44763

Создание проекта СЭУ толкача буксира

Дипломная

Логистика и транспорт

Целью дипломного проекта является создание проекта СЭУ для вновь проектируемого судна. Учитывая задание на проектировку (тип судна, грузоподъемность, район плавания, требования к маневренности, живучести), а также используя опыт судостроения предыдущих лет...

Русский

2015-01-18

2.38 MB

16 чел.

АННОТАЦИЯ

В данном дипломном проекте будет рассмотрена и описана СЭУ толкача буксира.

В дипломе будет произведен выбор нового главного двигателя, также будут рассмотрены и пересчитаны системы, обслуживающие СЭУ.

Основная тема диплома – это использование в системе отопления котлов, использующих в качестве теплоносителя минеральные масла (термомасла).

В технологической части будет произведен расчет фундаментной рамы для нового двигателя.


ВВЕДЕНИЕ.

Целью дипломного проекта является создание проекта СЭУ для вновь проектируемого судна. Учитывая задание на проектировку (тип судна, грузоподъемность, район плавания, требования к маневренности, живучести), а также используя опыт судостроения предыдущих лет, было выбрано судно-прототип, и проведены расчеты, обосновывающие выбор и компоновку СЭУ.

АНАЛИЗ ЗАДАНИЯ

Проблема снижения эксплуатационных затрат всегда является наиболее актуальной для судовладельца. В последнее время, в связи с ростом цен на ГСМ (топливо и масло), ростом затрат на оплату запчастей к двигателям, ремонтов и простоев, зарплату персонала, встает проблема использования на судне двигателей современных конструкций. Это форсированные дизели, имеющих малую удельную массу (кг/кВт) и габариты, имеющие низкий удельный расход топлива и масла, имеющие большой ресурс и большой межремонтный пробег и вместе с тем умеренную стоимость.

Наряду с главными двигателями, простыми в эксплуатации и надежными, производящиеся отечественными заводами, в пароходствах России и на флоте также в качестве главных используются двигатели иностранной постройки.

Так же существует необходимость совершенствования систем отопления на судах и использование более теплоемких теплоносителей, что в свою очередь ведет к экономии топлива и увеличению КПД СЭУ.

Немаловажным вопросом является использование систем автоматики в управлении машинами и механизмами на судне.

В данном дипломном проекте были охвачены все эти вопросы и предложены методы их решения.

Описание судна.

Судно представляет собой буксир-толкач озерного класса, с двухдечной надстройкой в средней части судна, с выдвинутой вперед и приподнятой рулевой рубкой. Предназначены для толкания и буксировки судов всех типов. Класс регистра: О. Длина, м: 41; Ширина, м: 9,46; Высота от ОЛ до верхней кромки леера рулевой рубки, м: 12,1; Высота борта, м: 3,5; Высота надводного борта, м: 1,3; Водоизмещение, т: 497 (384 порожнем); Осадка, м: 2,11-2,31; Движетели: гребной винт (сталь), кол-во — 2, частота вращения — 200 об/мин, диаметр, м — 1,86-1,87; Скорость без состава, км/ч: 21; Экипаж, чел.: 11-13 (изначально 25); Автномность, сут.: 15

.


ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФЕКТИВНОЙ МОЩНОСТИ СЭУ.

Буксировочная мощность - мощность которую необходимо затратить на создание упора, преодолевающего силы сопротивления:

кВт,

где:  D - водоизмещение т.;

V - скорость м/с;

CB -адмиралтейский коэффициент.

Эффективная мощность - мощность которая должна быть сообщена движителям судна:

кВт,

где:  ηР - пропульсивный КПД;

ηВ - КПД валопровода;

ηЭ - КПД передачи;

ВЫБОР ЧИСЛА ГРЕБНЫХ ВАЛОВ

При выборе числа гребных валов учитывается тип и назначение судна, мощность установки, требования живучести, и т.д.

С точки зрения пропульсивных характеристик лучшим является одновальная установка с ВФШ, которая проста, дешева, наиболее ремонтопригодна. Это определило широкое распространение установок такого типа на судах транспортного морского флота.

Казалось бы, такое количество преимуществ обязывает применять только такую установку.

Суда речного и прибрежного флота должны обладать хорошими маневренными качествами, что достигается применением многовальной установки, поэтому применяют в основном двухвальные установки.

Исходя из того, что в проекте выбрана двухвальная установка,  мощность одного двигателя равна:

кВт.

По полученной мощности выбираю три двигателя в диапазоне мощностей 10%Ne.

ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТИПА СЭУ

Для проектируемого судна выбирается дизельная судовая энергетическая установка, т. к. она имеет при данной эффективной мощности СЭУ ряд значительных преимуществ перед другими типами СЭУ – наименьшие массо-габаритные показатели и экономические (удельный расход масла и топлива), так же ДЭУ имеют сравнительно высокий КПД.

Применение газотурбинных энергетических установок целесообразно на судах со значительной мощностью СЭУ, а так же на СПК и СВП.

Применение атомных энергетических установок на проектируемом судне не целесообразно из-за большой массы и габаритов установки и обусловлено районом плавания «М».

ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ГЛАВНОГО ДВИГАТЕЛЯ И СПОСОБА РЕВЕРСИРОВАНИЯ СУДНА.

Выбираемый двигатель оцениваю по мощности, частоте вращения, надежности, габаритам, удельной массе, удельным расходам топлива и масла, сортам применяемого топлива и масла, степени уравновешенности, безопасности обслуживания, приспособленности к автоматизации.

Особое внимание должно быть уделено маневренным качествам двигателя, которые характеризуются следующими показателями:

-временем подготовки к пуску и развития полной мощности;

-минимально устойчивой частотой вращения двигателя;

-временем остановки и реверса;

-мощностью заднего хода.

Таблица выбора ГД.

Исходные данные для расчета приведенных затрат

Показатели

Марки дизелей

ДА10

MTU 396TC4

10Д42

6NVD48AU

Завод-производитель

Волгодизель

Чебоксары

Коломна

SKL

Обозначение по ГОСТ

6ЧНСП21/21

8ЧНСП16,5/18,5

4ЧРН30/38

6ЧРН32/48

Мощность Pe, кВт

485

500

500

485

Частота вращения дизеля n, об/мин

1000

1850

360

330

Частота вращения винта nв, об/мин

345

420

360

330

Передаточное отношение редуктора

2,9

4,4

1,2

1

Ресурс до капремонта, tкр тыс.часов

30

70

100

70

Ресурс до переборки, tпер тыс. часов

6

10

10

20

Удельный расход топлива be, г/кВтч

200

205

193

218

Степень наддува, Пк=Pint/Po

1,5

2

2,3

1,4

Среднее эфф.давление pme, МПа

1,08

0,95

1,41

0,9

Удельный расход масла boil, г/кВтч

1,22

3,1

1,2

3,5

Масса с учетом редуктора  G, т

4,8

5,6

12,6

13,5

Длинна с учетом редуктора  L, м

4,77

4,04

4,07

4,03

Ширина с учетом редуктора  В, м

1,04

1,67

1,67

1,22

Высота с учетом редуктора  Н, м

1,87

1,71

2,96

2,33

На основании таблицы выбираем дизель 6ЧНСП 21/21 агрегата ДРРА 660/1000, т.к. данный двигатель имеет меньший удельный расход топлива и масла, что немаловажно с экономической точки зрения, а также он имеет меньшие габаритные размеры, это сильно учитывается на данном теплоходе из-за ограниченных габаритов МО.

Конструктивные особенности дизеля

Конструктивные особенности дизеля

Дизель 6ЧНСП21/21— четырехтактный, нереверсивный, шестицилиндровый, с непосредственным впрыском топлива, газотурбинным наддувом и охлаждением наддувочного воздуха, в рядном исполнениях.

Системы двигателя

Остов дизеля 6ЧНСП21/21 состоит из литого чугунного блоккартера с подвесной системой подшипников коленчатого вала.

Снизу блок-картер закрывается сварным поддоном, являющимся резервуаром для заливаемого в дизель масла.

На переднем торце дизеля крепятся водяной насос охлаждения дизеля и водяной насос охлаждения наддувочного воздуха, реле частоты вращения, топливные фильтры, топливоподкачивающий насос, редукционный клапан масляной системы.

С левой стороны дизеля устанавливается регулятор скорости с рабочим стоп-устройством, топливный насос высокого давления, впускной коллектор, холодильник наддувочного воздуха, электростартер.

Наддув дизеля осуществляется турбокомпрессором установленным на правой стороне дизеля. Системы охлаждения и смазки турбокомпрессора включены в соответствующие системы дизеля. Применяется охлаждение наддувочного воздуха. Выпускные коллекторы с водяным охлаждением.

Топливная система состоит из топливоподкачивающего насоса, фильтра тонкой очистки, воздухоотделителя, насоса высокого давления, форсунок и трубопроводов.

Система смазки состоит из маслозакачивающего и маслооткачивающего насосов, полнопоточных масляных фильтров, центробежного маслоочистителя, маслоперекачивающего шестеренчатого насоса с приводом от электродвигателя,  трубопроводов и клапанов.

Система охлаждения жидкостная, принудительная, двухконтурная, (контур охлаждения наддувочного воздуха и контур охлаждения дизеля и турбокомпрессора). В систему охлаждения входят: насос системы охлаждения дизеля и турбокомпрессора, насос системы охлаждения наддувочного воздуха, охладители наддувочного воздуха и трубопроводы.

Пуск дизеля осуществляется электростартером.

Дизели имеют систему защиты и аварийной сигнализации, которая действует в случае:

- падения давления масла (сигнализация и защита);

- перегрева масла (сигнализация);

- перегрева охлаждающей жидкости (сигнализация);

- повышения частоты вращения коленчатого вала сверх допустимой (защита);

- чрезмерного уменьшения уровня охлаждающей жидкости (сигнализация);

Выбор способа реверсирования

Использование реверс-редуктора на проектируемом судне считаю уместным из-за простоты конструкции и работы, высокой надежности и скорости реверса.

Двигатель 6ЧНСП21/21 не реверсивный, но в составе дизель-редукторного агрегата ДРРА 660/1000 идет с реверс редуктором РР26, с передаточным отношением на задний и передний ход 2,89.

Определение эффективной мощности СЭУ из расчета движительно-рулевого комплекса с использованием диаграмм Папмеля

 В качестве основной исходной величины для расчета движителя принимается сопротивление воды движению судна на заданной скорости, которое определяется по зависимости сопротивления воды движению судна от скорости (кривая сопротивления).

Расчет сопротивления воды движению судна

В качестве основной исходной величины для расчета движителя принимается сопротивление воды движению судна на заданной скорости, которое определяется по зависимости сопротивления воды движению судна от скорости (кривая сопротивления).

Расчет сопротивления воды движению судна

В качестве приближенного метода расчета кривой сопротивления используем метод расчета по прототипу. Расчетная формула для сопротивления выглядит следующим образом:

где:   - коэффициент сопротивления трения

   - коэффициент остаточного сопротивления

  - поправка, учитывающая влияние шероховатости

- поправка, учитывающая выступающие части

ρ - плотность воды

υ - скорость судна

Ω - площадь смоченной поверхности подводной части корпуса судна

При этом коэффициент сопротивления трения вычисляется по формуле:

где:  Re – критерий Рейнольдца

где: ν – коэффициент кинематической вязкости

Критерий Фруда принимается в виде

Коэффициент остаточного сопротивления проектируемого судна определяется как коэффициент остаточного сопротивления судна-прототипа. При выборе прототипа за основные критерии принимаются коэффициент общей полноты δ и отношение L/B

Суммарную поправку, учитывающую шероховатость корпуса и выступающие части принимаем

что при расчете следует учесть коэффициентом 1,2 при коэффициенте трения.

Скорость судна определяется через критерий Фруда взятый из таблицы – для буксиров-толкачей

где: V – объемное водоизмещение

V = L·B·T·δ = 41·11,3·4,57·0,487 = 1275,063 м3

 C учетом изложенного выше расчетная формула для определения сопротивления воды может быть представлена в виде:

Площадь смоченной поверхности подводной части корпуса судна определим по формуле С.П.Мурагина [5].

Ω=L(1,3T+1,13δB)=41,7·(1,3·4,57+1,13·0,487·9,3)=630,39 м2

 

После определения сопротивления воды движению судна рассчитываем буксировочную мощность

NR=R·υ

В пользу выбора данного метода послужила возможность получения необходимого результата расчетным, аналитическим путем, что исключает неточности при построении и снятии результатов с суммарной кривой сопротивления, полученной графическим методом. Результаты расчета сопротивления воды движению буксира-толкача, баржи и комплекса толкач-баржа приведены в таблице 1.

Таблица 1

Результаты расчета сопротивления воды движению судна

Fr

v

Re





R

Nr

0,35

3,609867

117320661,5

0,002036

0,00081

27311,723

98591,67

0,4

4,125562

134080756

0,001998

0,00087

35825,668

147801

0,5

5,156952

167600945

0,001936

0,00101

57107,31

294499,7

0,6

6,188343

201121134

0,001888

0,00127

87218,398

539737,3

0,687

7,085652

230283698,4

0,001853

0,001618

124253,75

880418,9

0,7

7,219733

234641323

0,001848

0,00167

130556,23

942581,1

0,8

8,251123

268161512

0,001815

0,00227

195092,32

1609731

0,9

9,282514

301681701

0,001786

0,0033

302190,21

2805085

По данным таблицы 1 строим кривые сопротивления воды движению судна и буксировочной мощности от скорости.

Рис. 1 Кривые сопротивления воды движению судна и буксировочной мощности

Расчет элементов гребного винта

Расчет винта на полное использование мощности главного двигателя (поверочный расчет)

Исходными данные для расчета:

Главные размерения и коэффициент общей полноты судна:

L = 40,7 м; B =9,3 м; T = 2,57 м;  δ = 0,487.

Кривая сопротивления воды движению судна

Число винтов х=2

Скорость движения судна υ = 5,6 м/с

Число лопастей z = 4, дисковое отношение θ = 0,55

Диаграммы Папмеля (машинная и корпусная) θ = 0,55; z = 4.

КПД валопровода ηв =  0,97

КПД передачи ηв =  0,96

Диаметр винта судна-прототипа Dв = 1,8 м

Последовательность расчета:

Определяем коэффициент попутного потока

Коэффициент засасывания

По кривой сопротивления по заданной скорости υ движения судна определяем сопротивление воды движению судна R

R = 124254 Н

Определяем полезный упор одного винта

H

Определяем расчетный упор гребного винта

H

Определяем расчетную скорость

  м/с

Исходными данными к расчету служат:

- Мощность, подведенная к винту от главного двигателя Nр

кВт

- Частота вращения валопровода n=4,17 об/мин

Методика расчета винта на полное использование мощности главного двигателя представлена ниже в табличной форме:

Таблица 2

Расчет винта на полное использование мощности главного двигателя

Расчетные величины и формулы

Размерность

Значение

υ

       М/с

7,08

       м/с

6,01235

-

11,60804

-

2,541661

-

0,6

-

0,84

-

0,64

         м

2,35

          н

68237,86

R=xP(1-t)

         Н

                119343,9

, (рис.1 разд.3)    

        м/с

              7

При проведении расчета были уточнены следующие величины:

КПД винта =0,64

Шаговое отношение H/D=0,84

Диаметр винта D=1,85 м.   Скорость судна υ=5,6 м/сек.

Проверка винта на кавитацию

Из анализа экспериментальных данных известно, что увеличение дискового отношения ведет к уменьшению КПД винта, в основном, из-за увеличения его гидравлического сопротивления. Однако из условий достаточной прочности и отсутствия кавитации, оно не может быть менее некоторых величин, определяемых по эмпирическим формулам. Дисковое отношение из условия отсутствия кавитации определяется в виде:                   

      при     Па

где: b1 – эмпирический коэффициент, принимается равным 1,34-1,6, в данном расчете принимаю равным 1,34;

ра – атмосферное давление, равное 98000 Па;

hв – погружение оси гребного вала, равно 2,5 м;

рн – давление паров воды, насыщающих пространство, равное при температуре воды 20 ˚C 2000 Па;

Кс = 0,28 – кавитационный коэффициент, определяется по кавитационной характеристике и зависит от числа лопастей, шагового отношения и относительной поступи.

Вывод: условие отсутствия кавитации выполняется

Проверка винта на прочность

Дисковое отношение из условия достаточной прочности определяется в виде: где: m – коэффициент неравномерности нагрузки на лопасти, для пассажирских теплоходов принимается равным 1,15

δе – относительная толщина лопасти на радиусе (0,6-0,7)*R принимаем равной 0,1

а – численный коэффициент зависящий от материала лопасти, принимается равным для стали 0,065

Вывод: условие достаточной прочности выполняется

Расчет элементов валопровода и проверка его на прочность

Спроектируем валопровод для передачи мощности от реверс - редуктора ГД к гребному винту согласно требованиям РРР. По чертежу МКО т/х определим схему валопровода (все размеры в мм):

Рис. 1. Схема передачи вращающего момента от ГД к винту

1 - ступица винта, 2 - гребной вал, 3 - кронштейн, 4 - корпус судна, 5 - дейдвудное устройство, 6 - соединительный фланец, 7 - упорный вал, 8 - упорный подшипник, 9 - фланец реверс - редуктора.

Валопровод является важнейшим элементом СЭУ. От правильно выбранных его характеристик во многом зависит надежность работы СЭУ.

