книги из ГПНТБ / Эпельман Т.Е. Судовые теплоэнергетические установки и их оборудование учеб. пособие

Т.Е. ЭПЕЛЬМАН,

А.Я. ИПАТЕНКО

СУ Д О В Ы Е

ТЕПЛО­

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ

УСТАНОВКИ

И ИХ ОБОРУДОВАНИЕ

Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР

в качестве учебного пособия для студентов судостроительных специальностей высших учебных заведений

ИЗДАТЕЛЬСТВО «СУДОСТРОЕНИЕ» ЛЕНИНГРАД

1974

Э70

УДК 629.12.02.09-81

Рецензенты: канд. техн. наук Л. И. Бушанская канд. техн. наук доцент В. И. Козлов

Научный редактор канд. техн. наук М. С. Томилин

© Издательство «Судостроение», 1974 г.

П Р Е Д И С Л О В И Е

Решениями X X I V съезда КПСС и народно-хозяйствен­ ными планами СССР предусматриваются дальнейшее разви­ тие отечественного судостроения, значительное увеличение тоннажа и совершенствование технической оснащенности морского транспортного флота. Эти задачи требуют постоян­ ного повышения качества подготовки специалистов для судо­ строительной промышленности.

Настоящая книга является учебным пособием для сту­ дентов судостроительных специальностей вузов при изу­ чении судовых теплоэнергетических установок.

В книге излагаются основы теории, а также приводятся сведения об устройстве теплоэнергетических установок раз­ личных типов морских судов. При рассмотрении отдельных вопросов наряду с возможно большей простотой изложения авторы стремились к достаточно полному объяснению физи­ ческого смысла явлений. При этом предполагалось, что сту­ денты уже знакомы с основами термодинамики и теплопе­ редачи.

Вопросы теории и устройства, специфические для энерге­ тических установок различных типов, излагаются в книге раздельно. Что же касается систем, вспомогательного обо­ рудования, режимов работы.и других общих вопросов — они рассматриваются совместно, с общих позиций, с указанием, где это необходимо, особенностей применительно к установ­ кам различных типов.

Сведения о конструкциях даются в минимальном объеме. Основное внимание уделено принципам работы и конструктив­ ным схемам, а также характеристикам двигателей и другого судового оборудования, режимам работы гребных установок.

В книге принята Международная система единиц (СИ). Единицы физических величин, используемые в формулах, приведены в перечне условных обозначений.

Отзывы о книге просим направлять по адресу: 191065, Ленинград, ул. Гоголя, 8, издательство «Судостроение».

1*

В В Е Д Е Н И Е

Классификация теплоэнергетических установок морских судов

Судовая теплоэнергетическая установка 1 пред­ ставляет комплекс функционально взаимосвязанных элементов энер­ гетического оборудования, предназначенный для выработки всех необходимых на судне видов энергии. Элементами СЭУ являются: генераторы рабочих тел, первичные и вторичные двигатели, передачи и валопроводы к движителям, механизмы, аппараты, устройства, емкости и трубопроводы, средства регулирования, контроля и управ­ ления установкой. В состав СЭУ включают также оборудование, облегчающее эксплуатацию установки: подъемно-транспортные сред­ ства, оборудование судовой мастерской, трапы и площадки в поме­ щениях энергетической установки и т. п.

Основное назначение энергетической установки на судах транс­ портного флота и на кораблях ВМФ •— обеспечение движения судов и кораблей с заданными скоростями хода. Поэтому часть СЭУ, предназначенная в основном для выработки механической энергии и передачи ее движителям, называется главной или пропульсивной установкой, а ее элементы — главными (например, главные двига­ тели, главный конденсатор и т. п.). Остальная часть СЭУ, обеспе­ чивающая многочисленные другие судовые потребители энергии, называется вспомогательной энергетической установкой, а ее эле­ менты — вспомогательными (например, вспомогательный двигатель, вспомогательный парогенератор и т. п.).

