Дипломная работа (ВКР) — бакалавр, специалист на тему Разработка проекта энергетической установки для транспортного судна водоизмещением 9500 т

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………. 4 1. АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ
СУДОВ-ПРОТОТИПОВ………………. 6 1.1 Основные технико-экономические характеристики………………. 6 1.2 Особенности состава и структурных схем СЭУ…………………… 8 1.3 Особенности энергетического оборудования судов-прототипов… 10 1.4 Выбор главных размерений корпуса судна………………………… 11 1.5 Обоснование структурной схемы проектируемой СЭУ…………… 12 2. ВЫБОР ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ГЛАВНОЙ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ……………………………………… 14 2.1 Определение буксировочной мощности…………………………… 14 2.2 Выбор типа и определение оптимальных параметров движителя.. 17 2.3 Подбор главного двигателя…………………………………………. 20 2.4 Тепловой расчёт главного двигателя, определение его основных технико-экономических характеристик……………………………. 22 2.5 Тепловой баланс главного двигателя. Определение источников вторичных энергоресурсов для теплоутилизационного
контура… 24 2.6 Подбор элементов главной передачи. Поверочный расчёт участка валопровода………………………………………………… 25 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА И МОЩНОСТИ
СУДОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ……………………………………………………… 28 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ СЭУ…………………………………. 31 4.1 Выбор схемы и расчёт основных элементов топливной системы.. 31 4.2 Выбор схемы и расчёт основных элементов системы смазки ГД… 34 4.3 Выбор схемы и расчёт основных элементов системы охлаждения ГД……………………………………………………………………… 38 4.4 Выбор схемы и расчёт системы сжатого воздуха…………………. 43 4.5 Выбор схемы и расчёт системы вентиляции МКО………………… 46 5. КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА…………………………………………… 47 5.1 Определение потребности судна в паре……………………………. 47 5.2 Выбор и обоснование конструктивной схемы вспомогательного котла………………………………………………………………….. 48 5.3 Тепловой и аэродинамический расчёт вспомогательного котла…. 50 5.4 Выбор и обоснование конструктивной схемы утилизационного котла………………………………………………………………….. 52 5.5 Тепловой и аэродинамический расчёт утилизационного котла….. 53 5.6 Проектирование систем котельной установки…………………….. 45 6. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ
ОБОРУДОВАНИЕ….. 56 7. КОНСТРУКТИВНЫЙ УЗЕЛ…………………………………………… 58 8. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УЗЕЛ………………………………………….. 61 9. АВТОМАТИЗАЦИЯ СЭУ. РАЗРАБОТКА
ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ОДНОГО ИЗ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОЕКТИРУЕМОЙ
УСТАНОВКИ………………………………………. 63 10. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
ПРОЕКТИРУЕМОЙ СЭУ………………………………………………………………………….. 66 10.1 Составление сметы затрат на изготовление одного из элементов СЭУ………………………………………………………………….. 66 10.2 Расчёт затрат на топливо на рейс………………………………….. 67 10.3 Определение экономического эффекта от использования теплоутилизационного контура…………………………………… 68 11. БЕЗОПАСНОСТЬ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ
СЭУ…………………… 69 11.1 Конструктивное обеспечение безопасности……………………… 69 11.2 Защита окружающей среды при эксплуатации СЭУ…………….. 70 11.3 Техника безопасности при выполнении монтажных работ……… 71 ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………….. 72 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………….. 74

Введение:

На
современном этапе развития научно-технического прогресса невозможно представить
себе судно без его широкой электрификации. В числе потребителей электрической
энергии на судне — средства, обеспечивающие навигацию и управление судном,
многочисленные приводы механизмов, обслуживающие силовую установку судна,
приводы палубных механизмов (лебедки, шпили, брашпили и др.), многочисленные
устройства, обслуживающие нужды пассажиров и экипажа (камбуз, отопление,
вентиляция, насосы и др.).