При эксплуатации валопровод подвержен воздействию различных нагрузок, вызывающих сложные напряжения и деформации, в его элементах.

Упорный подшипник выбирают по упору винта. Приблизительно упор гребного винта определяю по формуле:

=62,79, кН

Где:Ne = 485- мощность одного двигателя, кВт;

V = 5,61 - скорость судна, м/с;

  η = 0,67 - пропульсивный КПД.

В соответствии с данными судна-прототипа и полученным значением упора гребного винта выбираем упорный подшипник скольжения. Основной его особенностью является наличие диска в средней части упорного вала. Упор передается на диск через несколько одинаковых упорных подушек переднего и заднего хода, расположенных по обеим его сторонам. В корпус подшипника заливается дизельное масло.

Во время вращения вала и диска упорные подушки оказываются по отношению к плоскости диска под небольшим углом. При этом образуется масляный зазор размером 0,2—0,3 мм. Масло проникает в зазор между диском и подушками и обеспечивает жидкостное трение. Благодаря этому подшипник может воспринимать удельные давления до 28∙105 н/м2, т. е. в 7 раз больше многодисковых. Температура масла в подшипнике не должна превышать 70°С, что контролируется дистанционным термометром.

Упорный подшипник скольжения:

а — вид   подшипника   перпендикулярно   оси   вала;    б — условное   расположение   упорных   подушек по отношению к плоскости упорного диска; 1 — змеевик охлаждения; 2 — упорные подушки; 3 — опора  подушки;   4 — упорный   диск.

Условная вязкость масла рекомендуется не ниже 6° С при Т=50°С. Масло подается из циркуляционной смазочной системы давлением (O,2 - O,5) 105 н/м2. Оно охлаждается за счет циркуляции воды наружного контура, проходящей через змеевик корпуса подшипника. Температура воды на выходе из змеевика не должна быть выше 30°С. Подушки выполняют правого и левого исполнения.

Подшипник снабжается манометром для определения давления масла в корпусе, салуном в верхней части для удаления паров масла, дистанционным термометром и т. д.

Отраслевой нормалью ОН-9-89-64 предусматривается два типа упорных подшипников скольжения: тип. I — для валов диаметром от 100 до 220 мм и тип II — для валов диаметром от 220 до 400 мм.

Упорный подшипник скольжения.

Упорный одногребенчатый подшипник состоит из корпуса 7 и крышки 3. По концам подшипник имеет приливы 2 для опорных вкладышей, воспринимающих радиальные нагрузки упорного вала 1. Вместе с валом 1 изготовлен гребень 4, который воспринимает упор винта и передает его через сегменты 5 скобам 6, вставленным в корпус подшипника   и  зафиксированным  от  проворачивания. Упорные сегменты 5 со стороны гребня имеют баббитовую наплавку и упираются в скобы через закаленные центры 9. Нижняя часть подшипника заполняется смазочным маслом, которое охлаждается водой, прокачиваемой по змеевику 8.

При вращении упорного вала, например, на передний ход смазочное масло увлекается в полость между гребнем 4 и сегментом 5, образуя масляный клин а. Под воздействием гидродинамического  давления   и  силы реакции сегмент поворачивается на некоторый угол по отношению к гребню упорного вала. Угол наклона сегмента зависит от частоты вращения гребня и составляет 10—20°. Благодаря наличию масляного клина а предотвращается соприкосновение гребня с поверхностью сегментов и при смещении точки приложения силы реакции относительно центра обеспечивается самоустановка сегментов в зависимости от угловой скорости упорного вала.

По правилам Регистра наименьший диаметр гребного вала определяется по формуле:

, 146,05 мм;

где: NВ = 485 кВт – расчетная мощность на гребном валу;

n = 345 об/мин – расчетная частота вращения гребного вала;

Rтв = 540 МПа – временное сопротивление материала;

k = 160 – коэффициент для гребных валов;

CEW = 1,00  – коэффициент усиления.

С учетом ремонтной оболочки диаметр гребного вала можно принять равным 150 мм.

Принимаем материал гребного вала Сталь 35 категории прочности КМ28А, временное сопротивление материала - Rтв = 540 МПа.

По правилам Регистра наименьший диаметр упорного вала в районе  гребня определяется по формуле:

129,79, мм;

где: NВ = 485 кВт – расчетная мощность на упорном валу.

n = 345 об/мин – расчетная частота вращения упорного вала.

Rтв = 540 МПа – временное сопротивление материала;

k = 142 – коэффициент для упорных валов;

CEW = 1,00 – коэффициент усиления.

С учетом ремонтной оболочки диаметр упорного вала можно принять равным 130 мм.

Принимаем материал гребного вала Сталь 35 категории прочности КМ28А, временное сопротивление материала - Rтв = 540 МПа.

Проверочный расчет валопровода на прочность

Определим эквивалентные приведенные напряжения и расчетные запасы прочности по отношению к пределу текучести.

Общее расчетное напряжение:

где

где: о – наибольшее нормальное напряжение в гребном валу;

 сж – напряжение от сжатия;

 и – напряжение от изгиба;

 к – напряжение кручения;

При проверке прочности  промежуточного вала рассчитывают пролет, имеющий наибольшую длину между центрами опорных подшипников. Вал рассматривают как балку, свободно лежащую на двух опорах. Принимается, что вал расточек и утолщений не имеет.

Расчетная схема (рис. 2) представляет участок вала между опорами в дейдвудной трубе (В) и консоли от стойки (А), на которой навешен гребной винт (все размеры в мм):

Рис. 2. Схема сил, действующих на гребной вал

Рис. 2. Схема расчетного участка гребного вала

Примечание: сосредоточенной силы (фланцевого соединения) Go нет (Go=0).

Напряжение кручения:

=18,01 кПа

Где: : Nе = 485 кВт – расчетная мощность на промежуточном валу.

n = 345 об/мин – расчетная частота вращения промежуточного вала

dг = 0,15 м - диаметр гребного вала

Напряжение сжатия  =3,55 кПа

dг = 0,15 м - диаметр гребного вала

Р = 62,79 кН - упор гребного винта

Напряжение изгиба  =3,47 кПа

=1,15 кНм - Максимальный изгибающий момент

=0,33134 м3 - Момент сопротивления изгибу

Максимальный изгибающий момент

=1,15 кНм

=3,01 кН/м - сосредоточенная сила от винта

Dв =1,6 м – диаметр винта

=0,5 - дисковое отношение винта.

L2=0,6 м – см. рис. 2.

L0=0,3 м – см. рис. 2.

Интенсивность нагрузки вала от собственной массы

=1,36 кН/м

dг = 0,15 м - диаметр гребного вала

- масса единицы объема

= 7720 – плотность стали, кг/м3,

g =9,81 Н/кг.

Момент сопротивления изгибу

    =0,33134 м3

dг = 0,15 м - диаметр гребного вала

Общее расчетное напряжение

=31,98 кПа

где:= 7,02 кПа – наибольшее нормальное напряжение в гребном валу;

 сж = 3,55 кПа – напряжение от сжатия;

 и = 3,47 кПа – напряжение от изгиба;

 к =18,01 кПа– напряжение кручения;

Запас прочности по отношению к пределу текучести вала

Условие прочности гребного вала выполнено.

    

Определение критической частоты вращения валопровода

Критическую частоту вращения гребного вала определяем по методу Бриннеля. Валопровод заменяем на двухопорную балку со свешивающимся концом.

Гребной винт на консоли на расстоянии L2=0,6м от центра опоры в подшипнике кронштейна. Остальная часть вала до опорного дейдвудного подшипника имеет длину L1=4м.

Предполагаем, что каждый из пролетов  и  балки несет равномерно распределенную нагрузку, но с разными  интенсивностями   и , при этом , что соответствует действительности.

Рис.2. Схема нагрузок, которые испытывает участок гребного вала.

Интенсивность нагрузки пролета вала:

кН/м

Критическую частоту вращения, при которой возникают поперечные колебания вала, подсчитывают по эмпирической формуле:

 

где:

- модуль упругости стали.  

Критическая частота вращения вала должна быть значительно больше номинального значения , при этом необходимый запас частоты вращения:

 

Условие выполнено.

Проверка вала на продольную устойчивость

 Проверку вала на продольную устойчивость производят при больших длинах пролетов между опорами и малым поперечном сечении вала.

Проверяю участок  валопровода  между дейдвудным подшипником и опорным подшипником. Проверка заключается в нахождении критической силы Pкр или критического напряжения и оценке запаса устойчивости. Валы судового валопровода лежат в подшипниках свободно. В таком случае проверяемый вал, находящийся в пролете,  рассматриваю как вращающийся стержень, свободно лежащий на двух шарнирных опорах и сжатый силой упора, создаваемой движителем.

При расчете допускаю следующие условия: осевая сжимающая сила приложена к центру вала и сечение вала по длине пролета не меняется.

Рис.4. Схема сил, продольно действующих на больший участок гребного вала.

Т.к. валопровод лежит в подшипниках свободно, то пролет вала можно рассматривать, как вращающийся стержень, свободно лежащий на двух шарнирных опорах и сжатый силой упора винта.

Проверку вала на продольную устойчивость производят в зависимости от его гибкости

где: Lmax = L1 = 4м – длина наибольшего пролета вала, м

- радиус инерции сечения вала, м

J – момент инерции вала, =0,000022 м4

=0,018 - площадь сечения вала, м2

Валы, у которых < 80 называются жесткими, и расчет на продольную устойчивость не проводится.

Для гибких валов (  80) критическую силу определяют по формуле:

= 265 кН

где nmax = nном 1,03 = 370,8– максимальная частота вращения вала, 1/мин;

nном =360 - номинальная частота вращения вала, 1/мин;

nкр = 1094 – критическая частота вращения вала, 1/мин;

J – момент инерции вала, =0,000022 м4

Е=216*106 кПа – модуль упругости стали

При nmax > nкр множитель .

Коэффициент запаса продольной устойчивости

где Pmax = (1,251,30) Р = 1,3*Р=82 кН – максимальный упор гребного винта, кН.

Условие продольной устойчивости выполнено.

Определение производительности судовой котельной установки

Расход теплоты на отопление:

Qoт = 83800+42G =197200 кДж/кг,

где:G - грузоподъемность судна, т.;

Al - число членов экипажа;

А2 - число пассажиров.

        Расход теплоты на отопление, кДж/ч, определяется по формуле

Расход теплоты на санитарно-бытовые нужды:

Qс-б = А1(qВМ + qВП) = 49640 кДж/кг,

где: qВМ - удельный расход теплоты на приготовление горячей мытьевой воды:

-на грузовых судах  2500 кДж/челч;

qВП - удельный расход теплоты на приготовление кипяченной питьевой воды:

-на грузовых  судах 420 кДж/челч.

Расход теплоты на подогрев топлива, масла и другие технические нужды:               

Qпт. =0,14(Qoт+Qc-б) = 34557,6 кДж/кг,

Количество теплоты, которое можно получить при работе утилизационного котла:

Qог. =0,85NeCP(t1-t2)т = 561892 кДж/кг,

Где: Ne-эффективная мощность двигателя, кВт;

-qг – удельная масса газов, выходящих из дизеля, у четырёхтактных  qг=6 кг/кВтч;

-t1 – температура газов на входе в котел (принимаем на 10оС ниже температуры газов на выходе из дизеля);

-t2 – температура газов, уходящих из котла, приблизительно принимаем для водогрейного котла 215оС.

-т – 0,95 коэффициент потери теплоты в окружающую среду.

Для подсчета общего количества теплоты, потребной на судне, составляю таблицу:

Таблица 9.

Потребители теплоты

Максимальный расход теплоты Q, кДж/ч

Режимы работы судна

Ходовой

Стояночный

Коэф. загрузки Кз

Потребное кол. тепл. Qох, кДж/ч

Коэф. загрузки Кз

Потребное кол. тепл. Qос, кДж/ч

Отопление

197200

0,7

138040

0,6

118320

Санитарно-

-бытовые нужды

49640

0,7

34748

0,6

29784

Технические нужды

34557,6

0,7

24190

0,6

20735

ΣQox   =

196978

ΣQoс  =

168839

Количество теплоты, фактически потребляемой на судне на ходу и на стоянке:

кДж/ч.

кДж/ч.

где: Кс = 1,1 - коэффициент запаса;

Ко = 0,9 - коэффициенты одновременности на ходовом режиме;

Ко = 0,7 - коэффициенты одновременности на стоянке.

кДж/ч.

Устанавливать на судно паровые котлы нецелесообразно из-за отсутствия потребителей пара и маленькой потребности судна в тепле. Соответственно устанавливаем автономный водогрейный котёл и утилизационный водогрейный котёл с расчетной теплопроизводительностью.

Расчетная теплопроизводительность должна быть на 15÷25% выше максимальной потребности, чтобы можно было компенсировать снижение теплопроизводительности в процессе эксплуатации. Исходя из этого условия получаем:

ВЫВОД: По полученной теплопроизводительности и с учётом того, что на данном судне не имеются потребители пара выбирается автономный водогрейный котёл КОАВ – 68, полностью обеспечивающий потребление всех нужд судна в теплоте без работы утилизационного котла.

Автономный котёл КОАВ – 68 имеет следующие параметры:

1. Теплопроизводительность Q = 284000 кДж;/ч;

2. Рабочее давление рк  = 180 кПа;

3. Максимальная температура воды на выходе t = 85 0C;

4. Поверхность нагрева НК = 2,5 м2;

5. Расход топлива ВК = 8,2 кг/ч;

6. Масса котла с водой 540 кг;

7. Мощность, потребляемая котлом NК = 1 кВт;

8. Габариты L = 0,92 м,

                    B = 1,1 м,

                    H = 1,16 м.

Вывод: На ходовом режиме утилизационный котел удовлетворяет потребность в теплоте всех потребителей судна.

Утилизационный котёл ААУ-6,0 имеет следующие параметры:

  1.  Рабочее давление                            
  2.  Поверхность нагрева                      
  3.  Теплопроизводительность             
  4.  Масса котла с водой         770 кг;

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ И СОСТАВА СУДОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Судовая электростанция генерирует электроэнергию необходимых параметров и распространяет ее между судовыми потребителями в соответствии с режимами работы судна. Она должна обеспечивать снабжение электроэнергией всех потребителей на всех режимах работы судна и удовлетворять требования простоты, удобства обслуживания, высокой надежности при минимально возможной начальной стоимости, массе, габаритов и эксплуатационных затрат.

По назначению электростанции делятся:

Судовая электростанция (общесудового назначения) – снабжает электроэнергией все судовые потребители на всех основных режимах эксплуатации судна.

Аварийная электростанция- питает электроэнергией ограниченное число жизненно важных потребителей в случае выхода из строя судовой электростанции.

Основные потребители электроэнергии на судах подразделяются в следующие подгруппы:

- электродвигатели механизмов энергетической установки;

- электропривод механизмов судовых устройств;

- электродвигатели холодильных установок;

- навигационное оборудование, устройства судовождения, радио, связь;

- электрическое освещение;

- бытовые потребители;

- специальные потребители;    

Род тока, напряжение, частота применяемые в судовой электростанции:

Переменный ток напряжением 380 В или 220 В, частота 50Гц.

Определение потребной мощности судовой электростанции:

Потребную мощность судовой электростанции определяют табличным методом. Все потребители вносимые в таблицу подразделяются на следующие группы:

А - работающие постоянно

Б – работающие периодически

В- работающие эпизодически (кратковременно)

При выборе мощности судовой электростанции обычно не предусматривается одновременная работа всех потребителей категории В, так как в случае необходимости их питание может быть обеспечено отключением неответственных потребителей категории Б, некоторой перегрузкой ДГ (до 10% в течение часа), либо подключением резервных ДГ. Поэтому максимальная нагрузка судовой электростанции определяется как сумма максимальной длительной нагрузки потребителей категории А и Б плюс нагрузка от наиболее мощного потребителя категории В.

По результатам расчета наиболее нагруженным является маневренный режим. Нагрузка на нем составляет примерно 60 кВт. Из каталога дизель-генераторов выбираем:

  •  два дизель-генератора (один резервный) ДГА-100/750 мощностью 100 кВт каждый.

Дизель:

марка     6Ч 15/18:

мощность    110 кВт;

число цилиндров  6;

диаметр цилиндра  150 мм;

ход поршня      180 мм;

частота вращения  750 об/мин;

удельный расход топлива 0,220 кг/кВтч.

- валогенератор переменного тока A11b6 мощностью 55 кВт (привод от валопровода правого борта)

Определение запасов топлива, масла и воды

Запасы дизельного топлива

Для дизельных установок, в которых главные и вспомогательные двигатели, автономные котлы работают на дизельном топливе, запас его можно определить по формуле:

где: bе, be, b’’e – удельные расходы топлива, принимаемые в зависимости от нагрузки, соответственно главных и вспомогательных двигателей в ходовом режиме и на стоянке, кг/(кВт · ч);

      Neв, Neв – эффективная мощность вспомогательных двигателей соответственно в ходовом режиме и на стоянке, кВт;

       τХ – продолжительность ходового режима в автономном плавании;

      αХ = 0,6 – процент ходового времени;

     τЭ – продолжительность автономного плавания, ч τЭ=14*24=336ч;

     ВК – расход топлива вспомогательным котлом, кг/ч;

     τК – время работы вспомогательного котла.

