Дизельная энергетическая установка танкера типа «Победа»

Тема моего дипломного проекта «Дизельная энергетическая установка танкера типа «Победа».

В современных условиях рынка скорость судна является одной из наиболее важных характеристик, так как компании соревнуются между собой не только в цене на нефть и перевозимое топливо, но так же в сроках доставки, а она напрямую зависит от скорости судна. Поэтому было принято решение повысить скорость проектируемого судна до 17 узлов, в сравнении с 15 узлами судна-прототипа (дедвейт судна – 60500т, мощность ГД - 12360кВт).

Среди всех разновидностей энергетических установок существующих на сегодняшний день, мной был выбран МОД, так как он имеет высокую экономичность, простоту устройства, что позволяет легко приспособиться к автоматизации и унификации электрооборудования, а так же МОД даёт возможность осуществлять прямую передачу энергии на движитель без редуктора.

Далее мной был сделан расчет буксировочной мощности по методу Папмеля ( и методу адмиралтейских коэффициентов (. Из буксировочных мощностей, полученных разными методами, выбирал наибольшую мощность, то есть по методу Папмеля. Теперь имея буксировочную мощность, рассчитывается эффективная мощность ГД, она составила 15292 кВт.

Дальше зная эффективную мощность ГД, по каталогам фирм «MAN B&W» и Sulzer был выбран двигатель 7L70MC мощностью 16520 кВт при частоте 100об/мин и массе 600т, который представлен на чертежах. После выбора двигателя 7L70MC для него был составлен тепловой баланс.

Для ГД, были рассчитаны системы, обслуживающие его и выбраны марки основного вспомогательного оборудования. В ходе дипломного проектирования были посчитаны:

топливная система, включающая в себя систему тяжелого (расходная цистерна  V_р= 75,47 м³; производительность сепаратора Q_v = 3,94м³/ч) и легкого топлива (расходная цистерна  V_р= 28,25м³; два насоса марки ЭМН 3/1 имеющим подачу 50 м³/ч; два сепаратора марки НСМ 3М/1 по 2000 л/ч), которая представлена на чертеже;

масляная система (объем циркуляционной цистерны V_цц = 12,78м³, производительность циркуляционного насоса 679 м³/ч, общее количество запасов масла для ГД 100т)

система охлаждения (производительность насоса пресной воды 3920м³/ч; производительность насоса забортной воды 4489м³/ч), которая представлена на чертеже;

система воздухопуска (производительность компрессора должна быть не менее 829м³/ч, рабочий объем цилиндра двигателя 877л, суммарная емкость пусковых баллонов 33 151л);

система газовыпуска (секундный расход газа 43 м³/сек);

а так же рассчитаны запасы топлива (запас тяжелого топлива на ГД за период автономности 2658,76т, легкого топлива 398,81т) и масла (100т) на рейс судна.

После был произведен расчет СЭС и подбор ДГ. По расчет получилось три дизель-генераторных установки, заводское обозначение FG Wilson P635P (560кВт,  оборудована синхронным генератором переменного тока с однофазным 230В и трехфазным 400В выходами переменного тока частотой 50 Гц, ), английского производства, которые представлены на чертеже.

Аварийный дизель-генератор выбираем по прототипу АДГР 100/1500 мощностью 110кВт.

Далее определялась потребность в паре на судне. Она получилось равной 28063кг/ч, что позволило применить котел КВ1 – 1 паропроизводительностью 30000кг/ч, который представлен на чертеже. Так же была проведена оценка возможности использования теплоутилизационной установки, которая показала что можно применить утилизационный турбогенератор КУП-250С (593кВт), паропроизводительностью 6000кг/ч. Он будет работать в качестве ходового генератора, что позволит экономить топливо и обеспечить нужды тепловых потребителей и представлен на чертеже.

Так же в ДП была выполнена технология монтажа выбранного ДГ FG Wilson P635P. Схема монтажа приведена в графической части.

Тема спецраздела «Способы снижения токсичности и дымности отработавших газов дизелей». Для оценки состояния дел в данном направлении был произведен патентный поиск. Были найдены патенты на термический нейтрализатор, присадки и различные системы топливоподачи.

В спецразделе рассмотрены все современные способы снижения токсичности и дымности отработавших газов:

-  воздействия на внутрицилиндровые процессы образования вредных компонентов.

-  очистки ОГ от вредных компонентов вне двигателя с помо­щью специальных устройств,

-  улучшения качества топлива и использования альтернатив­ных топлив;

-  уменьшения расхода топлива

Была составлена таблица всех выше приведенных способов снижения токсичности с указанием плюсов и минусов, экономии топлива и влияния на выбросы.

В ходе изучения вопроса спецраздела и патентов, я сделал вывод, что наиболее эффективными способами снижения токсичности и дымности в наше время являются присадки и каталитические нейтрализаторы. Поэтому для своего двигателя предлагаю применить присадки для снижения выбросов NOx до 10-30% и сажи в 2-3 раза на основе циклогексилнитрата, как наиболее популярного сейчас, а так же каталитический нейтрализатор уменьшающий выбросы окислов углерода на 40-90% и углеводородов на 30-80%, на основе SCR-процесса, его схема представлена на чертеже.

При расчете экологического раздела был произведен расчет выбросов с системами очистки и без них, а так же составлена сводная таблица результатов, которая показывает эффективность систем очистки газов.

Далее был произведен расчет основных экономических показателей с учетом замены ГД и утилизационного котла, и получен годовой экономический эффект 543 419 058р и срок окупаемости 2,4г.