Современное
судно — это сложный технический комплекс с широким использованием различных
электрифицированных и автоматизированных технических средств. При этом под
судовыми техническими средствами подразумеваются основные и вспомогательные
устройства, предназначенные для выполнения определенных функций, к которым
относятся: снабжение потребителей необходимым видом энергии, обеспечение
движения и маневрирования судна, предотвращение аварий и борьба с их
последствиями, создание условий жизнеобеспечения и нормальных условий
эксплуатации судового оборудования.

В
состав энергетической установки входят генераторы рабочего тела, главные и
вспомогательные двигатели. Механизмы, устройства и их схемы трубопроводов,
передачи, валопровод, движители, судовая электростанция, палубные механизмы,
рулевое оборудование, общесудовые гидравлические механизмы и трубопроводы,
средства автоматизации управления энергетической установкой, холодильные
установки, системы отопления, вентиляции, водоснабжения и т.д.

Расширение
применения комплексной автоматизации судовых электрических станций и систем,
применение такой автоматизации на базе ЭВМ, при которой различные (оптимальные)
режимы работы обеспечиваются автоматически.

Актуальным
является то, что судовая энергетическая установка представляет собой сложный
комплекс механизмов и устройств. Для проектирования, постройки и технической
эксплуатации таких комплексов необходимо знать требования, предъявляемые к
судовым энергетическим установкам, их особенности и пути совершенствования.
Особое внимание уделяется мерам, обеспечивающим улучшение обитаемости, условий
труда экипажей, повышение эксплуатационной надежности как судна в целом, так и
отдельных его элементов, совершенствование оборудования судовых энергетических
установок и их тепловых схем, сокращение типоразмеров, применение новых
материалов, снижающих вес и металлоемкость конструкций.

Объектом
работы является транспортное сухогрузное судно.

Предметом
является судовая энергетическая установка и её проектирование.

Цель
работы — разработка проекта энергетической установки для транспортного
сухогрузного судна водоизмещением 9500 т.

В
соответствии с целью, в работе нужно решить следующие задачи:

1.
Провести анализ особенностей судов-прототипов.

2.
Выбрать основные элементы главной энергетической установки.

3.
Определить состав и мощность судовой электростанции.

4.
Выполнить проектирование систем СЭУ.

5.
Сделать расчёт котельной установки.

6.
Провести расчёт вспомогательного энергетического оборудования.

7.
Спроектировать конструктивный узел.

8.
Спроектировать технологический узел.

9.
Разработать системы автоматизации СЭУ.

10.
Рассчитать экономическую эффективность проектируемой СЭУ.

11.
Изучить положения безопасности при эксплуатации СЭУ.

Структура
работы включает в себя введение, 11 разделов, заключение и список использованной
литературы.

Заключение:

Задача
проектирования расположения СЭУ заключается в опре­делении оптимального
размещения комплектующего оборудования в ограниченном пространстве с
соблюдением определенных требо­ваний. Такие задачи решаются методом
последовательных при­ближений с применением моделирования.

В последнее десятилетие автоматизация судовых
дизельных и газотурбинных установок претерпела большие изменения: значительно
возрос объем автоматизированных операций, усложнились средства автоматизации, и
главное автоматизация обеспечила повышение производительности труда судового
экипажа и безопасности мореплавания. Изучение автоматизации судовых
энергетических установок должно отводиться все большее место в подготовке
судовых специалистов. Эффективность эксплуатации современного
автоматизированного судна в равной степени зависит от качества судовых
объектов, так средств автоматизации.

Судовая энергетическая установка представляет
собой сложный комплекс взаимосвязанных механизмов, теплообменных аппаратов,
устройств и трубопроводов, предназначенных для обеспечения движения судна с заданной
скоростью, а также для снабжения судна энергией различных механизмов, систем
устройств и т.п.

При проектировании СЭУ широко используется
плоскостное масштабное моделирование (чертежный метод). Этот метод при­меняется
на начальных стадиях проектирования, когда требуется определить размещение
основного оборудования с проработкой одновременно нескольких вариантов, а также
при проектировании СЭУ небольшой мощности, когда основное оборудование
располагается на одном уровне при умеренной насыщенности помещений.