ч

Расход топлива паровыми и водогрейными вспомогательными котлами вычисляется по формуле:

где: QK – теплопроизводительность котла, кДж/ч

      QPH = 41400 кДж/ч – удельная теплота сгорания;

      ηК = 0,76 – КПД котла.

кг/ч

Запасы масла

При расчёте запасов масла, принимаемых на судно, необходимо учитывать потери в смазочной системе, происходящие при работе главных двигателей и вспомогательных двигателей, а также смену масла в системе за период автономного плавания.

Общий запас масла определяется по формуле:

т

где: bм, bм – удельный эффективный расход циркуляционного масла главными и вспомогательными двигателями, кг/кВт · ч;

       αм = 2,7 – удельная масса масла в сточных цистернах или картерах двигателей, кг/(кВт · ч);

       ,  - количество смен масла в смазочных системах главных и вспомогательных двигателей;

       τХ – продолжительность ходового режима в автономном плавании;

       τЭ – продолжительность автономного плавания;

       τм = 800ч – срок службы масла ГД, 300 ч -  срок службы масла ДГ

Запасы воды

На речных судах запас пресной воды определяется её массой в системах охлаждения двигателей и вспомогательных котлов.

В начальной стадии проектирования запас технической воды можно подсчитать по формуле:

где: αВ = 0,04 – удельная масса общего запаса пресной технической воды, кг/кВт.

т.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМ СЭУ

Топливная система

Топливная система предназначена для приема, хранения, перекачки, очистки, подогрева и подачи топлива к главным и вспомогательным дизелям и вспомогательным котлам, а также для передачи его на берег или на другие суда.

Топливная система состоит как бы из трех, соединенных между собой:

- прием, хранение и перекачка;

- топливоподготовка;

- расходный топливный трубопровод.

Прием топлива на судно с берега или плавучих бункеровочных баз в цистерны основного запаса должен обеспечиваться с двух бортов закрытым способом. Число и диаметр отверстий для приема топлива на каждом борту зависит от мощности установки, автономности плавания судна и расположения топливных цистерн основного запаса.

Для приема топлива на судне имеется постоянный трубопровод, снабженный необходимой арматурой для подачи топлива во все цистерны основного запаса. Он заканчивается на главной палубе наливными втулками, снабженными крышкой и сеткой. Погрузочный шланг с бункеровочной базы закрепляется в наливной втулке замком.

Основной запас топлива размещают в отсеках, расположенных по бортам и в междудонном пространстве судна под машинными помещениями и грузовыми трюмами. Располагать его под котлами и жилыми помещениями запрещается. Топливные цистерны устанавливают на расстоянии не менее 600 мм от задней стенки котла и 450 мм от его корпуса.

Чтобы избежать перетекания топлива при бортовой качке из одного отсека в другой, отсеки разделяют продольными переборками на две или три цистерны, которые соединяют трубопроводом.

Все топливные цистерны оборудуются измерительными устройствами, вентиляционными воздушными и переливными трубами. Суммарная площадь сечения воздушных труб должна составлять не менее 1,25 площади сечения наполнительного трубопровода цистерны.

Переливные трубы устанавливают на расходных и расходно-отстойных цистернах и выводят в цистерну основного запаса топлива. Площадь сечения переливной трубы должна быть не менее 1,25 площади сечения наполнительного трубопровода цистерны.

Измерительные трубы, как правило, выводят на открытую палубу. По возможности они должны быть прямыми и не препятствовать замеру уровня топлива футштоком.

Подача топлива к потребителям производится из расходных цистерн.

Суммарную вместимость расходных цистерн для главных дизелей определяют из условия хранения не менее 12-часового расхода дизельного топлива:

Вместимость расходных цистерн для вспомогательных дизелей и автономного котла определяют из условия обеспечения их работы не менее 4 ч питается из расходной цистерны ГД.

Для сбора стоков топлива из поддонов расходных цистерн, фильтров, утечного топлива из форсунок и ТНВД дизелей служит сточная цистерна, вместимость которой по опытным данным составляет:

где: Nе - суммарная мощность главных и вспомогательных дизелей, кВт.

Для заполнения запасных и расходных цистерн, перекачивания топлива из одних отсеков в другие и выдачи его с судна используют топливоперекачивающие насосы, подача которых зависит от вместимости цистерны и определяется по выражению:

где: Vц - вместимость цистерны, м3;

ц - время заполнения цистерны, час.

В качестве топливоперекачивающих применяют объемные насосы.

Мощность насоса определяют по формуле:   

Рн = 0,25 - 0,5 МПа - давление насоса.

Электродвигатель штатного насоса имеет мощность 1,7 кВт.

Производительность сепаратора определяют из условия очистки суточного расхода топлива за 8-12 часов (принимаем 10 часов) для главных и вспомогательных дизелей. Для котла топливо не сепарируется.

Qтс = 24* [iгд be Neг + i’вд b’e N’eв] * 10-3 / (10*т) =

24*[2*193*485+2*220*100]*10-3 / (10*830) = 0,70 м3

Масляная система

Данная система предназначена для приема, хранения, очистки и подачи масла к потребителям. В СЭУ масло используется для смазки трущихся деталей главных и вспомогательных механизмов, а также для отвода теплоты, выделяющейся при трении; для охлаждения поршней ДВС; в качестве рабочей жидкости гидромуфт гидротрансформаторов, объемного гидропривода судовых механизмов и в элементах гидравлических систем автоматики.

В судовую часть системы смазки входят запасные, расходные и отстойные цистерны, насосы, фильтры, сепараторы, подогреватели и трубопроводы, расположенные вне дизеля.

Масло для системы смазки подается с береговых или бункеровочных баз по гибкому шлангу в запасные цистерны. Запасные цистерны изготовляют вкладными и размещают в МО вдоль бортов или переборок. Из запасных цистерн масло маслоперекачивающим насосом подается в расходную цистерну, откуда в маслосборник или в картер дизеля. При смене масла в дизеле оно спускается в сточную цистерну.

Масло из запасных цистерн в маслосборники и из последних в сливную цистерну перекачивают резервным насосом с ручным приводом.

Расходные масляные цистерны устанавливают на крупных речных судах и часто их совмещают с цистернами сепарированного масла. Расходные цистерны на крупных морских судах обслуживают только вспомогательные дизели. Смазочная система главных двигателей заполняется маслом непосредственно из цистерн основного запаса.

К оборудованию и расположению масляных цистерн предъявляются такие же требования, как и к топливным цистернам. Все масляные цистерны снабжают воздушными, переливными трубами и измерительными устройствами.

Применяемые на судах консистентные смазки и другие масла в небольших количествах хранятся в переносной таре.

Вместимость расходных цистерн зависит от вместимости смазочной системы и принимается

Vр.м. = (1,1 - 1,5) Vсм, м = 1.25*1,18 = 1,475 м3

Суммарную вместимость цистерн отработавшего масла за период автономного плавания:

где: Vмсг, Vмсв - вместимость каждого маслосборника или картера работающих главных и вспомогательных дизелей, м3.

х - продолжительность ходового режима в автономном плавании; ч.

м - срок службы масла.

При хм и эм их отношение в данной формуле принимают равным единице.

Вместимость маслосборника:

=1,45*5 / 30=0,24 м3

=0,24 / 485 = 0,00052 м3/кВт

К’м – коэффициент, учитывающий «мертвый» запас масла, увеличение объема масла при нагревании, а также свободный объем.

Qнц – подача одного маслоциркуляционного насоса, м3/ч

=

=1,3*2,25*0,0012*485*42700/(2*889*10)=6,0 м3/ч

Qнр=42700 кДж/кг

Ре=485 кВт

К’’м = 1.3 – к-т запаса по подаче

tм=10 С – разность температур масла на выходе из дизеля и на входе.

м = 0,889 т/м3 – плотность масла

м - удельная масса масла в сточных цистернах или картерах двигателей,  = 2,25 кг/кВт;

be = 1,2 г/кВтч

Производительность сепаратора: =

= 2*0,24/10 = 0,048 м3/ч * кол-во двигателей = 0,1 м3/ч.

tc=10 – время работы сепаратора, часов в сутки

m = 2 – кратность очистки масла

Система охлаждения

Основным назначением системы охлаждения является отвод теплоты через водяной охладитель от воды  внутреннего контура системы охлаждения дизеля.

Данная система предназначена также для отвода теплоты от передач, компрессоров, опорных и упорных подшипников линии валопровода, дейдвудных подшипников, если они имеют смазку водой, и других механизмов.

Прием забортной воды должен производиться не  меньше, чем от двух кингстонов-днищевого и бортового, расположенных в МО и соединенных между собой.

На приемных магистралях охлаждающей забортной воды следует устанавливать фильтры, производящие ее очистку без прекращения работы охлаждающих насосов

В системе охлаждения используют центробежные насосы, навешенные на дизель (внешнего контура) или автономные с электроприводом.

Подачу насоса внешнего контура определяют, исходя из условия обеспечения отвода теплоты от воды внутреннего контура, циркуляционной  смазочной системы, компрессора, подшипников валопровода и др.:     

где: К’в = 1,4 - 1,5 - коэффициент запаса, учитывающий дополнительный расход забортной воды на охлаждение компрессоров, подшипников и др.;

С3 = 3,98 кДж/кг К - теплоемкость забортной воды;

= 1,02 т/м3; - плотность забортной воды;

tз.в. = 15-25 С - разность температур воды.

т.в. - доля теплоты, отводимая водой внутреннего контура;

т.м. - доля теплоты, отводимая масло.

Рабочее давление Рн обычно - составляет 0,2 МПа

Мощность, потребляемую насосом определяют по формуле:

где: К3 = 1,3  

Для облегчения пуска дизелей в холодное время года их прогревают путем подогрева воды внутреннего контура в специальном подогревателе с одновременной циркуляцией воды в системе охлаждения, обеспечиваемой резервным насосом.

Резервное охлаждение – пожарный насос НЦВ-63/80 (2 шт, Q=50 м3/ч, Н=65 м) и балластный насос НЦВС-160/30А (2 шт, Q=160 м3/ч, Н=30 м).

Тепловой расчет

Главного двигателя

Цель теплового расчета – определение параметров рабочего цикла дизеля, экономических показателей и основных размеров двигателя. Расчет производится для режима работы дизеля, соответствующего номинальной мощности и оборотам.

  1.  Методика теплового расчета дизеля

Давление в конце наполнения

,кПа

Средняя скорость воздушного потока во впускном клапане

, м/с

где: ,,к=1,4

Температура в конце наполнения

где:

где:

Степень повышения давления в компрессоре

Коэффициент остаточных газов

Коэффициент наполнения

 

где:

-коэффициент учитывающий увеличение теплоемкости остаточных газов по сравнению с теплоемкостью свежего заряда. для двигателя с наддувом.

Коэффициент очистки

  1.  Свойства рабочего тела в характерных точках цикла

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива

кмоль/кг

где: С=0,87;H=0,126;O=0,004:S=0,003

Количество воздуха поступившее в цилиндр для полного сгорания 1кг топлива

где для объемного смесеобразования

кмоль/кг

Химический коэффициент молекулярного изменения

Действительный коэффициент молекулярного изменения

Удельные молярные теплоемкости компонентов рабочего тела

Сухого атмосферного воздуха, азота и кислорода

Диоксида углерода

Водяного пара

Диоксида серы

  1.  На такте сжатия

Молярная доля “Чистых” продуктов сгорания в составе рабочего тела

Доля воздуха

Количество “чистых”  продуктов сгорания 1 кг. Топлива

Состав “чистых” продуктов сгорания

Доля  

Доля водяных паров

Доля азота

Молярная теплоемкость рабочего тела в конце такта сжатия

=

1.4На такте расширения

Молярная доля “чистых” продуктов сгорания в составе рабочего тела

где х=1 – отношение массы сгоревшего топлива к массе цикловой подачи

Доля воздуха

Молярная теплоемкость рабочего тела в точке Z расчетного цикла

Показатель политропы сжатия (определяем методом последовательных приближений)

где:- универсальная газовая постоянная

Давление конца сжатия

Температура конца сжатия

Температура в точке Z рабочего цикла

где

Температура в точке y

Давление в точке y

Степень предварительного расширения

Степень последующего расширения

Показатель политропы расширения

Параметры расчетного цикла в конце расширения

где

Индикаторный КПД

где

Эффективный КПД

Удельный индикаторный расход топлива

Удельный эффективный расход топлива

Диаметр цилиндра

где: к=2 для 4-хтактных ДВС

 

Ход поршня

Средняя скорость поршня

СПЕЦИАЛЬНЫЙ ВОПРОС

Уравновешивание двигателей

Причины неуравновешенности. Понятие неуравновешенности поршневых двигателей связывается с действием в них циклически меняющихся сил и их моментов, вызывающих вибрацию, как самого двигателя, так и его фундамента и корпуса судна. К числу циклически меняющихся сил двигателя относятся силы действия газов в цилиндрах Рг и силы инерции движущихся масс Pj. Силы Рг, будучи направленными вверх и вниз, в пределах каждого цилиндра взаимно уравновешиваются (рис. 7.6, а), за пределы остова двигателя не передаются и поэтому не могут служить причиной его неуравновешенности.

Единственными силами, которые вызывают неуравновешенность и обусловленные ею вибрации, являются силы инерции и создаваемые ими моменты.

Силы инерции. Подразделяют эти силы на силы инерции поступательно движущихся масс, к которым относится поршень, шток и часть шатуна, и центробежные силы, создаваемые вращающимися массами. Силы инерции в одноцилиндровом двигателе являются свободными и могут быть причиной вибрации.

Сила инерции поступательно движущихся масс описывает-
ся формулой:   
Рj = - тn Rco2 ( cos а + Xcos2a)     (7.6).

Ввиду сложности закона ее изменения она
может быть условно разделена на две составляющие:
Pj = Pj, + Pju.me:
Pji = mijRco2cos а = Pjcos а, (7.17)

подчиняющаяся закону косинуса угла поворота кривошипа, называется силой инерции первого порядка;

Pjn = m„Rco2X cos2a = Pucos2a, (7.18)

подчиняющаяся закону косинуса удвоенного угла поворота кривошипа 2а, называется силой инерции второго порядка.

Сила иерции 2 прядка

град.п.к.в.

Рис 1. Характер изменения сил инерции первого и второго порядков

Силы Рл и Pjn действуют в направлении движения поступательно движущихся масс -вдоль оси цилиндра, причем сила Рл 1 в 2-5 раз меньше силы Рп, так как входящее в ее выражение X = 1/2,2 - 1/5. Обе силы приложены к центру головного соединения (точка С на рис. 2, а) и при вращении кривошипа непрерывно меняют свои значения и знак, но при всех углах поворота кривошипа остаются в плоскости оси цилиндра (рис. 1).

Внешнее воздействие сил инерции I и II порядков - они стремятся оторвать двигатель от фундамента, когда направлены вверх, и прижать к фундаменту, когда направлены вниз. Частота действия сил и вызываемых ими колебаний будет кратна соответственно (сои 2 со, где со - угловая скорость).

Центробежная сила инерции, создающаяся при вращении

(7.19)

коленчатого вала, Рц = mBPRco

Эта сила постоянна по значению и направлена по радиусу кривошипа от центра кривошипного соединения к периферии. Масса вращающихся частей, как и поступательно движущихся, отнесенная к площади поршня, кг/м2,

МШВр+ мм + мщ

где Мшвр- масса вращающейся части шатуна, кг;

Мм - GM /g - масса кривошипной шейки, кг; Мш - неуравновешенная масса двух щек, ориентировочно равная половине их массы, кг.

Центробежная сила инерции приложена к центру кривошипного соединения (см. рис.2, а). Перенесем ее по линии действия в центр О коленчатого вала и в масштабе чертежа представим в виде радиуса-вектора Рц. При вращении вала вектор

Рц, лежащий в плоскости кривошипа, будет также вращаться, каждый раз занимая новое положение, соответствующее углу а, отсчитываемому от ВМТ. Иначе говоря, центробежная сила вращается вместе с валом, непрерывно меняя направление своего действия.

Внешнее воздействие центробежной силы инерции - в зависимости от положения кривошипа она стремится сместить двигатель с фундамента в плоскостях, совпадающих в каждый момент с плоскостью кривошипа и проходящих через ось коленчатого вала.

Моменты сил инерции. Природу возникновения и действия моментов сил инерции разберем на примере центробежной силы одноцилиндрового двигателя, пространственная схема коленчатого вала которого приведена на рис. 2, б.

Допустим, что в рассматриваемый момент времени кривошип отклонился от ВМТ на угол а и находится в плоскости V. Тогда возникающая в нем центробежная сила инерции Рц также лежит в этой плоскости и, будучи приложенной в точке О; находится на расстоянии l1 от плоскости S, проходящей через центр тяжести двигателя.

Известно, что всякую силу Р, не нарушая ее действия, можно перенести параллельно самой себе в любую точку О, присоединив при этом пару с моментом, равным моменту силы Р относительно точки О1. Воспользовавшись этим правилом, приведем силу Рм к центру 0S (Рис 2-б), являющемуся точкой пересечения оси вала с плоскостью центра тяжести S.

После приведения имеем: силу Рц, приложенную к центру О и стремящуюся оторвать двигатель от фундамента в плоскости V; пару сил Рц и Р"ц, создающую на плече 11  момент Мц, действующий в той же плоскости V и стремящийся опрокинуть двигатель относительно его центра тяжести в направлении по часовой стрелке.

