По роду используемого топлива-

  3.1. нефтепродукты – дистиллятные, остаточные;

  3.2. GI - натуральный газ (газодизельные двигатели - для активации процесса сгорания в камеру сгорания подается небольшое количество нефтепродуктов);

  3.3. LGI – сжиженный газ (двигатели работающие по циклу Отто);

 4. по способу смесеобразования –

   4.1. внутреннее – воздух и топливо поступают раздельно в цилиндр, смешивание происходит внутри цилиндра;

   4.2. внешнее – в цилиндр поступает готовая горючая смесь, которая готовится в специальном смесителе (газодизельные, газовые, карбюраторные двигатели);

5. по способу воспламенения топливовоздушной смеси –

   5.1. самовоспламенение от сжатия (дизеля);

   5.2. запальное воспламенение (газодизельные);

   5.3. принудительное воспламенение от электрической искры или других источников открытого пламени (двигатели Отто);

6. по расположению цилиндров –

  6.1. однорядные с вертикальным расположением в одной плоскости;

  6.2. многорядное с расположением под разными углами (V-, X-, W-, ∆ - образные);

7. по конструктивному исполнению восприятия бокового (нормального) усилия газов –

  7.1. тронковые – тронковая часть поршня передает боковое давление на поверхность цилиндровой втулки;

  7.2. крейцкопфные – боковое усилие через шток воспринимается ползуном крейцкопфного механизма и через параллели передается на корпус двигателя;

8. по изменению направления вращения –

  8.1. реверсивные – изменение направления вращения гребного винта с переднего на задний ход с помощью реверсивного устройства;

  8.2. нереверсивные – работающие при одном направление вращения коленчатого вала (главные двигатели работающие на ВРШ, дизельгенераторы);

9. по частоте вращения –

  9.1. – малооборотные (МОД) с частотой вращения до 250 мин¯¹;

  9.2. - среднеоборотные (СОД) с частотой вращения от 250 до 1200 мин¯¹;

  9.3. - высокооборотные (ВОД) с частотой вращения более 1200 мин¯¹.

10. по назначению –

   10.1. – главные, работающие непосредственно на ВФШ или ВРШ и на главные электрогенераторы (СЭУ– электродвижение);

    10.2. – вспомогательные – привод вспомогательных механизмов (дизельгенератор, дизелькомпрессор, дизельнасос и др.)

 

Основными понятиями, относящимися ко всем дизельным двигателям, являются следующие (рисунок 1).

Нижняя мертвая точка (НМТ) - положение поршня, при котором рас­стояние от поршня до оси коленчатого вала минимально.

Верхняя мертвая точка (ВМТ) - положение поршня, при котором рас­стояние от поршня до оси коленчатого вала максимально.

Ход поршня - расстояние, которое проходит поршень из одной мертвой точки до другой.

Объем камеры сгорания - соответствует объему полости цилиндра при нахождении поршня в ВМТ.

Рабочий объем цилиндра -объем, который описан поршнем при его ходе между мертвыми точками.

Такт - часть цикла, когда поршень проходит от одной мертвой точки до другой.

СИСТЕМЫ СУДОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

 

Системы являются одним из важных элементов СЭУ. Они объединяют главные и вспомогательные механизмы в единый энергетический комплекс. Системы оказывают существенное влияние на эксплуатационные качества СЭУ и судна в целом (независимо от типа и функционального назначения), в частности:

- эксплуатационную надежность СЭУ;

- живучесть и безопасность плавания судна.

На первом этапе «жизненного» цикла (в процессе проектирования) учи­тываются как конструктивные, так и технологические особенности систем в зависимости от их функционального назначения. Особое внимание уделяется предъявляемым требованиям, основными из которых являются:

· способность функционировать при частичном повреждении или выходе из строя отдельных элементов;

· минимальный объем и масса элементов;

· устойчивость к коррозии и эрозии;

· удобство осмотра и ремонта элементов;

· предотвращение загрязнения акватории водами, содержащими остатки нефтепродуктов и других вредных веществ;

· возможность максимальной автоматизации.

