План лекции:

1. Понятие о судовой энергетической установке.

2. Состав СЭУ.

1. ​ Понятие о судовой энергетической установке.

 Судовой энергетической установкой называется комплекс технических средств для обеспечения движения судна , выработки механической, тепловой, электрической энергии, и обеспечения этими видами энергии всех потребителей для безопасного и эффективного функционирования судна в соответствии с его типом и назначением.

Судовая энергетическая установка (СЭУ) – сложный комплекс технических средства, предназначенных для обеспечения движения судна и снабжения энергией всех его потребителей.

Потребности в различных видах энергии на современном судне огромны и разнообразны: обеспечение движения и маневрирования, безопасности мореплавания, работы палубных механизмов и устройств, электрического освещения и сигнализации, работы средств судовождения и комплексной автоматизации, общесудовых нужд и создания условий для нормальной жизнедеятельности экипажа и пассажиров; механизация различных операций, выполняемых на судне в процессе эксплуатации и в ремонте.

В состав СЭУ входят главные и вспомогательные энергетические установки и комплексы.

Главной энергетической установкой (ГЭУ) называют ту часть СЭУ, которая обеспечивает движение судна (приводит в действие главные двигатели).

Эту часть СЭУ называют также пропульсивным комплексом (пропульсивной установкой). 

На транспортных судах на обеспечение движения затрачивается 80…90% всей вырабатываемой энергии. На судах технического флота (земснарядах, плавучих самоходных кранах и т.п.) суммарная мощность основных технических средств (рефульных насосов, подъемных кранов и т.п.) может превышать мощность, необходимую для движения судна. Поэтому для таких судов главной является энергетическая установка, обеспечивающая энергией основные технические средства, которые обеспечивают выполнение основных задач по предназначению этих судов. 

ГЭУ состоит из главных двигателей, главных установок для выработки рабочего тела (пара, газа), главных передач, судовых валопроводов и движителей, систем дистанционного автоматического управления главными двигателями и электрогенераторами; механизмов автоматизированного централизованного контроля рабочих параметров; механизмов теплообменных аппаратов и других устройств, обеспечивающих работу главных генераторов рабочих тел и главных двигателей пропульсивной установки – насосы, маслоохладители, теплообменные аппараты и другие устройства.

В качестве главных двигателей могут применяться паротурбинные, газотурбинные, а также дизельные двигатели. При этом в одной ГЭУ могут использоваться в качестве главных двигатели различных типов.

Передачами называются устройства, через которые энергия главных двигателей передается на судовой валопровод. Передачи бывают механическими, гидравлическими, гидродинамическими и электрическими.

Судовой валопровод передает механическую энергию от главного двигателя (или от фланца передачи) на двигатель.

В качестве движителей используются гребные винты фиксированного или регулируемого шага, водометные и крыльчатые движители. В последние годы появились разработки магнитодинамических движителей с внутренним или внешним магнитным полем. Однако пока что КПД такого движителя слишком низок из-за сравнительно низкой электропроводности морской воды.

Вспомогательные энергетические установки (ВЭУ) являются комплексами, предназначенными для удовлетворения потребностей в энергии общесудовых потребителей и обеспечения функционирования пропульсивной установки.

К ВЭУ относятся электроэнергетическая установка (судовая электростанция), вспомогательный паровой котел, водоопреснительная и холодильная установки.

Судовая электростанция является автономным комплексом, обеспечивающим судно электрической энергией во время движения, на стоянке и при выполнении швартовых и грузоподъемных операций судовыми устройствами. В состав судовой электростанции входят вспомогательные первичные двигатели (паровые или газовые турбины, дизели), электрические генераторы, главный и местные распределительные щиты, трансформаторы, выпрямители, преобразователи, кабели для подачи питания к потребителям и системам (дистанционного и автоматического управления, аварийно-предупредительной сигнализации и защиты).