Полученный момент Мц = PJt U = т цЯ со'       (7.20) называется моментом центробежной силы; значение и направление его определяются как самой силой, так и положением плоскости центра тяжести двигателя относительно оси цилиндра.

Момент центробежной силы Мц как и сама сила Рц при вращении вала остаются неизменными и каждый раз, действуя в плоскости колена, вращаются вместе с ним с угловой скоростью со.

Аналогично могут быть получены моменты сил инерции
первого порядка
Mi = Pj\U = mnRco2cosa 1} (7.21)

и второго порядкаМц = Pjuh = mnRco2k cos 2 a //.      (7.22)

Поскольку силы Pji и Pjn действуют в вертикальной плоскости (плоскости движения поршня), то и вызываемые ими моменты Mi и Мц действуют лишь в этой плоскости вне зависимости от положения кривошипа.

Внешнее воздействие моменте в:

центробежных сил - опрокинуть двигатель относительно его центра тяжести в плоскостях, проходящих через плоскость кривошипа и вращающихся вместе с ним;

сил инерции lull порядков - опрокинуть двигатель относительно его центра тяжести в вертикальной плоскости, проходящей через оси цилиндров.

Внешняя и внутренняя неуравновешенность многоцилиндрового дизеля. В пределах одного цилиндра возникают и действуют: центробежная сила инерции вращающихся масс Рц, сила инерции поступательно движущихся масс первого порядка Pji, сила инерции поступательно движущихся масс второго порядка Рщ, момент центробежной силы Мт моменты сил первого и второго порядков М/ и Мц.

Силы и моменты в многоцилиндровом двигателе возникают и действуют в каждом цилиндре, и их суммарный эффект для двигателя в целом может быть получен путем нахождения векторных сумм.

Если результаты суммирования оказываются равными нулю, то это свидетельствует о полной внешней уравновешенности двигателя.

Нулевые значения векторных сумм могут быть получены, если одноименные силы, действующие во всех цилиндрах, и моменты сил, замыкаясь внутри остова двигателя, компенсируют друг друга. Это означает, что внешнее воздействие результирующих векторов сил и моментов в данном случае отсутствует, т. е. на фундамент и корпус судна они не передаются.

Если же векторы сил или моментов при сложении компенсируются лишь частично или совсем не компенсируются, то результирующие их векторы (суммы) будут выходить за пределы остова двигателя и оказывать внешнее воздействие в виде переменной периодически меняющейся нагрузки на фундамент и конструкции корпуса судна. В этом случае двигатель считается внешне неуравновешенным. Поскольку геометрическая сумма векторов зависит от их количества, размеров и взаимного расположения, то внешняя неуравновешенность многоцилиндрового двигателя в общем случае определяется числом цилиндров и взаимным расположением кривошипов (углом заклинивания и порядком работы цилиндров).

Помимо внешнего воздействия сил инерции и их моментов, последние, действуя внутри остова двигателя, нагружают и деформируют его конструкции. Центробежные силы, действуя в плоскости колена вала, а силы инерции I и II порядков - в плоскости осей цилиндров, нагружают коленчатый вал и подшипники и передаются фундаментной раме. Одновременно вал нагружается моментами Мц, Mi и Мц, которые стремятся изогнуть вал в плоскостях их

действия; деформация вала воспринимается подшипниками (особенно центральными, испытывающими наибольшую нагрузку) и фундаментной рамой, в которой они расположены. В итоге в фундаментной раме, как и на валу, под действием моментов сил инерции возникают напряжения изгиба и деформации. Отмеченное действие сил инерции внутри остова двигателя определяет внутреннюю неуравновешенность двигателя.

Заметим, что независимо от степени и характера внешней неуравновешенности двигателя внутренне он всегда остается неуравновешенным.

Из формул (7.17)—(7.19) видно, что чем больше частота вращения вала и больше масса движущихся частей, тем больше силы инерции и больше сказывается их воздействие на остов самого двигателя (внутренняя неуравновешенность) и его фундамент (внешняя неуравновешенность).

Методы уравновешивания. Внешняя неуравновешенность двигателя, особенно если неуравновешенные силы и моменты значительны, может вызывать последствия, связанные с вибрацией как самого двигателя, так и соединенных с ним конструкций корпуса судна. Поэтому в отдельных случаях для уменьшения вибрации прибегают к уравновешиванию возникающих в двигателе сил и моментов.

Уравновешивание центробежных сил осуществляется путем установки на щеках кривошипов противовесов (рис.3). При вращении в кривошипе одного цилиндра возникает центробежная сила Рц, лежащая в плоскости кривошипа, Ри = тВР Rco2, где тВР - масса неуравновешенной части кривошипа (кривошипная шейка и часть массы щек) и ориентировочно равна 0,6 массы шатуна,

участвующей во вращательном движении, кг; R - радиус кривошипа, м.

Сила Рц может быть уравновешена двумя противовесами, укрепленными на щеках кривошипа. Они развивают центробежную силу 2ЄР~ Рц. Тогда можно записать тВр = 2тцрЯсо - 2 тПРрсо2 или при равенстве угловых скоростей масс двигателя и противовесов тВР Rco2 = 2тцр р, где т„р - масса одного противовеса, кг; р - радиус инерции противовеса, равный расстоянию от его центра тяжести до оси вращения, м.

При наличии в системе неуравновешенного момента имеются две возможности его погасить: первая приводит к уравновешиванию центробежных сил в пределах каждого цилиндра, вторая - к уравновешиванию свободного момента системы парой противовесов, развивающих равный, но противоположный по знаку момент. Расстояние между этими противовесами желательно выбирать максимально большим, с тем, чтобы по возможности уменьшить их массу.

Иногда прибегают к установке противовеса для разгрузки рамовых подшипников. В этом случае противовесы часто навешивают на щеки под углом к их оси. Уравновешивание сил инерции I и II порядков, возникающих от поступательно движущихся масс цилиндра, невозможно осуществить с помощью противовесов, установленных на щеки вала, так как центробежная сила противовесов, находясь в плоскости колена, при вращении вала непрерывно меняет плоскость своего действия. Необходимо же иметь уравновешивающую силу только в вертикальной плоскости. Задача может быть решена, если использовать две массы, вращающиеся в разные стороны (рис. 7.10). Эти массы заклинены на дополнительных валах таким образом, что создаваемые при их вращении вертикальные составляющие Рцв центробежных сил складываются и дают составляющую 2Рцв - Pj i, но противоположно направленную, которая и уравновешивает силу Pji первого порядка. Горизонтальные составляющие Рцг взаимно уничтожают друг друга. Таким образом можно уравновесить и силу инерции 2-го порядка, но для этого необходимо, чтобы противовесы вращались в противоположные стороны с удвоенной угловой скоростью 2со.

Изложенный метод известен под наименованием «Ланче-стер Балансир».

Уравновешивая силы, можно подобным образом уравновесить и создаваемые ими моменты Mi и Мц. В современных длинноходовых двигателях величины R и L возросли примерно в 1,8 раза, что не отразиться на росте сил инерции и вызываемых ими моментов. Этим объясняется, что в крейцкопфных двигателях более ранних конструкций метод «Ланчестер Балансир» не находил применения, а использовался исключительно в высоко- и среднеоборотных двигателях, для которых характерно наличие больших сил инерции в силу высоких оборотов, то с появлением длинноходовых конструкций его стали применять и в них.

АВТОМАТИКА

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЗАШИТЫ И ПУСКА ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ДИЗЕЛЬ – ГЕНЕРАТОРА.

Комплексная автоматизация силовых установок судов позволяет:

1) отказаться от несения постоянных вахт в машинных отделениях судов;

2) организовать работу команд по совмещенным профессиям;

3) сократить штат команды и. в связи с этим, снизить затраты на содержание судна;

4) облегчить условия работы судовых команд и повысить производительность их труда;

5) обеспечить надежную безаварийную работу механизмов;

6) повысить уровень технической эксплуатации и, в связи с этим, удлинить межремонтный период и срок службы механизмов.

Современные силовые установки речных судов, особенно мощных толкачей и крупных грузовых и грузопассажирских теплоходов, очень насыщены механизмами, имеют повышенную энерговооруженность и развитую сеть трубопроводов и электрических сетей, расположенных в различных частях судна.

Поэтому объем автоматизации каждого судна должен определяться анализом трудовых затрат команды на выполнение отдельных работ при обслуживании механизмов и сопоставлением экономической эффективности различных вариантов автоматизации силовых установок.

Из общего баланса времени на профилактические и ремонтные работы затрачивается от 12,5 до 48%, из которых 35-40% расходуется на стоянках в начальных, конечных и промежуточных пунктах.

В зависимости от типа силовой установки и ее оснащенности автоматикой на обслуживание и наблюдение, а также на маневровые операции расходуется 39—58,5% общего времени (большие значения относятся к неавтоматизированным установкам).

На всех судах установки имеют большой резерв времени, доходящий до 42%. Этот резерв создается главным образом из-за незагруженности помощников электромехаников и электриков, особенно на пассажирских судах.

Наблюдения за работой судовых команд подтвердили, что при комплексной автоматизации силовых установок можно сократить трудовые затраты по следующим видам работ:

1) обслуживанию механизмов—на 60%;

2) наблюдению за работой установки—на 80%;

3) маневровым операциям—на 100%. Кроме того, при наличии автоматизированных установок необходимый для команды резерв времени может быть сокращен до 10—12%. Трудовые затраты на другие виды работ практически не изменятся. Таким образом, при комплексной автоматизации силовых установок различных типов речных судов трудовые затраты машинной команды сокращаются на 40—60%. Это позволяет на транспортных речных судах широко практиковать совмещение профессий судоводителей-механиков, а на судах. мощностью до 1200—1400 л. с. при уровне автоматизации, существующем в настоящее время, полностью отказаться от несения | вахт в машинном отделении. Затраты на комплексную автоматизацию буксирных (толкачей) и грузовых судов окупаются в

течение 2—3 лет.

Совмещение профессий судоводителей и механиков на крупных пассажирских судах в настоящее время затруднено, так как при сложности штурманского и машинного оборудования одному лицу трудно освоить несколько профессий. Кроме того, на пассажирских судах в обязанности палубного и машинного персонала входит также обслуживание пассажиров, выполнение грузовых и других работ. Поэтому на крупных пассажирских судах в настоящее время целесообразно практиковать совмещение профессий только среди машинного персонала (механики и электромеханики, мотористы, слесари и электрики).

Расчеты показывают, что капитальные затраты на частичную комплексную автоматизацию силовых установок крупных пассажирских судов окупаются в течение 3—5 лет.

Требования к объему комплексной автоматизации силовых установок

Рассмотрим влияние автоматизации отдельных механизмов

на трудовые затраты. Система дистанционного автоматического управления (ДАУ)

главными двигателями позволяет сократить не только трудовые затраты по маневровым операциям (около 600—700 час в навигацию), но и снизить необходимый резерв времени (около1000—1500 час), связанный с ожиданием маневров и присутствием обслуживающего персонала у поста управления главными двигателями. Кроме того, оборудование главных двигателей системой дистанционного автоматического управления ускоряет выполнение операций при управлении судном и снижает аварийность.

Значительно снижаются трудовые затраты (до 70%) по обслуживанию и наблюдению за дизель генераторами при оборудовании их терморегуляторами и автоматической сигнализацией.

Автоматизация работы валогенераторов и дизель - генераторов позволяет полностью отказаться от наблюдения за их работой, что приведет к экономии трудовых затрат до 1000 час за навигацию.

Автоматизация работы утилизационных и вспомогательных котлов на толкачах и грузовых судах снижает трудовые затраты на 600—800 час в навигацию.

На пассажирских и других судах, где полностью используется теплопроизводительность утилизационных котлов, автоматизировать работу последних нецелесообразно, так как это не приводит к экономии трудовых затрат.

Автоматизация работы насоса по заполнению топливом расходных цистерн позволяет экономить за навигацию 300 час. Обслуживание неавтоматизированных компрессоров не требует больших затрат времени, и поэтому автоматизация их работы к заметной экономии трудовых затрат не приведет. Однако на судах, где отсутствуют постоянные вахты в машинных отделениях, необходимо автоматизировать работу компрессоров.

При автоматизации всех непрерывно действующих судовых систем (санитарной, горячей и холодной воды, рефрижераторной, отопительной и кондиционирования воздуха на пассажирских судах) отпадает необходимость в наблюдении за их работой и значительно улучшается обслуживание всех потребителей. Поэтому автоматизация их является целесообразной.

Автоматизация фекальной системы сводится к оборудованию ее сигнализацией, предупреждающей о заполнении цистерн.

На обслуживание периодически действующих общесудовых систем (балластная, осушительная и др.) требуется немного времени, и поэтому автоматизировать их работу нецелесообразно.

В соответствии с изложенным в составе комплексной автоматизации силовых установок транспортных речных судов рекомендуется предусматривать:

                                         По главным дизелям

1. Автоматическое дистанционное управление из рулевой рубки судна и с крыльев мостика; на малых судах с реверс-редукторной передачей допускается неавтоматическое дистанционное управление (ДУ).

   2. Автоматическое поддержание заданного температурного режима в        системах охлаждения и смазки при различных нагрузках.

3. Автоматическое включение и выключение навешенных на дизели компрессоров при соответствующих минимальных и максимальных давлениях воздуха в пусковых баллонах.

4. Дистанционный либо автоматический пуск маслопрокачивающего насоса (с независимым приводом), автоматическая остановка его после пуска дизеля и установление необходимого давления в системе смазки.

5. Дистанционный либо автоматический пуск (в составе дистанционного автоматического управления) не навешенных на дизели циркуляционных насосов систем смазки и охлаждении перед пуском дизеля.

6. Аварийная автоматическая сигнализация, предупреждающая о недопустимом повышении температур отработавших газов, .воды и смазки, а также чрезмерном понижении давлений в системах смазки и охлаждения.

7. Автоматическая защита, предусматривающая снижение числа оборотов или остановку дизеля при недопустимом повышении чисел оборотов и дополнительно у быстроходных дизелей при недопустимом понижении давления в системе смазки.

8. Автоматическое включение электропитания системы сигнализации и защиты после пуска дизеля и выключение питания перед его остановкой.

                           По судовым электростанциям

1. Автоматический переход с работы валогенератора на дизель-генератор при понижении частоты или напряжения тока, без нарушения питания (за счет применения буферных аккумуляторных батарей) следующих потребителей: рулевого привода, дистанционного автоматического управления, сигнальных огней, рулевых указателей и электромашинных телеграфов, а также основных циркуляционных насосов главных двигателей, когда они на них не навешены и имеют независимый привод.

2. Дистанционный пуск и остановка дизель-генераторов.

3. Автоматическое включение (и отключение) на шины дизель-генератора и валогенератора; когда работает дизель-генератор, валогенератор (независимо от напряжения на его зажимах) отключается от шин.

4. Обеспечение устойчивой параллельной работы двух дизель-генераторов (там, где это необходимо).

5. Оборудование вспомогательных дизелей:

а) замкнутой системой охлаждения;

б) терморегуляторами, поддерживающими заданный температурный режим в системах охлаждения и смазки;

в) системой подогрева масла у одного из дизель-генераторов, обеспечивающей возможность быстрого приема нагрузки;

                                        Параметры контроля СЭУ.

Автоматический контроль за работой энергетической установки осуществляется путем непрерывного измерения ее основных параметров и подачи на пост управления световых и звуковых сигналов при отклонении этих параметров от заданных значении. Число контролируемых параметров зависит от типа установки и способов управления ею. При наличии ДАУ обслуживающий персонал не находится постоянно в машинном помещении, поэтому число контролируемых параметров значительно возрастает.

В зависимости от выполняемых функций автоматические системы сигнализации подразделяют по назначению на системы дистанционной индикации, исполнительные, предупредительные, аварийные и предупредительно-аварийные.

Системы дистанционной индикации служат для измерения параметров работы или определения состояния судовой техники и представляют собой измерительные приборы, указатели которых устанавливают на дистанционных  постах управления.

Системы исполнительной сигнализации оповещают обслуживающий персонал о выполнении   заданных команд управляющими устройствами, например об открытии или закрытии клапанов, включении или выключении тех или иных механизмов, наличии питания в цепи управления и т. п.

Системы предупредительной сигнализации предупреждают обслуживающий персонал об отклонении контролируемых параметров от допустимых значений.

Аварийные системы сигнализации извещают обслуживающий персонал о достижении контролируемыми параметрами предельных значений и срабатывании автоматической защиты. В отличие от систем сигнализации с разомкнутой структурной схемой (управляемый объект, чувствительный элемент, преобразовательный элемент и сигнальный прибор) устройства автоматической защиты являются замкнутыми, так как по назначению они должны изменять режим работы или выводить из действия тот или иной объект при его предаварийном состоянии.

Судовые энергетические установки оборудуют системами предупредительно-аварийной сигнализации с отключаемой защитой (СПАСЗО), т. е. действие автоматической защиты можно приостановить, хотя контролируемый параметр и достиг аварийного значения. Исключение составляет неотключаемая защита по скорости коленчатого вала дизеля. Она срабатывает при повышении скорости вала на 15—25% более номинальной. В этом случае устройство защиты (стоп-устройство) останавливает дизель. Ввод дизелей в работу после их остановки производят только с местного поста управления.