Системы СЭУ представляют собой сложный комплекс оборудования, со­стоящих из взаимосвязанных технических средств, в который входят: трубо­проводы, запорно-регулирующая арматура, механизмы, устройства, контрольно-измерительные приборы. Основным элементом систем (независимо от функционального назначения) является трубопровод.

К другому не менее важному элементу относятся насосы.

Основными системами, обслуживающими СЭУ, являются следующие системы:

1. Топливная

2. Масляная

3. Конденсатно-питательная

4. Воздушно-газовая

5. Паровая

6. Охлаждения

 Топливные системы

Основное назначение таких систем состоит в:

· приеме (или отдаче) топлива;

· размещении топлива по запасным цистернам;

· подаче топлива к расходным цистернам;

· подводе топлива к главным и вспомогательным двигагелям, паровым котлам, фильтрам и сепараторам и отводе топлива от них.

В состав топливных систем входят следующие элементы:

· отсеки и цистерны (для хранения топлива);

· расходные цистерны;

· насосы;

· сепараторы;

· подогреватели;

· трубопроводы.

 

Масляные системы

 

Такие системы являются неотъемлемым элементом любой современной СЭУ (независимо от ее типа). По аналогии с топливными эти системы также предназначены для приема, хранения, перекачки, очистки и передачи на другие суда и на берег. Однако они имеют и свое индивидуальное назначение, заключа­ющееся в подаче масла для смазки и охлаждения трущихся деталей механизмов.

По способу создания давления у мест смазки масляные системы подраз­деляются на два типа, а именно, напорную и гравитационную. В первом случае создаваемое насосом давление у мест трения колеблется в пределах от 0,3 до 0,6 МПа, а во втором (при высоко расположенных в машинном отделении напорных цистерн) рабочее давление составляет от 0,07 до 0,1 МПа. Независимо от типа системы масло проходит одни и те же стадии (от узлов трения она стекает в специальную емкость, забирается насосом, фильтруется, охлаждается и вновь подается к узлам трения).

Независимо от типа масляной системы в ее состав входят следующие эле­менты:

· насосы;

· фильтры;

· сепараторы;

· холодильники;

· подогреватели;

· цистерны.

 

Системы охлаждения

 

Основное назначение таких систем состоит в отводе теплоты от различ­ного рода механизмов, устройств и рабочих сред в теплообменных аппаратах. В этих системах в качестве охлаждающей среды могут быть использованы:

· вода (забортная и пресная);

· масло;

· топливо;

· воздух.

Однако в судовой практике наибольшее распространение получила система водяного охлаждения. Например, с использованием забортной воды производится охлаждение следующих элементов СЭУ:

· главные и вспомогательные конденсаторы паровых турбин (ПТУ);

· холодильники пресной воды дизелей (ДЭУ);

· газотурбинные двигатели (ГТУ);

· маслоохладители циркуляционных систем смазки (редукторы, компрес­соры, подшипники валопроводов и т.п.).

В элементах (в зависимости от типа СЭУ) отводится различное количество теплоты. Например, в ДЭУ с малооборотными двигателями потери тепловой энергии составляют в пределах 22 - 24%, а в главных конденсаторах ПТУ, соот­ветственно, 55 - 65% от теплоты, выделяющейся от сгорания топлива.

Системы охлаждения применительно к главным двигателям ДЭУ подразделяются на два типа:

- открытые (одноконтурные);

- закрытые (двухконтурные).

Одноконтурный вариант может быть использован в двух случаях, а именно, для охлаждения продувочного воздуха системы наддува и охлаждения масляных холодильников двигателей внутреннего сгорания.

