанного района плавания, для эксплуатации на крупных морских путях.

Характеристики судна, для которого выбирается главный двигатель, приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1-Характеристики судна

Дополнительные сведения о судне: однопалубный, одновинтовой сухогрузный теплоход с баком, ютом, машинным отделением и рубкой в кормовой части.

2. Обоснование выбора типа СЭУ

Выбор типа установки для проектируемого судна обычно производится на основе сравнительной оценки наиболее перспективных вариантов СЭУ, удовлетворяющих поставленным требованиям. При окончательном выборе типа СЭУ учитывается не только возможность достижения оптимальных показателей, но и реальность поставок нового типа основного оборудования.

Исходными данными для выбора типа СЭУ в общем случае являются:

-тип и назначение судна;

-район его эксплуатации и дальность плавания;

-скорость хода судна и основные характеристики его корпуса;

-требования к маневренности СЭУ;

-ориентировочные расходы энергии на судовые механизмы, системы и устройства в основных эксплуатационных режимах.

Наиболее важными требованиями к СЭУ транспортных судов являются: простота, компактность, высокая надёжность и экономичность. Вместе с тем к ним не предъявляется повышенные требования по маневренности и достижения больших тяговых усилий.

Исходя из вышесказанного, проведем сравнение различных типов и выбор типа СЭУ.

2.1 Газотурбинные энергетические установки (ГТУ)

Газотурбинные установки применяются в основном на судах с динамическими принципами поддержания и на водоизмещающих судах практически не применяются.

Простейшие ГТУ по сравнению с другими типами СЭУ имеют следующие преимущества:

-большая агрегатная мощность при минимальной удельной массе и габаритах;

-простота обслуживания;

-приспособленность к автоматизации и дистанционному управлению.

Вместе с тем ГЭУ имеют и ряд недостатков:

-относительно низкая экономичность из-за ограниченной начальной

температуры газа;

-зависимость надежности и экономичности ГЭУ открытого цикла от

коррозионного воздействия внешней среды;

-трудность осуществления реверса;

-жесткие требования к качеству топлива, используемого в ГЭУ открытого типа;

-большие размеры воздухо- и газоходов, что усложняет компоновку ГЭУ.

2.2 Паротурбинные энергетические установки (ПТУ)

Недостатком этих установок по сравнению с другими является низкая экономичность. Повышение экономичности возможно за счет применения дешевых сортов топлива и повышения кпд отдельных составляющих частей ПТУ.

Паротурбинные энергетические установки применяются в основном на морских судах с большими потребными мощностями на валу (до 20000 - 30000 кВт). Достигнутые успехи в области повышения тепловой экономичности и надежности ПТУ сделали возможным их применение на судах с мощностью на гребном валу более 20000 кВт.

Так как наше проектируемое судно имеет значительно меньшую мощность, то применение на нем ПТУ нецелесообразно.

Низкая экономичность ГТУ и их худшая приспособленность к реверсу также исключают ее применение на транспортном теплоходе.

2.3 Дизельные энергетические установки (ДЭУ)

Дизельные энергетические установки получили широкое применение на судах различного назначения вследствие ряда положительных особенностей:

-возможность создания больших агрегатных мощностей на базе стандартных типоразмеров цилиндров;

-доступность различных типов передач;

-относительная простота автоматизации управления.

В настоящее время все суда смешанного плавания оборудованы ДЭУ. Широкому распространению ДЭУ способствует непрерывное улучшение их технико-эксплуатационных показателей вследствие совершенствования наддува и рабочего процесса, применения тяжелых сортов топлива.

Дизельные установки обладают наиболее высокой тепловой экономичностью по сравнению с СЭУ других типов. При этом дизельные СЭУ отличаются сравнительно несложным составом вспомогательного оборудования и простотой обслуживания, а также они устойчиво сохраняют значение эффективного КПД при сравнительно широком диапазоне изменения нагрузок. Поэтому на проектируемом судне устанавливается дизельная энергетическая установка.

Потребная мощность ГЭУ проектируемого судна значительно меньше указанных выше значений и применение ПТУ следует считать нецелесообразным.