Большинство находящихся в настоящее время в эксплуатации судов как отечественной, так и зарубежной постройки оснащено различными приборами дистанционного контроля и сигнализации работы СЭУ. На постах управления судном и в ЦПУ устанавливают предупредительно-аварийную автоматическую сигнализацию по следующим параметрам:      

максимальным температурам: масла в смазочных, системах дизелей и выносного упорного подшипника  валопровода (на судах мощностью более 1440 кВт);  воды в системе охлаждения дизелей, автономных компрессоров (на судах мощностью более 440 кВт) и вспомогательных водогрейных котлах; выпускных газов по цилиндрам дизеля  (на судах   мощностью   более 1440кВт);

минимальным давлениям: масла в смазочной системе на входе в дизель, в реверс-редукторной передаче и в смазочной системе автономных компрессоров (на судах мощностью более 1440 кВт); воды во внутреннем контуре охлаждения установок с автономными насосами охлаждения, во внешнем контуре охлаждения у двигателей судов, эксплуатирующихся в ледовых условиях; в трубопроводе прокачки дейдвудного подшипника валопровода (на судах мощностью более 1440 кВт); воздуха в баллонах;

максимальному давлению в котлах;

минимальным уровням: топлива в расходных цистернах и воды в расширительном баке системы охлаждения (на судах мощностью более 440 кВт);

максимальным уровням; в цистернах сливного и грязевого топлив (на судах мощностью более 1440 кВт);

минимальным и максимальным уровням воды в паровых котлах;

максимальной частоте вращения коленчатого вала;

а также автоматической сигнализации о прекращении работы автономных котлов, появлении очагов пожара в помещениях судна и подаче в них огнегасящих веществ, появлении воды в конкретных отсеках и трюмах судна, максимальном уровне в цистернах сбора сточно-фановых и подсланевых вод, прекращении работы станции приготовления питьевой воды и другим параметрам контроля СЭУ, предусмотренным правилами Регистра.

Кроме средств предупредительно-аварийной сигнализации, посты управления оборудуют приборами дистанционной индикации: скорости коленчатого вала главных дизелей и направления упора движителей; давления смазочного масла на входе в дизель и в реверс-редукторной передаче; давления воздуха в пусковых баллонах и системах управления; температуры охлаждающей воды во внутреннем контуре на выходе из дизеля, а также приборами исполнительной сигнализации: о включении резервных насосов; пуске автономных компрессоров; остановке вентиляторов; работе генераторов; положении различных клапанов, кранов, клинкетов и т. д.

Принципы построения схем СПАСЗО.  Предусматривают сигнализацию двух видов: световую и звуковую. Световую сигнализацию выполняют в виде светящихся табло с надписями: в машинном помещении, как правило, по каждому контролируемому параметру, а на посту управления судном — для каждого дизеля, парового котла, вспомогательного механизма. Звуковая сигнализация является общей по всем параметрам как в машинном помещении, так и на   посту   управления судном и обращает внимание на срабатывание системы сигнализации, а световая в какой-то мере раскрывает характер неисправности и указывает место ее возникновения. Судовые энергетические установки оборудованы различными схемами автоматической сигнализации на переменном и постоянном токе. Однако по принципу действия они весьма схожи между собой. Для электрического разделения цепей в схемы СПАСЗО вместо промежуточных реле с большим числом контактов в последнее время включают более надежные бесконтактные полупроводниковые элементы. Для предотвращения ложных сигналов (например, при падении давления, в смазочной системе в период реверсирования или остановки дизеля) в схемы СПАСЗО включают специальные блокировочные устройства. В системах автоматической сигнализации дизелей 6ЧРН36/45, например, такую блокировку осуществляет реле давления воды. Когда нет давления в системе охлаждения, реле отключает сигнальную цепь, а при пуске дизеля, когда навесной насос системы охлаждения создает заданное давление, реле влючает в действие СПАСЗО.

У дизелей 6С275Л   блокировочное   устройство СПАСЗО выполнено в виде конечных выключателей, механически связанных с рейками топливных насосов, а в схемах СПАСЗО дизелей 6ЧСП 18/22 для блокировки ложных сигналов используется ток навесного генератора. Поскольку давление масла в смазочной системе (и многие другие контролируемые параметры) не достигают номинального значения в момент пуска дизеля, в схемы СПАСЗО вводят реле времени, которое, получив сигнал от блокировочных устройств, при пуске дизеля на некоторое время задерживает подключение сигнальных цепей.

Измерительные преобразователи (датчики) СПАСЗО. Как правило, измерительные преобразователи неэлектрических параметров (их называют также датчики или приемные реле) управляют цепями электрических схем с помощью контактов.

Датчики измеряют контролируемую величину и преобразуют ее, как правило, в электрический сигнал, удобный для дистанционной передачи и дальнейшей обработки.

По роду контролируемой среды в системах СПАСЗО используют датчики температуры, давления, уровня, частоты вращения, эффективной мощности и др. В качестве контактных измерительных преобразователей температуры используют в основном устройства, работающие по принципу термометров сопротивления (ТСП), термопар и монометрических комбинированных реле. Измерения с помощью терморезисторов основаны на свойстве проводников изменять сопротивление в зависимости от повышения или понижения температуры. Терморезистор с высокой теплопроводностью (из алюминия, латуни или меди) вводят в плечо измерительного моста, подключенного к стабилизированному источнику питания, и на выходе получают электрический сигнал, пропорциональный температуре контролируемой среды. Для  измерения температуры выпускных газов дизелей и котлов применяют датчики, работающие по принципу термопар, в которых используется зависимость электродвижущей силы от измерения температуры, возникающей при нагревании места спая двух разнородных металлов или сплавов.

Манометрические комбинированные реле (рис.8.1.) работают по принципу манометрического термометра.  Чувствительным элементом реле является сильфон 7, нагруженный пружиной 2.

Рис.8.1.  Манометрическое контактное          Рис.8.2. Контактное реле

реле КРМ                      давления РДК

Внутренняя полость его через штуцер соединяется капиллярной трубкой с термобаллоном 8, вмонтированным в объект контроля. К верхнему подвижному донышку сильфона прикреплен шток 6. При повышении температуры контролируемой среды давление паров легко испаряющейся жидкости в термобаллоне повышается, и шток 6 замыкает контакты 3 микропереключателя 4. При понижении температуры среды перемещение штока вниз осуществляется под действием пружины 2, сила натяжения которой регулируется винтом 1. В этом случае замыкается контакт 5 микропереключателя. Несколько таких измерительных преобразователей (от одного до четырех) встраивают в общий корпус реле, по числу контролируемых параметров им соответственно присваивают индекс КРМ-1, КРМ-2, КРМ-3, КРМ-4.

Указанные измерительные преобразователи используют и для контроля давления среды. Комбинированные реле, как реле давления, вместо термобаллона и капиллярной трубки имеют ниппель с прокладкой и накидной гайкой для присоединения трубопровода, подающего контролируемую среду (воду, топливо, масло) в полость сильфона.

Для контроля и измерения давления среды широко применяют также дистанционные электрические мембранные датчики типа ТЭМ и ЭДМУ. Давление жидкостей или газов в них воспринимается мембранной, шток которой передвигает движок реостата, включенного в плечи моста измерительной схемы магнитоэлектрического логометра. При изменении положения движка реостата нарушается равновесие мостовой схемы, увеличивается или уменьшается напряжение, которое и передается в систему контроля или сигнализации СЭУ.В качестве измерительных преобразователей давления в средствах автоматизации, в том числе и СПАСЗО, широкое распространение получили контактные реле давления РДК. Реле (рис. 8.2.) состоит из трех. основных частей: корпуса, контактной системы и регулирующего  устройства. В нижней части корпуса 7 (на рисунке показана его левая половина) установлены поршни 6 и мембраны 8. Колонки поршней упираются в подушку 5. В верхней части корпуса смонтированы контактная система (микропереключатели) 2. рычаги 1 и регулирующее устройство. Последнее состоит из пружин 4. установленных на стержнях, которые жестко связаны с корпусом Сила натяжения пружин А регулируется гайками 3.

При изменении давления среды один из микропереключателей размыкает или замыкает цепь при нижнем, другой — при верхнем пределах давления.

Для автоматического замыкания электрической цепи звукового или светового сигналов при падении давления в системе ниже установленного значения применяют также контактный дискретный датчик СПДМ (сигнализатор падения давления мембранный). Указанный датчик по принципу действия аналогичен реле РДК. При падении давления ниже установленного уровня мембрана под действием пружины смещает соединенный с ней шток, а последний, поворачивая соответствующий рычаг, замыкает контакты в цепи сигнализации минимального давления.

Для измерения, сигнализации и позиционного регулирования избыточного давления или разрежения различиях сред (воды, масла, пара, воздуха) в средствах автоматизации используют также электроконтактные мановакуумметры. Измерительный преобразователь их имеет, как правило, одновитковую трубчатую пружину, внутренняя полость которой соответствующим штуцером соединена с контролируемой средой, и два электрических контакта. При замыкании стрелкой манометра того или иного контакта в цепь сигнализации подается соответствующий сигнал о падении или возрастании давления контролируемой среды.

В качестве измерительных преобразователей уровня СПАСЗО применяют преимущественно реле поплавкового типа ПДУ50/5, РП52 и ПРУ5. Измерительный преобразователь   уровня — реле ПДУ50/5 (рис. 8.3.) ,

Рис.8.3. Контактное реле уровня  Рис.8.4. Реле с полупровод-

ПДУ никовым  резистором        

представляет собой поплавок 4, рычаг 8 которого, поворачиваясь на оси 1 , замыкает контакты 2 (нижнего или контакты 9 (верхнего уровня). Фланцем 7 реле крепится к цистерне 6. В районе расположения к цистерне приварен стакан 5 с отверстиями. Внутри него поддерживается такой же уровень жидкости, как и в цистерне. Полость микропереключателя изолирована от стакана уплотнительным сильфоном 3.  При понижении уровня жидкости поплавок опускается и замыкает контакты 2. Реле можно отрегулировать и на подачу сигнала при повышении уровня жидкости. IIринцип   действия поплавковых реле ПРУ5 и РП52 тот же, что и реле ПДУ, но они отличаются от него конструкцией микропереключателя и формой поплавка.

Для измерения частоты вращения вала в системах СПАСЗО используют механические и электрические датчики, сходние по принципу действия с регуляторами скорости и тахометрами.

Эффективную мощность дизеля определяют по углу скручивания коленчатого вала. В качестве датчиков чаще всего используют два тахогенератора переменного тока без контактных колец и с якорными полюсами особой формы. Тахогенераторы располагают в начале и конце участка промежуточного вала, приводимого во вращение через зубчатую передачу от коленчатого вала дизеля. Сигнал, пропорциональный углу скручивания промежуточного вала, определяемый разностью положения якорей тахогенераторов, обрабатывается торсиометром и поступает на вход системы СПАСЗО, как сигнал крутящего момента коленчатого вала дизеля.

В системах контроля за пожарной безопасностью судовых помещений с дымовыми извещателями широко используют полупроводниковые фоторезисторы. Конструктивно такие преобразователи состоят из тонкого слоя полупроводникового вещества 1 (рис. 8.4.), нанесенного на стеклянную пластину 2, а также соединенных с ним электродов и корпуса 3. Фоторезисторы не преобразуют лучевую энергию в электрическую, а лишь изменяют свое сопротивление под действием светового потока. При задымленности воздуха в контролируемом помещении освещенность фоторезистора уменьшается, и на пост управления поступает соответствующий сигнал о пожаре.

Рассмотренные измерительные    преобразователи СПАСЗО относят к первичным приборам. В качестве вторичных приборов в таких системах используют электромагнитные реле, диоды, резисторы, конденсаторы, световые и звуковые сигнализаторы. Световые сигнализаторы выполняют в виде ламп с оправами из цветных стекол (зеленых, красных, белых) или специальных табло, представляющих собой матовые прямоугольные или круглые окна на панели поста управления, через которые при включении сигнальной лампы можно прочесть, например, «Уровень воды», «Температура топлива», «Насос включен», «Клапан закрыт» и т. п.

В качестве звуковых сигнализаторов в системах используют обычные сирены и электрические звонки.

Настройка и установка измерительных преобразователей. Реле температуры и давления систем настраивают специалисты судоремонтных предприятий и устанавливают их на двигатель полностью отрегулированными. Регулировку реле по температуре и давлению производят на специальных стендах. При на

стройке измерительных преобразователей температуры термобаллон устанавливают в сосуд с водой, имеющий температуру на 3—4°С ниже заданной температуры срабатывания реле. Затем, повышая температуру воды З раза, по контрольному термометру определяют действительную температуру срабатывания преобразователя. Настройку его осуществляют поворотом регулировочного винта. Аналогично настраивают и, измерительные преобразователи давления. При этом последние устанавливают в среду с давлением на 0,03—0,04 МПа выше их заданного давления срабатывания и испытывают 3 раза при снижении давления до момента срабатывания.

Монтаж реле температуры и давления следует производить лишь после тщательной проверки сохранности капилляров, термобаллонов и электрических соединений.

Во время эксплуатации СПАСЗО обслуживающий персонал обязан: при смене вахты проверять лампы переводом переключателя на щите сигнализации в положение «Проверка»; не реже одного раза замерять сопротивление изоляции всей системы; один раз в течение навигации вместе с работниками БПУ проверять точность срабатывания всех измерительных преобразователей.

В эксплуатационных условиях надежность работы измерительных преобразователей давления проверяют на холостом ходу двигателя. При этом четыре-пять раз повышают и понижают угловую скорость коленчатого вала двигателя и определяют по манометру давление масла в системе при включении зеленых и красных сигнальных ламп. Несоответствие моментов срабатывания измерительных преобразователей указанным в формуляре устраняют поворотом ходового винта в положение, при котором указатель циферблата реле устанавливается на заданное давление. Аналогично проверяют и измерительные преобразователи температуры масла и воды. Их обычно настраивают одновременно, что сокращает время работы двигателя в повышенном температурном режиме. Изменения температуры воды и масла на выходе из двигателя при настройке реле достигают путем уменьшения и увеличения потока забортной воды, поступающей в водяной и масляный охладители.

Настройку поплавковых реле производят изменением уровня жидкости в пределах, необходимых для срабатывания контактов микропереключателя.

Автоматическая защита. К основным параметрам срабатывания аварийной защиты дизелей относятся максимально допустимые температуры воды и смазочного масла, минимально допустимое давление в смазочной системе и предельные значения скорости коленчатого вала. Целесообразность применения автоматической защиту судовых дизелей, по тем или иным параметрам в каждом конкретном случае определяется проектировщиками в зависимости от типа СЭУ и особенностей ее эксплуатации.

При сверхвысокой скорости   коленчатого вала дизель может «пойти вразнос», что вызовет серьезные аварийные повреждения. Падение давления масла в смазочной системе может привести к предаварийному режиму продолжительностью 1—3 мин, после чего также возможна авария дизеля.   В связи с кратковременностью предаварийного режима обслуживающий персонал может и не заметить его. Поэтому в установках с одним дизелем предусматривают автоматическую защиту только по угловой скорости коленчатого вала, так как срабатывание автоматической защиты (выключение дизеля) в СЭУ с одним главным двигателем может при определенных условиях создать аварийные ситуации, для судна в целом. В установках с двумя и более дизелями автоматическую   защиту осуществляют по угловой скорости вала и давлению в смазочной системе.

С повышением температуры воды или смазочного масла в системах дизеля ухудшаются показатели работы установки. Изменение указанных   параметров СЭУ не вызывает немедленно аварийных   ситуаций, поэтому защита дизелей по этим показателям осуществляется реже.

При достижении коленчатым валом дизеля предельной скорости автоматическая защита выключает подачу топлива, в цилиндры и одновременно через систему тяг и рычагов специальной заслонкой перекрывает впускной коллектор. Подача воздуха в камеры сгорания прекращается, что при выключенной подаче топлива приводят к резкому снижению скорости вала дизеля.

Для защиты дизеля от «разноса» чаще всего используют автоматические предельные выключатели инерционного типа. Принцип действия одного из таких выключателей, установленных на дизелях 6ЧСП18/22, заключается в следующем. При нормальной   работе дизеля заслонка 4 удерживается штифтом в положении, указанном на рис. 8.5., а. Воздух из корпуса 3 глушителя через фильтр 1 и патрубок 2 поступает к дизелю. С увеличением

Рис.8.5. Инерционные выключатели

скорости   коленчатого вала до установленных пределов стержень 12, сжимая пружину 13 под действием центробежных сил, выдвигается из обода маховика 14 и поворачивает   рычаг 11 против часовой стрелки. Рычаг воздействует на закрепленный с ним в специальной оболочке гибкий канат 10, связанный со штифтом 8. Последний освобождает шток 7 и заслонка 4 под действием пружины 5, смещаясь влево, перекрывает патрубок 2. Подача воздуха к дизелю прекращается. Одновременно через переключатель 6 включаются приборы аварийной сигнализации. Открыть и закрыть заслонку вручную можно рукояткой 9.

Ряд дизелей оборудованы инерционными выключателями с измерительным преобразователем   (стержнем 2) (рис. 8.5., б), смонтированным   в специальном диске распределительного вала 3. Центр тяжести вращающейся массы измерительного преобразователя расположен эксцентрично по отношению к оси вала. Возникающие в стержне 2 центробежные силы инерции будут уравновешиваться пружиной до тех пор, пока угловая скорость вала не превысит   установленных пределов. С превышением предельной скорости стержень сместится в сторону от центра, рычаг 4 освободится от защелки 1 и закроет воздушную заслонку на всасывающем трубопроводе дизеля. Для его повторного запуска необходимо вручную установить защелку в положение, указанное на рисунке.