На современных судах преимущественно используется двухконтурный вариант, например, для охлаждения дизелей. Их зарубашечное пространство охлаждается контуром пресной воды. Поршни (в зависимости от типа двигателя) могут охлаждаться маслом (или водой). При этом водяная система охлаждения поршней должна быть автономной. Применительно к форсункам двигателей внутреннего сгорания в качестве охлаждающей среды могут быть использованы вода, дизельное топливо (или масло). В системе охлаждения главных двигателей ДЭУ должны быть предусмотрены подогреватели. Однако возможен вариант подогрева и от системы охлаждения вспомогательных двигателей. Одним из требований, предъявляемым к системам охлаждения, является оборудование их автоматическим регулятором температуры и приборами аварийно-предупредительной сигнализации и защиты.

На современных судах в конструктивном отношении преимущественно используется смешанная (одноконтурно-двухконтурная) система охлаждения. При таком варианте забортной воды охлаждаются:

- масло и продувочный воздух (главных и вспомогательных двигателей);

- конденсаторы вспомогательных паровых турбин;

- опреснительная установка;

- установка кондиционирования воздуха.

Применительно к главному двигателю ДЭУ, в частности, его зарубашеч- I ному пространству охлаждение осуществляется по 2-х контурной схеме (в первом контуре используется пресная вода, а во втором - забортная).

Основное требование, предъявляемое к системе охлаждения забортной водой, состоит в обеспечении потребителей необходимым количеством охла­ждающей среды при требуемом (по условиям эксплуатации) давлении. При плавании судна в устьях рек, на мелководье и в тропических морях в процессе эксплуатации элементы (фильтры, холодильники) системы охлаждения, в частности, их проточная часть забивается илом, песком, посторонними предметами, а также подвергается обрастанию микроорганизмами и ракушками. Критерием оценки степени засорения системы может служить величина вакуума I на всасывании насосов забортной воды, а также высокая температура охлаждаемых сред. Для борьбы с указанными обрастаниями могут быть использованы: 

- механическая очистка;

- биологические средства;

- катодная электрическая защита;

- тепловая защита.

Паровые системы

Такие системы объединяются в единый комплекс, куда входят (в зависи­мости от функционального назначения системы и типа СЭУ):

· главного пара;

· вспомогательного пара;

· отработавшего пара;

· продувания котлов;

· продувания высокого и низкого давления;

· уплотнения сальников и отсоса пара.

Система главного пара предназначена для подачи перегретого (или насы­щенного пара) от главного котла к главным или утилизационным турбинам (ПТУ). Основной элемент такой системы (трубопровод) должен выполняться по (возможности) коротким, с минимальным числом изгибов и малым количеством путевой арматуры. В целях повышения эксплуатационной надежности в состав трубопровода включаются дублирующие (друг от друга) ветви. Для компенсации тепловых напряжений используются различные конструктивные типы компенсаторов (трубчатые, сальниковые, линзовые и др.). Во избежание образования застойных зон паропровод располагается с уклоном. В качестве рабочего тела в турбинах питательных и грузовых насосов (ПТУ, танкера) ис­пользуется охлажденный пар с давлением 4,1 МПа (при температуре 280 °С). Для обеспечения работы испарителя грязных конденсатов и подогревателя забортной воды (для мытья танков) пар редуцируется до давления 0,65 МПа.

Для подачи перегретого и насыщенного пара от главных, вспомогательных и утилизационных котлов к различным потребителям используется система вспомогательного пара,

 

Применительно к танкерам паровые системы имеют наиболее развитую структуру. Их назначение состоит в обогреве перевозимого груза и привода в действие паровых механизмов (в частности, грузовых насосов с паровым при­водом). Система обогрева груза используется при перевозке высоковязких нефтепродуктов (например, мазут и некоторые сорта сырой нефти). Процесс обогрева осуществляется с помощью змеевиков, расположенных непосредственно в грузовых танках. Возможны и другие варианты, например, в системах FRAMO с погружными грузовыми насосами для этих целей используется установка паровых подогревателей груза для каждого грузового танка на верхней палубе, а в случае необходимости груз может прокачиваться через подо­греватель с помощью насоса.