Так как проектируемое судно имеет значительно меньшую мощность, то применение на нем ПТУ нецелесообразно.

Низкая экономичность ГТУ и их худшая приспособленность к реверсу также исключают ее применение на транспортном теплоходе.

Таким образом, в качестве главной энергетической установки на проектируемом судне будем использовать дизельную установку.

3. Выбор и технико-экономическое обоснование выбора главных двигателей и типа главной передачи

Главная энергетическая установка транспортного судна проектируется обычно, исходя из условия обеспечения ему заданной скорости хода при оптимальном использовании мощности.

Потребная мощность ЭУ находится на основе определения сопротивления движению судна, характеристик гребных винтов и оценки их взаимодействия с корпусом.

Выбор главных двигателей и типа передачи мощности гребным винтам рассматривается как поиск такого варианта пропульсивного комплекса, который обеспечивал бы наиболее эффективные технико-экономические и эксплуатационные показатели судна.

В качестве движителя выбираем одновальную установку с винтом фиксированного шага, так как данная конструкция обладает большим КПД по сравнению с двухвальной установкой. Кроме того простота конструкции определяет большую надёжность и ресурс агрегатов, входящих в комплекс, а также простоту обслуживания. Расчёт проведённый ранее в проекте по основам кораблестроения выявил большой коэффициент нагрузки по упору для данного винта, в связи с этим было принято решение использовать винт в неповоротной насадке.

3.1 Расчет элементов движительного комплекса при выборе энергетической установки

Расчет элементов движительного комплекса при выборе энергетической установки произведен в курсовом проекте по «Основам кораблестроения».

По этим данным строим графики (рисунок 3.1) зависимости Dв = f(n), Ne = f(n), 1,10Ne = f(n) для выбора энергетической установки.

По каталогу подбираем несколько типов двигателей, мощность которых близка потребной мощности судна (). Выбранные двигатели сводим в таблицу 3.1 -Выбор главного двигателя.

Таблица 3.1 Выбор главного двигателя

Таблица 3.1 Выбор главного двигателя (продолжение)

3.2 Обоснование выбора двигателя и передачи

Оценку произведём по 4-балльной шкале. Наименьший балл присваивается двигателю с наилучшим параметром. В результате, для каждого двигателя выполняется суммирование баллов по всем показателям; в соответствии с суммарными баллами составляется упорядоченный перечень марок рассматриваемых двигателей.

Таблица 3.2 Обоснование выбора двигателя и передачи

При выборе главного двигателя необходимо учитывать приоритет одного критерия над другим. Для этого целесообразно использовать так называемый принцип гибкого приоритета, основанный на задании количественных характеристик приоритета критериев в виде весовых коэффициентов.

Выбор производим по схеме:

1[n]+2[Bд]+3[Вм]+4[Gд]+5[L]+6[Lд]+7[Rс]+ 8[Ne]+ 9[Hд]+ 10[Ве]

В качестве весовых коэффициентов принимаем значения:

1=0,1; 2=0,1; 3=0,3; 4=0,1; 5=0,1; 6=0,1; 7=0,3; 8=0,1; 9=0,1; 10=0,3.

Расчёт: двиг.№1 0,13+0,12+0,33+0,11+0,12+0,11+0,33+0,11+0,11+0,32=3,5;

двиг.№2 0,13+0,12+0,32+0,11+0,14+0,11+0,34+0,11+0,12+0,31=3,5;

двиг.№3 0,12+0,12+0,33+0,12+0,13+0,11+0,32+0,12+0,11+0,31=3,1;

двиг.№4 0,11+0,11+0,31+0,13+0,11+0,12+0,31+0,12+0,13+0,32=2,6.

В результате расчёта наименьшее число баллов получил двигатель: 8ЧН28/30его и принимаем в качестве главного для проектируемого судна.

4. Расчет валопровода

4.1 Материал вала

В качестве материала валов, выбираем сталь 40Х.

4.2 Состав валопровода

В состав проектируемого валопровода включаем:

1. Упорный вал с эластичной муфтой со стороны реверс-редуктора и жесткой муфтой со стороны тормоза;