Некоторые дизели (в большинстве случаев вспомогательные) оборудуют электромагнитными стоп-устройствами (рис. 8.6.). На схеме устройство показано в нерабочем состоянии. Сердечник 2 занимает крайнее правое положение и не оказывает никакого воздействия на рейку ТНВД. Обмотка 4 электромагнита обесточена. Когда для останова дизеля через реле скорости и микропереключатель 1 подается питание на

Рис.8.6. Электромагнитное стоп-устройство

Рис.8.7. Автоматический выключатель дизеля.

 

обмотку 4, магнитное поле втягивает, сжимая пружину 3, сердечник 2, связанный с рейкой ТНВД. Рейка передвигается в положение нулевой подачи топлива и дизель останавливается. Сердечник 2 в крайнем левом положении стопорится фиксатором 5. Одновременно через микропереключатель 1 прекращается подача питания обмотки электромагнита. В нерабочее положение сердечник возвращается с помощью пружины 3 при вытягивании фиксатора 5.

На рис. 8.7. приведена схема автоматического выключателя, смонтированного на дизелях 6ЧСП15/18. Выключатель каналами а в б соединен с топливной магистралью до ТНВД, каналом г — со смазочной системой дизеля. Шариковый клапан 4 препятствует просачиванию топлива в смазочную магистраль неработающего дизеля. Топливо поступает в магистраль к ТНВД только в том случае, если окно а золотника 3 совпадает с каналом б в корпусе 2 выключателя. А совпадают они только тогда, когда в смазочной системе дизеля поддерживается нормальное давление и золотник   3 сдвинут влево. При падении давления в смазочной системе (и канале г) пружина / смещает золотник 3 вправо. Канал б перекрывается и подача топлива к ТНВД прекращается. Золотник можно сдвинуть влево при нажатии на головку 5.

Также девствуют и реле максимальных температур воды и смазочного масла. При повышении температуры, а следовательно, и давления жидкости в термобаллоне сильфон реле прогибается и через систему рычагов перекрывает подачу топлива к ТНВД. В ряде случаев автоматическая защита при срабатывании не выключает дизель, а приводит к изменению параметров его работы, предотвращающему аварийные ситуации. В качестве таких средств защиты   используют предохранительные и перепускные клапаны различной конструкции: первые при повышении давления «стравливают» рабочее тело в атмосферу, вторые перепускают его из полости высокого в полость   низкого давления.

Как правило, предохранительные клапаны монтируют в крышках цилиндров и корпусе картера. При повышении давления в рабочей полости цилиндра или внутри картера до предельных значений они открываются и часть газов по соответствующим   каналам «стравливается» в атмосферу. При нормальном давлении газов клапаны регулировочными пружинами прижимаются к соответствующим гнездам и герметизируют камеры сгорания и картер дизеля.

Перепускные клапаны в смазочных системах, например, размещают перед фильтром тонкой очистки и охладителем или непосредственно в них. Они перепускают масло в обход фильтра или  охладителя   при чрезмерном засорении фильтра или пуске холодного дизеля.

                         Автоматизация дизель-генераторов

Схема автоматизации дизель-генераторов зависит от системы пуска дизеля.

Для упрощения схемы автоматизации четырехтактного дизеля с воздушным пуском он должен иметь не менее шести цилиндров. При электрическом пуске число цилиндров дизеля может быть любым.

Система автоматики состоит из:

1) механизма пуска;

2) механизма прокачки масла;

3) пускового клапана;

4) электромагнитных клапанов пуска и остановки;

5) воздушных и масляных трубопроводов и клапанов ручного управления.

Система работает следующим образом. При открытии электромагнитного клапана пуска воздух из баллонов поступает в механизм прокачки масла, а затем—в механизм пуска.

Механизм пуска перемещает топливную рейку в положение нулевой подачи топлива и открывает подачу воздуха в пусковой клапан, откуда он используется для .пуска дизеля. При достижении дизелем пускового числа оборотов электромагнитный клапан пуска закрывается, и воздух стравливается из механизмов пуска, прокачки масла и пускового клапана- При этом механизм пуска освобождает топливную рейку и пусковой клапан прекращает подачу воздуха к двигателю. Дизель начинает работать на топливе. Чтобы остановить дизель, должен открыться электромагнитный клапан остановки.

Механизм пуска перемещает топливную рейку в нулевое положение, при этом двигатель снижает обороты.

При снижении оборотов дизель-генератора ниже пусковых снимается питание с электромагнита клапана остановки. Для удержания рейки топливных насосов в положении «Стоп» до полной остановки дизель-генератора служит дополнительная емкость, обеспечивающая требуемую выдержку времени. Таким образом, дизель-генератор управляется двумя электромагнитными клапанами и сервомотором подрегулировки числа оборотов.

На большинстве речных судов  установлены вспомогательные дизели пуск которых чаще всего осуществляется электростартером.

У этих дизель-генераторов станция автоматического запуска состоит из блоков управления, защиты, сигнализации и автоматического запуска.

Операция по вводу в работу дизель-генератора состоит из:

1) открытия подачи топлива;

2) включения  маслопрокачивающего насоса ;

3) открытия пускового клапана;

4) подрегулировки числа оборотов работающего дизель-генератора;

5) подключения генератора к общим шинам.

Чтобы можно было изменять в широких пределах число оборотов, на регулятор дизеля устанавливается сервомотор, необходимый для синхронизации генераторов при включении их на параллельную работу.

Блок автоматического запуска позволяет нажатием одной кнопки «Пуск» запустить, дизель-генератор (плакат). При этом (посредством реле времени 1РВ, 2РВ и 3РВ и промежуточных реле П1РВ и П2РВ) подключаются спирали накала и открывается подача топлива. Спустя 5 сек. после подачи топлива включается стартер на 5 сек. При несостоявшемся пуске процесс повторяется три-четыре раза. В случае неудачного пуска реле 3РВ через 0,5—1 мин отключит устройство автоматического запуска.

Операция остановки состоит из снятия нагрузки с генератора и прекращения подачи топлива к дизелю.

Топливный электромагнит, спирали накала, стартер, сервомотор управления скоростью двигателя составляют основной блок управления.

Блок управления имеет кнопки местного ручного управления дизелем: первая кнопка подает питание на реле Рсв, которое замыкает цепь спиралей накала форкамер, и на электромагнит защелки стопорного устройства ЗСТУ, освобождающей топ-

дивную рейку; вторая кнопка (стартер) включает стартер;

кнопки «Больше» и «Меньше» служат для управления серводвигателем, изменяющим подачу топлива (скорость дизеля), кнопка «Стоп»—для остановки дизеля, так как при получении питания электромагнит стопорного устройства СТУ прекращает подачу топлива.

В схеме предусматриваются остановка дизеля при давлении масла ниже 1,2 кГ/см2, скорости выше номинальной на 10% и отключение устройства автоматического запуска, если дизель не развернулся за 0,5—1 мин.

Датчики давления масла, центробежное реле и аппарат остановки дизеля представляют собой блок защиты.

Установленное на дизеле центробежное реле РЦ имеет три контакта: контакты РЦ1 замыкаются при 300—500 об/мин, РЦ2 при 1500 об/мин и РЦ3—при 1650 об/мин.

Контакты РЦ1 отключают автоматический запуск, спирали и стартер после того, как дизель развернется; контакты РЦ2 включают в работу защиту по давлению масла, а контакты РЦ3 отключают подачу топлива при разносе дизели.

При удачном пуске после того как двигатель развернется, контакт РЦ1 центробежного реле отключат схему автоматического запуска.

При номинальных числе оборотов дизеля и напряжении генератора последний подключается на шины на раздельную или параллельную работу (после синхронизации).

Кроме того, в схемах предусмотрены промежуточное реле РП, промежуточное реле несостоявшегося пуска 1с, промежуточное реле падения давления масла 2с, промежуточное реле разноса Зс, импульсное реле отключения стартера Ст и свечей РИ, реле напряжения РН, реле защиты РЗ, реле давления масла РД.

                                    Охрана окружающей среды

     Анализ влияния речного флота на состояние окружающей среды.                  Мероприятия по снижению негативного воздействия от ДВС.

 В настоящее время широкое внимание общественности и государственных органов многих стран мира привлечено к сохранению природы и здоровья населения, для чего выполняются широкие программы по защите окружающей среды от вредных  воздействий техники и транспорта. К ним относят техногенные воздействия на среду обитания человека, выбросы вредных веществ в атмосферу, в водные и земельные объекты и другие. Для улучшения экологической обстановки и принятия мер по предотвращению загрязнения окружающей среды в нашей стране приняты и выполняется ряд нормативных документов.

Проблема защиты окружающей среды от загрязнений в последнее время приобретает первостепенное значение. Ведь человек в своей деятельности неизбежно нарушает важные процессы, протекающие в окружающей среде, от которых в конечном счете зависит его собственное существование. Эта проблема является одной из первостепенных на РТ, решение которой требует значительных финансовых затрат, связанных с осуществлением организационных и технических мероприятий природоохранной направленности.

Несмотря на то,что (табл.1)по имеющимся статистическим данным, наименьшее негативное воздействие на окружающую среду оказывает речной транспорт, что необходимо решать вопрос отработавших газов на водном транспорте т.к. имеет загрязнение ог в частности от ДВС(табл.2)

Выбросы     загрязняющих      веществ      в      атмосферу      транспортными средствами,   тыс.т

Таблица 1.

Вид транспорта

СО

СН

С

SO

Pb

Автомобиль ный

11066,0

1592,0

1650,0

19,2

121,0

1,0

Речной

15,5

11,6

44,2

4,5

15,5

Морской

12,9

8,5

30,8

2,9

32,1

Воздушный

64,0

15,0

77,0

-

17,0

Железнодорожный

32,9

16,2

119,3

7,3

-

Дорожные машины

103,2

26,8

14,2

4,8

7,5

0,0

Итого

11294,5

1670,1

1935,5

38,7

193,1

1,0

В настоящее время особое внимание уделяется снижению негативного воздействия работы СЭУ на атмосферу

Состав вредных выбросов отработавших газов судовых дизелей

К вредным выбросам двигателей внутреннего сгорания относятся:

- оксиды азота, NO2 и NO3 (NOx) %    0.02 - 0.5

- углеводороды, НnСm %     0.009 - 0.05

- диоксиды углерода, СО2 %     2 - 14

- оксид углерода, СО %      0.01  - 0.5

- твердые (сажистые) частицы (S), мг/м3   10 - 1100

- 3,4-бенз()пирен, мг/м3     0 - 0.01

                Состав вредных выбросов ОГ дизелей и ПДК

Таблица 2.

Сост.ОГ

кол-во.  в ОГ

Класс

опас-ти

ПДКмг/м3 в.раб. зоне

ПДК.мг/м3

макс.

ПДК.мг/м3

средне-сут.

Окись углерода, %

0.01-0.5

4

20

3

1

Окислы азота(NO2), %

0.005-0.5

2

5

0.085

0.85

Углеводороды

(в пер. на метан), %

0.001-0.07

2-4

5-300

1.4-200

1-2.5

Альдегиды (в пер.

на С3, Н4, О2) , мг/м3

1-10

2-3

0.2-5

0.01-3

0.01-5

формальдегиды, %

0.002

3

0.5

0.035

0.003

Акролеин, %

0.0001

2

0.2

0.03

0.03

Бенз()пирен, мг/м3

0.5-1

1

0.00015

--

1 -10

Сажа, г/м3

0.01-1

3

4

0.15

0.05

 

Наиболее существенными и вредными составляющими являются отработавшие газы судовых главных силовых установок и вспомогательных дизель - генераторов.

Многое в решении проблемы снижения воздействия судовых СЭУ на атмосферу зависит от принятых национальных и международных нормативов, сравнение которых приведено ниже.

2. Методы снижения токсичности дизелей

Принципиальные различия в механизме образования в цилиндре ДВС продуктов неполного сгорания топлива и окислов азота не позволяют уменьшить токсичность отработавших газов каким-либо одним универсальным методом.

Нейтрализация окислов азота и сажи возможна путем влияния на рабочий процесс двигателя:

  1.  Применение раздельных и полураздельных камер сгорания
  2.  Уменьшение максимальной цикловой подачи топлива
  3.  Уменьшение угла опережения подачи топлива
  4.  Уменьшение степени сжатия
  5.  Впрыск воды в двигатель
  6.  Применение наддува
  7.  Частичная рециркуляция отработавших газов
  8.  Применение антидымных присадок
  9.  Обслуживание и ремонт топливной аппаратуры. Также применяется методы фильтрации жидкостной нейтрализации и т.д.

Применение разделенных камер сгорания способствует улучшению процесса смесеобразования.

Дизели с неразделенной камерой сгорания имеют сравнительно высокие эффективные показатели и малый удельный расход топлива, но отличаются повышенной шумностью, склонностью к дымности. Простая форма неразделенной камеры сгорания способствует уменьшению гидравлических и тепловых потерь, вследствие чего возрастает температура и давление газов, а также увеличивается выделение окислов азота.

В разделенных камерах уменьшается выделение окислов азота вследствие двух причин: расслоения смети в связи с впрыском топлива в вихревую камеру или предкамеру и уменьшения температуры в процессе сгорания из-за большей поверхности охлаждения камер. Хорошее перемешивание топлива с воздухом вследствие высокой турбулентности потока малый выход продуктов неполного сгорания, в том числе и сажи.

Вихрекамеры отличаются меньшей шумностью, большей долговечностью, более простой и надежной топливной аппаратурой.

Уменьшение максимальной цикловой подачи топлива вызывает уменьшение выбросов с отработавшими газами сажи, окиси углерода и углеводородов, но увеличивает содержание в них альдегидов. При этом снижается мощность двигателя.

Уменьшение угла опережения впрыска топлива снижает содержание окислов азота в отработавших газах, так как уменьшается максимальная температура цикла. При этом увеличивается содержание продуктов неполного сгорания – окиси углерода и углеводородов.

Уменьшение степени сжатия связано со снижением максимальной температурой цикла и смещением сгорания в сторону процесса расширения. В связи с этим уменьшается выделение окислов азота и содержания в отработавших газах продуктов неполного сгорания топлива (СО и СnHm). Однако при этом падает мощность двигателя.

Впрыск воды во впускной трубопровод является эффективным способом уменьшения выброса окислов азота, причем концентрация их снижается в этом случае более существенно, чем при добавлении воды в топливо. Подача воды в цилиндры позволяет снизить теплонапряженность дизеля.

Для обеспечения хорошего смешения воды с воздухом обычно применяют карбюратор от бензинового двигателя, который устанавливают на всасывающий коллектор дизеля. Нужно сказать, что все перечисленные методы сопровождаются некоторым снижением эффективности показателей экономичности, а также требуют конструктивных изменений.

Перепуск части отработавших газов на всасывание (рециркуляция) позволяет резко сократить выброс в атмосферу токсичных веществ за счет минимального ухудшения эффективных показателей и экономичности двигателя. Этот способ основан на том, что в цилиндре дизеля всегда имеется избыток воздуха, что делает возможным перепуск части отработавших газов на всасывание. Вследствие замещения части воздуха отработавшими газами происходит уменьшение количества рабочего тела в цилиндре и увеличение его удельной теплоемкости; уменьшение концентрации кислорода в камере сгорания; повышение температуры начала сжатия; уменьшение максимальной температуры цикла; уменьшение выбросов отработавших газов в атмосферу.

Снижение концентрации окислов азота при рециркуляции является следствием уменьшения максимальной температуры цикла, концентрации кислорода и выброса отработавших газов. Хотя содержание сажи и окислов углерода в отработавших газах увеличивается, однако суммарный выброс токсичных компонентов уменьшается, так как уменьшается общий выброс.

Увеличение дымности сверх существующих норма не позволяет применять этот способ на режимах 75-100%-ной номинальной нагрузки.

Применении наддува с целью повышения мощности дизеля в большенстве случаев увеличивает выход окислов азота, окиси углерода и сажи. Однако наддув можно рассматривать и как способ уменьшения токсичности отработавших газов, если не преследуется цель значительно повысить мощность дизеля или если применяется охлаждение надувочного воздуха.

Антидымные присадки к топливу являются эффективным средством уменьшения дымности отработавших газов. Присадки на основе щелочноземельных металлов снижают дымность благодаря интенсификации

диффузионных потоков реагирующих веществ и увеличению скорости горения частиц углерода непосредственно в цилиндрах дизеля.

Техническое состояние топливной аппаратуры оказывает большое влияние на дымность отработавших газов двигателя. Причины повышения дымности: частичное закоксовывание сопловых отверстий распылителей форсунок, неравномерность цикловой подачи по секциям топливного насоса, поломка пружин толкателей топливного насоса, зависания плунжера топливного насоса высокого давления, нарушение герметичности в топливопроводах высокого давления, увеличение теплового зазора в клапанном механизме.

Основным средством уменьшения дымности является своевременное техническое обслуживание и качественный ремонт топливной аппаратуры в процессе эксплуатации.

Также для обезвреживания отработавших газов судовых двигателей применяют следующие методы

Жидкостная нейтрализация

Принцип работы жидкостных нейтрализаторов основан на растворении или химическом связании токсичных компонентов при пропускании отработавших газов через жидкость соответствующего состава. Окись углерода в жидкостных нейтрализаторах практически не поглощается, поэтому жидкостные нейтрализаторы не применяются для очистки отработавших газов двигателей с искровым зажиганием. Можно отметить, что жидкостная нейтрализации способна улавливать сажу и ослаблять неприятный запах отработавших газов дизелей.