Системы сжатого воздуха

 

Основное назначение этой системы заключается в получении сжатого воз­духа определенных параметров, необходимого для:

- пуска и реверсирования дизелей;

- подачи сигналов;

- продувки кингстонов;

- привода в действие пневматических инструментов;

- создания напора в пневмоцистернах и других нужд.

Исходя из функционального назначения такие системы включают в свой состав ряд подсистем, в частности, пуска главных и вспомогательных двигате­лей, хозяйственных нужд, пневмоавтоматики и дистанционного автоматиче­ского управления, продувки кингстонов, гшевмоинструмента и других специ­альных нужд.

Аналогично ранее рассмотренным системам в зависимости от типа СЭУ они имеют также свои особенности. Например, применительно к ДЭУ в состав системы сжатого воздуха входят следующие элементы:

- главный автоматизированный компрессор (от 2 до 3, причем один из них выполняет функции подкачивающего);

- баллоны пускового воздуха главного двигателя (в количестве двух бал­лонов);

- баллоны пускового воздуха вспомогательного двигателя (от 1 до 2 бал­лонов);

- водомаслоотделители;

- арматура, контрольно-измерительные приборы и трубопроводы;

- воздухохранители.

В составе системы сжатого воздуха важная роль отводится воздухохранителям. В них давление сжатого воздуха может поддерживаться в пределах от 3 до 6 МПа и снижаться (по мере необходимости) с помощью редукционных клапанов. Имеются предохранительные клапаны, отрегулированные на давление, превышающее рабочее не более 10% и манометры, показывающие давление до и после редукционных клапанов.

Паротурбинные установки

Управление и регулирование ПТУ в основном сводится к управлению и регулированию ее главного элемента (турбозубчатому агрегату) при работе на различных режимах: пуск; реверс; ре­гулирование мощности; остановка.

Процесс регулирования мощности ГТЗА в принципе можно осуществлять пу­тем изменения расхода пара и располагаемого (изоэнтропийного) теплоперепада, а также сочетания этих воздействий. При этом эффективный КПД изменяется, принимая значения, соответствующие условиям работы ГТЗА. К практическим способам регулирования мощности судовых ГТЗА отно­сятся: сопловое (количественное) регулирование; дроссельное (качественное) регулирование; сме­шанное (соплово-дроссельное) регулирование; обводное регулирование; специальные (регулирова­ние изменением параметров пара в ПГ, комбинирование параллельно-последовательного включения ступеней по току пара, отключение части турбоагрегатов).

Управление ГТЗА (пуск, реверс, регулирование мощности, остановка) осуществляется с по­мощью органов управления, к которым относятся: маневровое устройство; сопловая коробка регулировочной ступени с сопловыми клапанами; обводные каналы. Маневровое устройство включает в свой состав четыре клапана, скомпонованные в общей клапанной коробке - это: маневровые клапаны переднего и заднего хода: быстрозапорный клапан; разобщительный клапан.

 

 Газотурбинные установки

Применительно к ГТУ их управление и регулирование имеет свои специфические особенности. Изменение мощности ГТУ осуществляется путем воздействия на подачу топлива в камеру сгорания. Скорость изменения расхода топлива не может быть произвольной, так как параметры рабочего тела в процессе перехода от одного режима к другому могут существенно отличаться от таковых при установившемся режиме. Например, при набросе нагрузки происходит рост максимальной температуры газа, при этом режим работы компрессора приближается к зоне помпажа.

Для привода в действие генераторов электрического тока используются вспомогательные ГТУ. Чаще всего они выполняются одновальными (вал турбокомпрессора непосредственно связан с валом генератора). В этом случае поддержание требуемой частоты вращения турбогенератора обеспечивается с помощью регулятора скорости.