Мощность судовой электростанции зависит от типа и назначения судна. Особенно высокую мощность имеют электростанции пассажирских, промысловых, исследовательских судов и баз, на которых она может составлять 60…70% мощности главных двигателей. На универсальных сухогрузных судах и танкерах мощность электростанции, как правило, составляет 15…25% мощности главного двигателя.

Вспомогательная котельная установка обеспечивает судно и энергетическую установки паром и горячей водой. В ее состав входят вспомогательные, утилизационные и комбинированные котлоагрегаты, насосы, вентиляторы, теплообменные аппараты, другое оборудование, устройства и системы обслуживания котлов, дистанционное автоматическое управление, аварийно-предупредительная сигнализация и защита.

Водоопреснительная установка предназначена для получения пресной воды изморской на судах со значительной длительностью и автономностью плавания.

Установка кондиционирования предназначена для поддержания комфортных параметров воздуха в помещениях СЭУ и других обитаемых помещениях (где возможно пребывание людей).

Кроме пропульсивной установки и вспомогательных энергетических комплексов в состав СЭУ входят устройства, обеспечивающие ее эксплуатацию и ремонт-защитные устройства, настил-площадки, трапы, поручни, подъемное и транспортное оборудование, мастерские и кладовые с запасными частями, приборами и материалами. Для этих же целей предназначены системы вентиляции машинного отделения, шумозащищенныевыгородки и покрытия, тепловая изоляция горячих и холодных поверхностей.

Системы СЭУ объединяют главные и вспомогательные механизмы в единый энергетический комплекс. Системой СЭУ называется совокупность функционально взаимосвязанных механизмов, аппаратов, устройств, приборов и емкостей, предназначенных для выполнения задач по обеспечению функционирования СЭУ. В зависимости от назначения системы СЭУ делятся на топливные, масляные, охлаждения, сжатого воздуха, газоотвода, конденсатно-питательные, паровые, управления и контроля дистанционного и автоматического управления.

Рис.1. Машинное отделение (дизель со вспомогательными механизмами).

Кроме главного двигателя предусмотрены еще 2 вспомогательных, которые приводят во вращение генераторы.

Для обслуживания главного и вспомогательных двигателей используются вспомогательные механизмы и системы, а также система трубопроводов и клапанов.

Топливная система предназначена для подачи топлива из цистерн к двигателю.

При этом для уменьшения вязкости топливо подогревается и освобождается в сепараторах и фильтрах от жидких и твердых примесей.

Система смазки служит для прокачивания смазочного масла через двигатель с целью уменьшения трения между трущимися поверхностями, а также для отвода части полученного от двигателя тепла и очистки масла.

Система охлаждения предусмотрена для отвода от двигателя тепла, которое проникает в основном через стенки цилиндра и возникает во время сжигания топлива, а также для охлаждения циркулирующего смазочного масла.

Эта система состоит из насосов для пресной и морской воды и охладителей воды и масла.

Пусковая установка, включающая в себя компрессоры, резервуары сжатого воздуха, а также трубопроводы и клапаны, служит для пуска главного и вспомогательных двигателей.

Наряду с указанными выше вспомогательными системами главного и вспомогательных двигателей в машинном отделении находятся и другие судовые механизмы общего назначения.

2.Состав СЭУ

В состав СЭУ входят:

· главная энергетическая установка (ГЭУ) – комплекс технических средств для обеспечения поступательного движения судна и его маневрирования, а также обеспечения всеми видами энергии потребителей судна на ходу;

· вспомогательная энергетическая установка (ВЭУ) – комплекс технических средств для обеспечения судна всеми необходимыми видами  энергий, обеспечения заданного функционирования ГЭУ и общесудовых потребителей, не связанных с движением судна;

· электроэнергетическая система (ЭЭС) – комплекс источников электроэнергии и распределительных устройств, обеспечивающих все потребности судна электроэнергией.