В жидкостных нейтрализаторах отработавшие газы охлаждаются до температуры 40-80°С, при которой 3,4-бензпирен находится в твердом состоянии. Жидкостные нейтрализаторы малоэффективны по отношению к окислам азота, которые плохо растворяются в воде.

Для повышения эффективности очистки отработавших газов в жидкостных нейтрализоторах применяются химические растворы. В присутствии двууглекислой соды окислы азота образуют азотную кислоту, которая вытесняет угольную кислоту и образует NaNO3:

NaHCO3+HNO3=NaNO3+H2O+CO2

Был предложен раствор следующего состава: сульфат натрия (70-80%), щелочь (1-3%), резорцинат натрия (0,3-1%), эмульгатор ОП-10 (0,1-0,3%) и вода (21-29%). Применение этого состава повышает степень очистки от окислов азота до 70-80%.

Наиболее эффективными с точки зрения поглощения альдегидов являются 10%-ный водный раствор сульфата натрия Na2SO3 ингибированный 0,5% гидрохинона ( с целью замедления окисления Na2SO3 кислородом воздуха), и 10%-ный водный раствор двууглекислой соды.

Растворимость альдегидов в воде уменьшается по мере увеличения температуры воды и насыщения ее альдегидами. Обработка отработавших газов химическими растворами требует ежесменной промывки жидкостных нейтрализаторов и замены раствора, что усложняет и удорожает эксплуатацию.

После пропускания через жидкостный нейтрализатор отработавших газов вода в нем представляет собой суспензию из-за наличия в ней мелких частиц сажи и в то же время эмульсию из-за наличия мелких капель масла.

Канцерогенный 3,4-бензпирен может находится в отработавших газах как в газообразном виде (за счет высокой температуры газов), так и в адсорбированной сажей форме. Проходя через жидкостный нейтрализатор, отработавщие газы охлаждаются до 40-80°С, до этой же температуры нагревается вода. При этих температурах 3,4-бензпирена находится в твердом состоянии.

Фильтрация отработавших газов

В промышленности для очистки воздуха от аэрозолей и для улавливания частиц ценных веществ широко применяются фильтры различной конструкции: рукавные тканевые, сетчатые, циклоны, скрубберы, электрофильтры, зернистые и другие фильтры. Высокоэффективным средством очистки воздуха и холодных газов от аэрозольных частиц, которые не улавливаются другими фильтрами, можно признать фильтры с материалом ФП (ткань Петрянова). Установки, применяемые сейчас для улавливания сажи в промышленности, сложны, громоздки и малоэффективны в условиях очистки выпускных газов двигателей.

Особенности фильтрации отработавших газов дизелей от сажи определяет следующее: высокое содержание сажи (до 1,0-1,5 мг/л); малый размер частиц (от 0,4 до 5 мкм); высокая температура отработавших газов, достигающая 600°С на режиме 100%-ной нагрузки.

Существующие промышленные фильтры для очистки отработавших газов от сажи не могут быть использованы.

Основной недостаток керамический, фарфоровых и стекловолокнистых фильтров заключается в низкой механической прочности фильтрующего металла и плохом сопротивлении его резким колебаниям температуры (тепловым ударам) и гидравлическим ударам вследствие низкого коэффициента линейного расширения.

Металлические сетки обеспечивают тонкость фильтрации до 14мкм, однако при значительных перепадах давления на фильтре полотно сетки начинает деформироваться. Искажается форма ячеек, образующих проходные отверстия, что приводит к местному увеличению размеров пор. Кроме того, производство и крепление сеток является довольно сложным и дорогим процессом.

Металлокерамические фильтры изготавливаются их сферических частиц порошка, образующих жесткую пространственную решетку с заданными размерами пор. Благодаря правильному размеру и расположению пор металлокерамические фильтры характеризуются умеренным гидравлическим сопротивлением при достаточно высокой тонкости фильтрации (до 3мкм).

Металлокерамическим фильтрам свойственны достаточно высокая прочность и пластичность, что позволяет им выдерживать высокие перепады давлений. При использовании соответствующего металла они могут иметь необходимую коррозионную стойкость, жаростойкость и теплопроводность. Металлокерамические фильтры хорошо сопротивляются резким колебаниям температур, не засоряют фильтруемый газ материалом фильтра, хорошо регенерируются сжатым воздухом при давлении 0,15-0,20МПА до почти полного восстановления своих первоначальных свойств, несложны в изготовлении.

Металлокерамический фильтрующий материал обладает достаточно хорошей технологичностью. Его можно сварить, паять, склевать, прокатывать и в ряде случаев подвергать механической обработке.

Для тонкой очистке газов при повышенной температуре (до 650°С) разработан фильтр с фильтрующими элементами, выполненными из металлокерамики и тканой металлической сетки.

Ультразвуковая коагуляция сажи

Мелкодисперсные частицы (дым, туман) плохо задерживаются в обычных очистительных устройствах. Ультразвук способствует быстрому укрупнению частиц аэрозолей, после чего они легко отделяются от газа обычными аппаратами, например циклонами.

Ультразвуковая коагуляция аэрозолей, позволяет на 99% очистить газ от частиц размером менее 5мкм, которые трудно удаляются с помощью других методов.

Эффективность ультразвуковой коагуляции аэрозолей зависит от интенсивности поля, частоты акустических колебаний, продолжительности воздействия и от других факторов. Большое значение имеют адгезионные свойства вещества, зависящие от микроструктуры поверхности частицы. Например, процесс слипания сажи протекает более интенсивно, чем процесс слипания цементной пыли, при прочих равных условиях.

Для улавливания акустическим методом сажи, серной кислоты, кальцинированной соды, цемента, окиси цинка и других продуктов в качестве источника звука применяют сирены, обладающие достаточной мощностью и относительно высоким КПД. Однако расход энергии в существующих установках для звуковой коагуляции составляет 0,7-2кВт∙ч на

1000м3 газа, ввиду чего применение этого метода для очистки отработавших газов дизелей от сажи может оказаться экономически нецелесообразным. Широкому внедрению акустического метода очистки отработавших газов от сажи при помощи сирен препятствует также наличие быстровращающихся деталей (при малом зазоре между статором и ротором это определяет КПД) и некоторые конструктивные особенности сирен, не допускающие длительную эксплуатацию их без профилактических ремонтов. Имеет также значение снижение обитаемости очищаемых ультразвуком и ближайших к ним помещений.

Также наряду с уменьшение токсичности отработавших газов ДВС, судовых дизелей идут работы над созданием судовых малотоксичных двигателей. Также внедряется использование ДВС на сжиженном газе.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ.

Проектирование фундаментной рамы для ГД.

      По условиям эксплуатации судно может подвергаться действию больших сил малой продолжительности, при которых в больших массах механизмов могут возникать значительные инерционные усилия. В существующей практике приближенно оценивают влияние нагрузок такого рода, а именно: определяют силы действующие на механизмы и умножают массы механизмов на некоторые условные ускорения, принимаемые равными  n- кратным ускорениям сил тяжести, например: 2g. Такой расчет практически сводится к тому, что расчетное усилие, действующее на болтовое крепление и фундамент в вертикальном и горизонтальном направлении, принимается равным двукратной, трехкратной или пятикратной силе тяжести механизма.

В существующей практике расчетов конструкций фундаментов принято учитывать следующие категории внешних усилий:

сила тяжести;

сила инерции;

крутящие моменты;

упорное давление гребных винтов;

Расчеты прочности фундаментов на действие этих нагрузок, а также проверка прочности болтовых соединений показывают, что расчетные напряжения в конструкциях фундаментов и болтовых соединениях весьма незначительны. Следовательно, проверка прочности является главным фактором, определяющим конструкцию фундаментов и размер болтовых соединений. Принятая практика проектирования фундаментов основана на чисто конструктивном решении этого вопроса. Как правило, ставится задача создания фундамента, обладающего достаточной жесткостью, соизмеримой с жесткостью фундаментной рамы дизеля.

С точки зрения действия усилий такого рода на болтовые соединения дизелей с фундаментами всякая неоднородность в креплении должна повлечь за собой неравномерность болтового соединения. В этих условиях при действии, например, горизонтальных усилий в болтовом соединении большая часть нагрузки будет восприниматься призонными болтами, а свободные болты будут менее нагружены. При действии вертикальных усилий такое же отрицательное влияние может оказать наличие болтов неодинаковой длины или неравномерная затяжка болтов: в этом случае более нагруженными окажутся более короткие болты (как более жесткие) и более затянутые болты.

По результатам анализа исходных данных, с использованием справочников подбираются размеры фундаментной рамы главного дизеля в соответствии, с чем подбирается конструктивно, размеры и вид фундамента.

Компенсирующие звенья.

Компенсирующие звенья (подкладки, клинья) должны обеспечивать надежное крепление механизма с фундаментом и минимальную трудоемкость монтажа оборудования. При выборе материала компенсирующих звеньев основное значение имеет обеспечение неизменяемости механических характеристик и формы под нагрузкой при различных условиях эксплуатации. Размеры компенсирующих звеньев следует выбирать из условия соответствующего напряженно-деформированного состояния их под действием усилия затяжки болта, силы тяжести механизма и внешних сил. Форму компенсирующего звена по возможности следует принимать круглой из условия осе симметричного нагружения деталей соединения, сжимаемых болтом.

Конструкция подкладки должна обеспечивать максимальную жесткость сжимаемых болтом деталей. Используемые на практике подкладки с обнижением опорных частей в районе прохождения болта нерациональны и применять их не следует так как обнижение уменьшает жесткость стыка в зоне максимальной концентрации напряжений от действия усилия сжатия и приводи к ослаблению усилия затяжки.

Металлические компенсирующие звенья, в отличие от полимерных, сохраняют геометрические размеры и свойства при изменении условий эксплуатации. Однако, для исключения перемещения механизма в результате осадки соединений от затяжки болтов необходимо обеспечить сопрягаемость контактных поверхностей всех элементов соединения.

Призматические (цилиндрические) подкладки пригоняют по месту или компенсируют неточность их сопряжения слоем полимерного материала. В последнем случае обеспечивается высокая жесткость стыка и неизменное положение дизеля относительно фундамента.

Сферические самоустанавливающиеся подкладки состоят из двух дисков, которые сопрягаются сферическими поверхностями, благодаря чему верхняя половина подкладки может устанавливаться по нижней соответственно уклону фундамента. Считается, что такая конструкция исключает необходимость пригонки подкладки по месту. Однако, перемещение механизмов под действием затяжки соединительных болтов не может быть исключена во-первых, ввиду недостаточно плотного контакта подкладки с фундамент и лапой дизеля, и во-вторых, из-за увеличения количества стыков. Необходимая жесткость соединения может быть достигнута лишь компенсацией неточностей сопряжения стыков слоем полимерного материала, по аналогии с призматическими прокладками.

Клиновые регулируемые подкладки состоят из двух дисков и сопрягаются плоскими поверхностями, выполненными с уклоном 1:20. Эти подкладки не являются самоустанавливающимися, и положение их регулируется за счет сдвига и поворота верхнего диска по нижнему: при сдвиге изменяется высота подкладки, а при повороте - уклон.

Учитывая особенности  данного вида компенсирующего элемента, положение регулируемого верхнего клина необходимо определять расчетным путем, чтобы обеспечить компенсацию монтажных зазоров между механизмом и фундаментом, а также жесткость стыков.

На дисках клиновых подкладок наносятся риски, соответствующие минимальной и максимальной высоте. При совмещении максимального и минимального размеров внешние плоскости дисков будут параллельными, во всех других случаях они образуют угол.

С помощью графоаналитического метода произведем расчет болтового соединения двигателя 6ЧНСП21/21 с фундаментом.

Исходные данные:

Двигатель 6ЧНСП21/21

Максимальная мощность N = 485 кВт

Частота вращения коленчатого вала  n = 1000 об/мин

Масса двигателя m = 4800 кг

Назначение фундаментов под судовые механизмы (дизели) – служить надёжным основанием и обеспечивать их нормальную эксплуатацию.

Фундаменты должны отвечать следующим требованиям:

Быть достаточно прочными и устойчивыми;

Не допускать чрезмерных деформаций (осадок), нарушающих эксплуатацию установленных на них механизмов и устройств;

Исключать сильную вибрацию, создающую помехи при работе дизеля и мешающую действиям обслуживающего персонала;

Рассредоточить нагрузку, передаваемую механизмами и устройствами, на такое количество связей, которое исключило бы возникновение недопустимых местных усилий и деформаций;

Обеспечивать абсолютно надёжное крепление механизмов и устройств, при любых условиях плавания.

Расчёт соединения главного двигателя с фундаментом.

Минимальная толщина опорного листа, мм:

.

k =2,3- коэффициент пропорциональности

N = 485 кВт- максимальная мощность двигателя

Принимаем Sол = 19 мм.

Общая толщина сжимаемых деталей, мм:

Sg = Sмет + Sст

Sg = 19 + 50 + 8 + 20 = 97 мм

Sмет – толщина металлических деталей.

Sст – толщина деталей из полимерного материала.

Sмет = Sл + Sол +Sпр + Sпл

Sл = 50 мм - толщина лапы двигателя.

Sол = 19 мм  - толщина опорного листа.

Sпр = 8 мм  - толщина металлической прокладки.

Sпл = 20 мм  - толщина платика.

Общая внешняя сила, Н:

Робщ = mng

Pобщ = 4800 * 3 *9,81 = 141264 Н

m = 4800 кг - масса двигателя

n =  3 - доля перегрузки.

g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения.

Внешняя осевая нагрузка на один болт, Н:

H

Робщ – общая внешняя сила.

i =16 - количество фундаментных болтов.

Коэффициент относительного ослабления соединения :

0,75

Отношение толщины сжимаемых деталей к диаметру болта:

Sg – общая толщина сжимаемых деталей.

dб =24 - диаметр болта

Относительная деформация:

= 1,42

Диаметр зоны деформации, м:

Дg = 70 мм

Диаметр клина или другого компенсирующего звена, мм :

Дк Дg = 70 мм

Дg – диаметр зоны деформации.

Максимальная сила, действующая на болт, Н:

Р – внешняя осевая нагрузка на один болт.

- относительная деформация.

kос – коэффициент относительного ослабления соединения.

Сила соответствующая внешнему пределу текучести материала болта, Н:

Р0,2 = 1,33Рб

P0,2 = 1,33 18679,53= 24843,78 Н

Рб – максимальная сила, действующая на болт.

Проверка выполнения условия прочности.

Выбираем материал болта Ст45.

Р0,2 [P0,2]=[Fб·σ0,2]

σ0,2=275 МПа, Fб=283,385 мм2

Р0,2 = 24843,78 [P0,2] = 77930,875Н

Условие прочности выполнено.

Коэффициент:

- относительная деформация.

Усилие предварительной затяжки, Н:

Р – внешняя осевая нагрузка на один болт.

kос – коэффициент относительного ослабления соединения.

- коэффициент.

Коэффициент.

Ожидаемая деформация, мм:

= р + mст  ст + п

= 510-3 + 2310-3 + 510-3 = 0,016

р – деформация в резьбе

mст – количество стыков

ст – деформация в стыке.

п – деформация ползучести сжимаемых деталей.

Потеря силы предварительной затяжки, Н:

Рпз = 

Рпз = 0,016 2855,98= 45,69 Н

- ожидаемая деформация.

- коэффициент.

Коэффициент деформации соединения:

Рпз - потеря силы предварительной затяжки.

Рзат - усилие предварительной затяжки.

Теоретический коэффициент ослабления соединения:

- коэффициент деформации соединения.

kос – коэффициент относительного ослабления соединения.

Максимальная нагрузка, действующая на болт, Н:

Р – внешняя осевая нагрузка на один болт.

- относительная деформация.

Сила, соответствующая нижнему пределу текучести материала болта:

Р0,2 = 1,33Рб

Р0,2 = 1,3318725,5= 24904,76Н

Рб – максимальная сила, действующая на болт.

Проверка выполнения условия прочности:

Р0,2 =24904,76 [P0,2] = 77930,875Н

Условие прочности выполнено.

Усилие предварительной затяжки с учётом деформации, Н:

Р – внешняя осевая нагрузка на один болт.

- коэффициент.

Часть внешней нагрузки, уменьшающая давление в стыке:

Р = Р

Р = 117720,587 = 6907.5 Н

Коэффициент относительного ослабления соединения с учётом деформации:

Ртзат – усилие предварительной затяжки с учётом деформации.

Рпз – потеря силы предварительной затяжки.

Р – часть внешней нагрузки, уменьшающая давление в стыке.

kос - коэффициент относительного ослабления соединения.

Средний радиус окружности опирания головки болта rср

Угол подъёма резьбы, tgψ

где  t=3 мм шаг резьбы

Коэффициент трения в резьбе, f

f=0.14

Коэффициент трения под головкой, f’

f’=0.1

Момент затяжки болта, Мз

Наибольшее нормальное напряжение, МПа:

Рб – максимальная сила, действующая на болт.

Fб – площадь поперечного сечения болта.

Полярный момент сопротивления, мм3:

Wб = 0,2d3вн

Wб = 0,2193 = 1371,8 мм3

Наибольшее касательное напряжение, кПа:

Приведённое напряжение, МПа:

max – наибольшее нормальное напряжение.