Судовые паровые котлы.
В простейшем случае паровой водотрубный котел (рис.) состоит из двух цилиндрических барабанов, соединенных между собой трубками, заполненными водой и обогреваемыми горячими газами, полученными в результате сгорания топлива.
Пространство котла, заполненное водой (оба барабана и трубки), называется водяным, а занимаемое паром – паровым. Поверхность, разделяющая водяное и паровое пространство в верхнем пароводяном барабане называется зеркалом испарения. Топливо сгорает в топке 1, снабженной мазутными форсунками 2. Воздух в топку поступает от вентилятора через отверстия 3 воздухонаправляющего устройства образован трубками 4.

 

Рис. Схема устройства простейшего парового котла.

 

Поверхность, обогреваемая с одной стороны газами, а с другой – омываемая водой, называется поверхностью нагрева котла.                                                                                                                                                                                    
Низший, допускаемый уровень воды в котле должен быть выше уровня, обогреваемого горячими газами. Для уменьшения тепловых потерь барабан котла изолируется                           .
 Для непрерывной и безопасной работы котел снабжается комплектом приборов и устройств, называемых арматурой котла. На котел устанавливается манометр для контроля давления пара. На шкале манометра наносится красная черта, отмечающая наибольшее допускаемое давление пара в котле. Для контроля уровня воды устанавливаются два водомерных стекла 5. В месте отбора пара из котла устанавливается главный запорный клапан 6. Дополнительно может быть установлен клапан с малым проходным сечением для отбора пара на вспомогательные нужды. Для подачи воды в котел служит питательный клапан 7. Для предотвращения взрыва котла по правилам Регистра устанавливается сдвоенный предохранительный клапан 8. Для удалении воды при ремонте котла, а также для продувания котла в процессе эксплуатации устанавливается клапан нижнего продувания 9, а также может устанавливаться клапан верхнего продувания на пароводяном барабане для удаления верхнего загрязненного слоя воды.

Для повышения КПД котла на пути газов устанавливают пароперегреватель, а на выходе из котла – экономайзер для подогрева питательной воды, поступающей в котел и воздухоподогреватель для подогрева воздуха, поступающего в топку.

Паровой котел в комплекте с дополнительными поверхностями нагрева называют котельным агрегатом или парогенератором. Один или несколько котельных агрегатов вместе с обслуживающими их вспомогательными механизмами и устройствами (насосы, вентиляторы, теплообменные аппараты) называется котельной установкой.

 

Холодильные установки

Холодильные установки относятся к объектам непрерывного действия с отдельными устройствами дискретного действия. Выработка холода осуществляется при непрерывной циркуляции хладагента в замкнутом контуре. Переключение отдельных компрессоров, теплообменных аппаратов, насосов и потребителей холода осуществляется дискретно.

На современных судах применяют парокомпрессионные холодильные машины с поршневыми или винтовыми компрессорами. Хладагентами являются преимущественно R 22 или аммиак (R 717). В рабочих условиях основная задача управления холодильной машиной сводится к поддержанию соответствия между холодопроизводительностью и тепловой нагрузкой при условии сохранения высокой эффективности и обеспечения безопасности работы. Сложность решения ее зависит от разветвленности схемы холодильной машины и характера изменения тепловой нагрузки.

Способ использования вырабатываемого холода определяется назначением судна. На транспортных рефрижераторах основными потребителями холода являются грузовые помещения. Охлаждаемые грузовые помещения имеются также на всех других рефрижераторных судах. В зависимости от вида перевозимой продукции на одном судне в разных помещениях могут поддерживаться неодинаковые температуры.

Охлаждение воздуха грузовых помещений осуществляется различными способами. На судах с фреоновыми холодильными машинами применяют ребристые воздухоохладители с внутритрубным кипением хладагента. Аммиачные воздухоохладители используют лишь на некоторых судах с малой вместимостью трюмов (СРТМ, РТМ «Атлантик»), Обычно на судах с аммиачными холодильными машинами применяют рассольное охлаждение грузовых помещений, что приводит к увеличению количества управляемых контуров.