На проектируемом типе судов преобладающее
применение получили судовые дизели благодаря их высокой экономичности,
возможности использовать дешевых высоковязких сортов топлива, большому ресурсу,
простоте обслуживания и относительно низким ценам производителей.

Среди положительных особенностей дизелей
необходимо, отметить так же их постоянную готовность к действию, способность к
непродолжительному выводу на эксплутационный режим, возможность быстрого
реверса.

В ходе работы были достигнуты следующие цели:

– проведён анализ особенностей
судов-прототипов;

– выбраны основные элементы главной
энергетической установки;

– определён состав и мощность судовой
электростанции;

– выполнено проектирование систем СЭУ;

– сделан расчёт котельной установки;

– проведён расчёт вспомогательного
энергетического оборудования;

– спроектирован конструктивный узел;

– спроектирован технологический узел.

– разработаны системы автоматизации СЭУ;

– рассчитана экономическая эффективность
проектируемой СЭУ;

– изучены положения безопасности при
эксплуатации СЭУ.

В результате работы было спроектировано судно
– многоцелевой сухогруз, для которого предусмотрена возможность перевозки
контейнеров. Выполнены соответствующие расчеты, которые подтверждают
целесообразность проектировки и модернизации судна. Благодаря уменьшению
удельного расхода топлива, достигнута ощутимая экономия топлива, при этом
характеристики судна по мореходным качествам не снижены.

Фрагмент текста работы:

1. АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ СУДОВ-ПРОТОТИПОВ 1.1 Основные технико-экономические характеристики Технический проект — универсальное
сухогрузочное судно. Судно предназначено для перевозки генеральных грузов,
включая груз на паллетах, промышленного оборудования, металлоконструкций, труб
крупного и мелкого диаметра, насыпных грузов, включая уголь, руду, зерно, лес,
включая пиломатериалы, красного дерева, 20′ и 40′ контейнеров по стандарту ISO
(включая рефрижераторные) и контейнера высотой 9′ и  опасных грузов классов 1 — 6, 8, 9 в трюме No.
1 и твиндеке No. 7, классов 4 — 6, 8, 9 в трюмах No. 2 — 4 и твиндеках No. 2 —
4. [5]

Контейнеры
могут размещаться:

–
на дне (при открытых крышках люковых закрытий) — 4 ряда (2 ряда контейнеров
высотой и
2 ряда контейнеров высотой ).
Возможны другие варианты размещения контейнеров в 4 ряда с общей высотой от 33′
до 36′.

–
на ВП на люковых крышках трюмов No.2, 3, 4 — 3 ряда, на крышках твиндека No. l
— 2 ряда, на палубе бака — 3 и 2 ряда.

–
на второй палубе на крышках твиндеков No. 1, 2, 3, 4 — 2 ряда высотой до .

Транспортировка
рефрижераторных контейнеров предусмотрена только на верхней палубе в количестве
до 20 шт.

Судно
одновинтовое, полнонаборное, двухпалубное открытого типа, четырехтрюмное с ютом
и баком, с наклонным форштевнем и транцевой кормой. Машинное отделение и
надстройка, включающая жилую и ходовую рубки, смещены в корму и располагаются
позади всех трюмов. Судно спроектировано на класс Регистра Росси  универсальный сухогруз », т.е. самоходное
судно, спроектировано и построено под надзором Регистра России, неограниченного
района плавания, включая плавание в легко битом разреженном льду неарктических
морей, способно оставаться на плаву при затоплении одного отсека, с объемом
автоматизации СЭУ А2.

Судно
при проектной осадке 7,5 м и тихой погоде, волнении моря не более 2 баллов,
ветре не более 3 баллов по шкале Бофорта, мощности на гребном валу 7390 кВт и глубокой
воде не менее 75 м должно показать скорость не менее 18 узлов.

Остойчивость
судна при всех вариантах нагрузки полностью соответствует требованиям Регистра
для судов неограниченного района плавания.

Плавучесть
судна обеспечивается в соответствии с требованиями Регистра — при затоплении
одного отсека. [1]

Диаметр разворота судна при полном ходу вперед и угле поворота руля на
350 равен четырем длинам корпуса судна. Основные