Важнейшими потребителями механической энергии, кроме су­ довых движителей, являются насосы, компрессоры, вентиляторы, палубные механизмы и др. Непосредственный привод таких потре­ бителей от первичных двигателей — дизелей, паровых или газовых турбин — выгоден только при больших их мощностях. В других

1 В дальнейшем для сокращения написания наряду с термином «судовая тепло­ энергетическая установка» применяется термин «судовая энергетическая уста­ новка» (СЭУ).

7

случаях более удобен, а часто и более экономичен привод от электро­ двигателей. Поэтому в составе вспомогательной энергетической уста­ новки всегда имеется электростанция, оборудованная дизельили турбогенераторами, питающая током вторичные двигатели-электро­ моторы.

Соотношение мощностей главных двигателей и двигателей судо­ вой электростанции зависит от назначения и размеров судна. В уста­ новках промысловых и пассажирских судов отношение суммарной установленной мощности вспомогательных двигателей к суммарной мощности главных больше, чем в установках транспортных сухо­ грузных или наливных судов, что объясняется значительным рас­ ходом энергии на технологические нужды или на создание комфорт­ ных условий для пассажиров. Например, в установках БМРТ типа

Взаимосвязь элементов установки осуществляется ее системами. Системы СЭУ представляют специализированные группы элементов, предназначенные в основном для выполнения определенных функций, например для снабжения СЭУ маслом, питания парогенераторов водой и т. д. В зависимости от основного назначения различают си­ стемы: конденсатно-питательную, топливную, масляную, воздухоподачи, газоотвода, сжатого воздуха и др.

Судовые энергетические установки целесообразно классифици­ ровать по следующим основным признакам:

—по роду топлива — на использующие органическое топливо (продукты перегонки нефти, уголь 1 ) и использующие ядерное топ­ ливо. На морских транспортных судах в настоящее время исполь­ зуют главным образом продукты перегонки нефти;

—по типу главных двигателей — с поршневыми и турбинными двигателями. На судах имеются установки с главными поршневыми паровыми машинами, с поршневыми двигателями внутреннего сго­ рания (ДВС), а также с газо- и паротурбинными двигателями. Свое

название СЭУ получает по типу главных двигателей; например, если главными двигателями установки являются паровые турбины, то СЭУ называется паротурбинной установкой (ПТУ), в случае газовых турбин — газотурбинной (ГТУ);

—по способу передачи энергии движителям — с прямой и непря­ мой передачей. В случае непрямой передачи между двигателем и дви­ жителем имеется промежуточное передаточное звено (механическая, электрическая или гидравлическая передача);

—по числу судовых валопроводов — одно- и многовальные. Наибольшее применение на морских транспортных судах имеют

дизельные установки (ДУ) одновальные с непосредственной переда­ чей и одновальные ПТУ с зубчатой передачей между турбиной и су­ довым валопроводом. Установки с паровыми машинами морально устарели и на новых судах не устанавливаются, а установки с газо-

1 Уголь на современных судах практически не применяется.

8

выми турбинами находятся в стадии освоения. Установки, работающие на ядерном горючем, используют в основном на кораблях. Примене­ ние таких установок на судах транспортного флота ограничивается в настоящее время несколькими опытными судами.

Некоторые статистические данные об установках различных типов

Обобщенные данные об энергетических установках морских судов мирового торгового флота приводятся в ежегодных отчетах классификационных обществ, в частности в отчетах Регистра Ллойда, а данные о морских судах СССР — в отчетах Морского Ре­ гистра СССР. По данным Регистра Ллойда, на июль 1971 г. было за­ регистрировано всего 55 041 судно валовой вместимостью 247 202 634 per. т.

Распределение судов мирового морского флота по типам энерге­ тических установок представлено в табл. 1.

Средний тоннаж судов с турбинными установками составляет около 24 000 per. т, судов с ДВС — около 3400 per. т. Суда с порш­ невыми машинами — это, как правило, суда старой постройки с уста­ новками малой мощности, находящиеся еще в эксплуатации. По суммарной вместимости первое место занимают танкеры (96 141 475 per. т), второе место — суда для перевозки генеральных грузов (71 930 612 per. т). Обращает на себя внимание большое коли­ чество рыбопромысловых судов (14 468).

9