 

 

 

Палубные механизмы Механизмы и машины, расположенные на верх, палубе судна и обеспечивающие его различные эксплуатационные потребности: якорные и швартовочные механизмы (шпили и брашпили), лебедки (грузовые, шлюпочные, промысловые, буксировочные, и т. п.). К палубным механизмам специализированных судов относят также судоподъемные краны, механизмы люковых закрытий и пр. Лебедки предназначены для выполнения грузовых операций. Например для подъема, опускания и удержания забортных трапов. Швартовные шпили предназначены для выполнения якорных и швартовных операций. Турачка устанавливается на морских судах неограниченного района плавания и служит для выбирания капронового каната, а также может быть использована в качестве лебедки для подъема и спуска груза массой до 500 кг с помощью стального каната на высоту около 20 м. Брашпиль -- палубный механизм лебёдочного типа. Используется для подъёма якорей, создания натяжения тросов при швартовке. Имеет горизонтальный вал, в отличие от шпиля. Предназначен для обслуживания якорных цепей обоих бортов. Брашпили бывают электромеханические, паровые, гидравлические, ручные. Оборудование ходового мостика Управляют судном в море и при маневрировании в гавани с ходового мостика, расположенного на высокой надстройке. Это место капитана и вахтенного офицера. С ходового мостика открывается хороший обзор на нос, корму и по бортам судна. Мостик -- ограждённая часть палубы верхних ярусов надстроек и рубок или отдельная платформа. Мостики предназначены для размещения постов управления, наблюдения или связи, а также для перехода из одной надстройки в другую. 1.Тахометр - предназначен для оперативного контроля за работой судового двигателя. 2. Штурвал- рулевое колесо, соединённое приводом с рулём поворота на суда. 3.Выключатели освещения 4.Рычаги управления режимами главных двигателей 5. Путевой магнитный компас 6. Радиолокационная станция (РЛС), радиолокатор, радар, устройство для наблюдения за различными объектами (целями) методами радиолокации. 7. Гирокомпас - навигационное гироскопическое устройство для указания направления астрономического меридиана и астрономического азимута. 8. Аксиометр - прибор в составе рулевого устройства для указания угла отклонения руля относительно диаметральной плоскости корабля. Оборудование машинного отделения Машинное отделение -- помещение или помещения на судне, предназначенные для размещения машин и механизмов, обеспечивающие его движение. 1) Главные двигатели -- двигатели, предназначенные для приведения в действие движителей и/или оборудования, обеспечивающего основное назначение судна. 2) Вспомогательные двигатели -- первичные двигатели судовых генераторов тока, двигатели привода грузовых, пожарных насосов и т. д. 3) Насосы - используются на судах для выкачивания вязких жидкостей с хорошими смазочными свойствами, таких как масло, топливо и т. д. 4) Котлы. На теплоходах устанавливаются водотрубные и огнетрубные вспомогательные паровые котлы, а также утилизационные и водогрейные котлы. 5) Судовые компрессоры - применяются как для хозяйственных нужд, так и для запуска дизелей. 6) Машинное отделение -- помещение или группа помещений, в котором(ых) размещены элементы энергетической установки (главные и вспомогательные), ремонтные площадки и мастерские.

 

В состав оснащения для палуб судна также могут входить краны. Они могут быть разной грузоподъемности, вылетом стрелы и другими свойствами. Вид используемого крана зависит от типа судна, и может быть гидравлическим или электрогидравлическим.
В наше время большое количество судов оборудуют разными прожекторами, навигационными светильниками и даже освещением дневной сигнализации, мощность которых все также, как и другие элементы палубного оборудования, зависит от типа и размера судна.