Судовые главные энергетические установки могут быть классифицированы по следующим признакам:

· по роду топлива:

- работающие на природном органическом топливе;

- использующие ядерную энергию;

· по роду рабочего тела:

- на паровые – в качестве рабочего тела используется водяной пар;

- газовые – в качестве рабочего тела используются продукты сгорания органического топлива или нагретый газ;

· по типу главного двигателя:

- на дизельные;

- газотурбинные;

- паротурбинные;

- комбинированные;

· по способу передачи мощностик движителям:

- с прямой (непосредственной) передачей;

- с механической (редукторной) передачей;

- с гидравлической передачей;

- с электрической передачей;

- с комбинированной передачей;

 На рисунке а дана принципиальная схема силовой установки с прямой передачей мощности от главного ДВС 9 с маховиком 8 на гребной вал 3. Коленчатый вал двигателя жестко соединен с гребным валом при помощи короткого упорного вала 6 и двух промежуточных валов 4, установленных в опорных подшипниках 5. Гребной вал вращается в дейдвудной трубе 2. Упорный вал 6 выполнен заодно с упорным гребнем, который передает осевое усилие гребного винта 1 упорному подшипнику 7.
Преимуществами прямой передачи являются высокий КПД передачи, простота ее устройства, надежность в работе.
Недостаток прямой передачи — при работе двигателя на долевых нагрузках его мощность используется неэффективно, что приводит к значительному увеличению удельного расхода топлива. Кроме того, жесткая связь между двигателем и гребным винтом ухудшает маневренные качества судна, а частые реверсы значительно снижают моторесурс двигателя.
Редукторные передачи используются в судовых силовых установках с быстроходными ДВС

На рисунке б дана принципиальная схема силовой установки с редукторной передачей от главных двигателей 5 к гребному винту 1. Главные двигатели через муфты 4 приводят во вращение валы редуктора с шестернями 3 и 6, которые вращают зубчатое колесо, соединенное с валопроводом 2 и гребным винтом 1. Усилие гребного вала воспринимается упорным подшипником, установленным в корпусе редуктора.
К недостаткам редукторных передач (в сравнении с прямыми) относятся сложность конструкции, меньшие моторесурс и КПД передачи..
На рисунке в дана принципиальная схема силовой установки с электрической передачей мощности от главных двигателей к гребному винту 1. Главные ДВС 5 приводят в действие генераторы 4, вырабатывающие электрический ток, который подводится к распределительному щиту 3. От него электроэнергия подается к потребителям, в том числе и к гребному электродвигателю 2, соединенному с гребным винтом 1.
Таким образом, происходит двойная трансформация энергии, что приводит к увеличению потерь в передаче и снижению ее КПД.
Электрическая передача имеет ряд преимуществ перед прямой и редукторной. Ее применение позволяет: использовать нереверсивные быстроходные ДВС, размещая их независимо от гребных валов; эффективно использовать мощность силовой установки независимо от скорости вращения гребного винта; легко осуществлять реверс гребного электродвигателя (гребного винта) с помощью переключателей из машинного отделения и рулевой рубки; использовать главные генераторы для обеспечения электроэнергией вспомогательных механизмов.

· по числу валопроводов:

- на одновальные;

- многовальные;

· по числу главных двигателей, работающих на один вал:

- на одномашинные;

- многомашинные;

· по способу обеспечения реверса:

- с реверсивными главными двигателями;

- с реверсивными главными передачами;

- с реверсивным движителем (ВРШ и др.);

· по степени автоматизации, способу управления и обслуживания:

- на неавтоматизированные;

- частично автоматизированные – с местным постом управления (ПУ) и постоянной вахтой в машинном отделении (МО);

- автоматизированные с дистанционным автоматическим управлением (ДАУ), с постоянной вахтой в центральном посту управления (ЦПУ) и периодическим обслуживанием МО (степень автоматизации А2);

- автоматизированные с ДАУ, без постоянной вахты в ЦПУ и МО и с периодическим обслуживанием (степень автоматизации А1).

Элементы СЭУ, входящие в состав главной энергетической установки, называют главными: главные двигатели, главные электрогенераторы, главные передачи, главные насосные агрегаты и т.д.

Контрольные вопросы:

1.Дать определение СЭУ.

2. Определить состав СЭУ.