- касательное напряжение.

Запас прочности:

Расчет опорных полок фундамента главного двигателя.

Исходные данные:

1. Мощность двигателя 6ЧНСП21/21 – N=485 кВт.

2. Частота вращения коленчатого вала n=1000 об/мин.

Решение:

1. Толщина опорного листа,

где  – коэффициент пропорциональности;

Принимаем

2. Длина пластины опорной полки,

мм

3. Ширина пластины опорной полки,

мм

4. Отношение сторон пластины:

5. Схема заделки пластины:

6. Точка приложения силы:

7. Безразмерный коэффициент изгиба:

8. Безразмерный коэффициент момента:

9. Цилиндрическая жесткость пластины (объемная упругость),

Hмм

10. Прогиб пластины, :

,

где  H

мм

11. Изгибающий момент относительно оси X, :

Нмм

12. Изгибающий момент относительно оси Y, :

Нмм

13. Суммарный изгибающий момент, :

14. Допускаемый изгибающий момент, :

,

где  - допускаемые напряжения для стали Ст45

Нмм

15. Коэффициент запаса для полок фундамента, :

16. Расчетные напряжения в полке фундамент :

Нм

17. Напряжения в сварном шве :

 МПа

   Коэффициент концентрации

16. Коэффициент запаса в сварном шве для электродов Э42

Технологический процесс монтажа ДВС с применением сферических прокладок.

Операция №5-Проверка и зачистка.

      Проверить по плите на краску поверхность судового фундамента под уравнительные планки. Расстояние между пятнами ≤50 мм, при необходимости зачистить.

Операция №10-Разметочная.

      Разместить опорные поверхности судового фундамента под приварку на них уравнительных планок. Выдать на изготовление уравнительных планок заказа механическому цеху, предусмотрев их изготовление с уклоном 1:50.

Операция №11-Сварочная.

      Приварить к судовому фундаменту, согласно разметке, уравнительные планки по всему контуру соединения швом калибра 3 мм., установив их с уклоном на наружные стороны фундамента. Свисание планок с полок фундамента не допускается.

Операция №12-Проверка и зачистка.

        Проверить по плите на краску опорные поверхности уравнительных планок. На поверхности 25х25 мм должно быть 2-3 пятна. При необходимости зачистсть.

Операция №13-Транспортировка и установка двигателя.

      Доставить двигатель и его узлы, снятые с него во избежании их повреждения, к месту стоянки судна. Установить приспособления для подъёма двигателя и закрепить их. Ввернуть установочные болты в нарезанные отверстия опорного фланца двигателя. Застропить, поднять и опустить двигатель в машинное отделение на судовой фундамент, снять приспособление .Опустить в машине отделение все узлы двигателя.

Операция №14.

       Проверить по плите и кольцевому шаблону на краску взаимно сопрягаемые плоскости фланца коленчатого вала, маховика и фланца коротыша. На поверхности 25х25 должно быть 6-8 пятен. При необходимости пришабрить.

Операция №15.

       Установить маховик и коротыш на фланец коленчатого вала и закрепить болтами. Отцентровать коротыш с маховиком по валу двигателя с допуском на биение коротыша 0,03-0,05 мм, маховика по наружному диаметру и торцу не более 0,25 мм.

Операция №16.

       Установить валоповоротное устройство и опробовать его в действии.

Операция №17-Центровка двигателя.

       Отцентровать двигатель совместно с промежуточным валом (коротышом) предварительно, добиваясь соосности зубчатых втулок и параллельности их торцевых поверхностей. Замеры производить после каждого одновременного поворота валов на 90 градусов.

Операция №18-Занумеровать уравнительные планки.

        Снять размеры с места между опорами двигателя и уравнительными планками. Замер произвести трижды. Замеры расстояния производить по центру отверстия или по его кромке с внесением соответствующей поправки на уклон уравнительной планки до центра отверстия под фундаментный болт.

Операция №19-Токарная.

        Полученный со склада комплект сферических прокладок занумеровать, причём номер сферической прокладки должен соответствовать определённому номеру уравнительной планки. Подрезать торцевую поверхность верхней половины сферической прокладки по размеру с места.

Выточить обнижение до 3-х диаметров на глубину 2-5 мм.

Операция №20.

         Подать необходимое количество комплектов сферических прокладок, обработанных в механическом цехе на судно. Установить сферические прокладки между рамой двигателя и уравнительными планками фундамента, обратив внимание на то, чтобы номера прокладок и уравнительных планок совпадали. После выстановки сферических прокладок на место, сопрягаемые поверхности должны иметь плотное прилегание. Допускаются отдельные закусывания щупа 0,05 на глубину не более 15 мм. Проверку плотности установки прокладок производить при зажатых болтах.

Операция №21.

          Прихватить эл. сваркой обе половины прокладки между собой и к уравнительным планкам  в 3-х местах по периметру.

Операция №22.

          Просверлить за два подхода сквозные отверстия в прокладках и полках фундамента через отверстия в опорах двигателя под призонные болты с припуском под развёртывание. Развернуть отверстия под призонные болты. Прверить на краску посадку призонных болтов с предъявлением ОТК.

Произвести подрезку под головки болтов на глубину 1-1,5 мм снизу в полках фундамента. Завести призонные болты в отверстия; закрепить двигатель к фундаменту, завернув гайки равномерно усилием одной руки при длине плеча 700-750 мм.

Операция №23.

          Просверлить  за два подхода сквозные отверстия в прокладках и полках фундамента через отверстия в опорах двигателя под чистые болты. Произвести подрезку под головки болтов на глубину 1-3 см снизу в полках фундамента. Зачистить заусенцы. Завести чистые болты в отверстия. Закрепить двигатель к фундаменту, завернув гайки равномерно  усилием одной руки при длине плеча 700-750 мм. Завёртывание гаек производить по диагонали. Срубить парные стрелы и зачистить эти места.

Операция №24-Техконтроль.

          Произвести приёмку установки и центровки двигателя.

Фундаментный болт

Охрана труда

Анализ вредных факторов в МКО

Микроклимат.

При анализе микроклимата в МКО оцениваются факторы: температура, относительная влажность, подвижность воздуха и интенсивность тепловой радиации от ограждений и других нагретых поверхностей.

Неблагоприятное воздействие микроклимата: повышенная температура воздуха, вызванная наличием достаточно большой площадью теплоизлучения (ГД, ДГ, КУ). Микроклимат в МКО регламентируется Санитарными правилами.

Производственная пыль.

Пыль - дисперсная система, состоящая из твердых частиц, взвешенных в воздухе. Некоторые пыли (свинца, окиси цинка, мышьяка), оказывающие токсическое воздействие, относят к ядам. В зависимости от веществ из которых пыль образовалась, ее делят на органическую, минеральную и смешанную.

При анализе такого вредного фактора как производственная пыль оценивают ее концентрации в воздухе помещения или рабочей зоны.

Воздействие пыли маловероятно, так как единственное применение пылесодержащих веществ – теплоизоляция выхлопных труб. Выхлопные трубы изолированы совелитом , не дающим пылевых частиц.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) пыли в воздухе установлены соответствующим ГОСТом.

Промышленные яды.

Промышленные яды в МКО встречаются в виде паров, газов и пыли. Промышленные яды выделяются при хранении и использовании горюче-смазочных материалов (ГСМ), синтетических лакокрасочных материалов и т.д.

Поскольку яды главным образом проникают в организм человека через органы дыхания, их нормируют по ПДК в воздушной среде помещений, аналогично тому, как это делают для пыли. При анализе определяют концентрации ядов в воздухе.

В МКО присутствуют пары горюче-смазочных материалов, а также выхлопные газы, проникающие через неплотности выхлопоного трубопровода. Выхлопные газы содержат:

  •  угарный газ
  •  окислы азота
  •  окислы серы

Все эти химические соединения способны вызвать различные расстройства организма – от отравления до возникновения раковых опухолей.

ПДК промышленных ядов регламентированны соответствующим ГОСТом.

Электромагнитные поля (ЭМП).

В МКО ЭМП возникают при работе трансформаторов, генераторов, радиопередатчиков, радиолокаторов и другого радионавигационного оборудования.

При анализе степени воздействия ЭМП на организм человека оценивают следующие характеристики: напряженность электрического и магнитного поля, плотность потока энергии, продолжительности воздействия, частоты колебаний, локализации облучений на поверхности тела, а также индивидуальные особенности организма.

Воздействие ЭМП может вызвать функциональные расстройства центральной нервной системы, изменение сердечно-сосудистой деятельности.

Допустимые значения ЭМП регламентируются ГОСТами.

Инфракрасные и ультрафиолетовые излучения.

Источниками инфракрасного излучения В МКО являются нагретые поверхности котлов, двигателей, трубопроводов, электрическая дуга и т.п. Нагретые тела с температурой 8003500 0С излучают волны коротко и средневолнового спектра. Поверхности оборудования, трубопроводов, имеющие температуру  50100 0С, излучают волны длинноволнового спектра.

Источником ультрафиолетового излучения, которое оказывает неблагоприятное воздействие на организм, является электрическая дуга  при электросварке.

При анализе такого фактора, как излучения, степень воздействия его на организм, оценивают, устанавливая спектральный состав излучения и интенсивность излучения, оцениваемую в ваттах на квадратный сантиметр (Вт/см2).

Ионизирующие излучения.

В МКО при дефектации сварных швов, отливок, а также при контроле износов судовых двигателей, с помощью дефектоскопов, применяют радиоактивные вещества, которые являются источником ионизирующего излучения.

При анализе степени воздействия ионизирующего облучения на организм человека, на судне определяется предельно допустимая доза (ПДД) - годовой уровень облучения персонала не вызывающий при равномерном накоплении дозы в течении 50 лет обнаруживаемых современными методами неблагоприятных изменений в состоянии здоровья облучаемого и его потомства.

Предельно допустимые уровни ионизирующего излучения регламентируются Нормами радиационной безопасности (НРБ).

Шум.

 

Шумом называются звуки, мешающие труду, отдыху и оказывающие при определенных условиях вредное воздействие на организм человека, если шум непостоянен во времени, то вредное воздействие шума на человека меньше, так как суммарная продолжительность его действия уменьшается. При анализе воздействия шума в МКО определяется основная характеристика непостоянного шума на рабочих местах - эквивалентный (по энергии) уровень звука в децибелах (ДБ). В помещениях судов речного флота уровни шума регламентируются Санитарными нормами шума.

В МКО можно выделить следующие источники шума :ГД, ДГ, насосы судовых систем, вентиляторы и т.д..

Воздействие шумов вызывает замедление реакции, ослабление внимания, быстрая утомляемость работника, что может привести к травматизму. Длительное воздействие шума может вызвать снижения слуха.

Предельные спектры и уровни звука, (ДБ), указанные в Санитарных нормах, заданы для постоянного широкополосного шума.

Вибрация.

Вибрация - механические колебания, которые передаются через опорные поверхности на тело следующего или стоящего человека (общая вибрация) или на его руки (локальная вибрация) и которые оказывают вредное воздействие на организм.

Анализируют воздействие на организм человека определяя уровни вибрации (уровни виброскорости в октавных полосах частот).

Воздействие вибрации на организм способствуют развитию разнообразных патологических изменений в организме. Исследования показали, что при воздействии вибрации происходит нарушение :

  •  функций центральной нервной системы
  •  обмена веществ
  •  деятельности зрительного аппарата.

Непосредственный контакт с вибрирующими частями оборудования и хорошая проводимость механических колебаний тканями организма человека приводят к распространению вибрации по всему организму человека. При этом отдельные органы можно рассматривать как самостоятельные колебательные системы. Действительно, голова человека имеет массу и упругий элемент - шею. Следовательно, она представляет собой колебательную систему. Аналогично можно рассматривать и другие органы: сердце, руки, ноги и т. д. При этом каждый орган имеет свои массу и упругий элемент, а поэтому и свою частоту свободных колебаний, зависящую также от положения организма в пространстве. Так, свободная частота колебаний головы при положении человека стоя 4-5 Гц, сидя 20-30 Гц, лежа 300-400 Гц. Большое значение имеет место контакта организма с вибрирующей поверхностью. Если человек стоит на вибрирующей поверхности, например на полу, то вибрация распространяется по всему организму. Такая вибрация называется общей. При общей вибрации все органы человека находятся в колебательном состоянии, поэтому исключить резонансные колебания отдельных органов очень трудно, в этом основная причина большой опасности общей вибрации. Вибрация организму может передаваться через руки, например, при работе ручным инструментом. В этом случае, изменяя пространственное положение рук или их физическую напряженность, можно изменять как интенсивность передачи колебаний организму, так и частоту их свободных колебаний и таким образом исключить распространение резонансных колебаний. Такая вибрация называется местной, она менее опасна, чем общая. Периодическое кратковременное воздействие вибрации на организм человека нарушает нормальную работу сердечно-сосудистой, нервной и других систем, а также работу слухового аппарата и зрительного. Это приводит к снижению активности защитных систем организма, нарушению их работы, повышению утомляемости и в итоге к снижению работоспособности человека. Учитывая это, вибрацию можно также считать причиной несчастных случаев и аварий. Систематическое воздействие вибрации в течение длительного времени (10-15 лет) на организм человека приводит к профессиональному заболеванию - виброболезни.

Допустимые уровни вибрации регламентируются Санитарными нормами вибрации. Нормируемые значения уровней вибрации на рабочих местах задаются с учетом воздействия вибрации в течении восьмичасового рабочего дня или суточной вахты на судне.

Инфразвук.

Инфразвуковые колебания (частота ниже 16 Гц) являются составной частью спектров шума многих промышленных агрегатов. Инфразвуковые колебания наибольшей интенсивности  создают машины и механизмы, имеющие поверхность значительных размеров, совершающие механические колебания частотой менее 20 Гц или в которых перемещаются турбулентные потоки газов или жидкостей.

Сильные инфразвуковые колебания могут возникать в замкнутых объемах, возбуждаемых динамически (выгороженных ЦПУ, каютах и т.д.).

Воздействие инфразвука на организм оценивают в уровнях звукового давления (ДБ) в октавных полосах частот.

Допустимые значения уровней инфразвука устанавливаются Гигиеническими нормами инфразвука на рабочих местах.

Инфразвуки органы слуха не воспринимают. Их влияние на организм человека изучено еще не достаточно. Считается, что инфразвуки с уровнем звукового давления до 130 дБ на человека практически не влияют. Однако они способствуют повышению опасности звуков области слышимого диапазона, т. е. опасность звуков слышимого диапазона при совместном их действии с инфразвуками несколько увеличивается. При уровнях звукового давления инфразвуков 140 дБ даже при их периодическом воздействии увеличивается порог слышимости воспринимаемых звуков на 15-20 дБ. Человек теряет пространственную ориентацию, появляются чувство неуверенности, страха, усталости, слабости, головные боли, головокружения, нарушается работа анализаторов (зрительного и слухового) и т.д., могут произойти не только несчастные случаи, но аварии и катастрофы. Аналогично вибрации воздействует на человека шум. При уровнях шума 85-90 дБ даже при кратковременном его воздействии у человека появляются описанные выше болезненные симптомы. Систематическое воздействие шума приводит к профессиональной глухоте - невриту слухового нерва. Опасность шума резко увеличивается с повышением частоты звуков, а также при совместном воздействии шума и вибрации. Так, шум молота большой интенсивности (115-120 дБ) переносится намного легче, чем высокочастотный шум вентилятора. Ультразвуки также приводят к нарушениям работы нервной, сердечно - сосудистой и других систем организма человека.

Таблица

Допустимые уровни звукового давления, уровни звука на судна

Вид трудовой деятельности, рабочее место

Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах

со среднегеометрическими частотами, Гц

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

Каюты

72

60

51

45

40

37

35

33

Помещения для управления

79

70

63

58

55

52

50

49

Кабины для наблюдения с речевой связью по телефону

83

74

68

63

60

57

55

54

Производственные на судне

88

81

75

69

65

62

60

58

МО с постоянной вахтой

110

104

98

94

90

86

83

80

По времени действия шум делится на постоянный и непостоянный. Постоянный - это шум, у которого уровни звукового давления в течение рабочего дня изменяются не более чем на 5 дБА. Характерной особенностью воздействия шума является накопление в организме человека звуковой энергии во времени. Для исключения остаточных болезненных изменений в организме процесс накопления этой энергии не должен превышать некоторого допустимого уровня. При гигиеническом нормировании ПС разработаны для условий воздействия шума более 4 ч в течение рабочего дня. Следовательно, если время воздействия шума будет менее 4 ч, то допустимый уровень звукового давления может быть больше. Если техническими мерами снизить уровень звукового давления до ПС невозможно, рекомендуется использовать защиту „временем", т. е. изменить режим рабочего дня. В этом случае продолжительность рабочего времени сокращается, а количество периодов отдыха и их время увеличиваются (рис.). Ультразвук нормируется в третьоктавных полосах. Предельные значения уровней звукового давления (ГОСТ 12.1.001-83) равны: 80 дБ при fср = 12 500 Гц; 90 дБ при f = 16 000 Гц; 100 дБ при fс = 20 000 Гц; 105 дБ при Др = 25 000 Гц; ПО дБ при fср = 31 500 + 100 000 Гц. Для инфразвуков предельные значения звукового давления устанавливаются „Гигиеническими нормами инфразвуков на рабочих местах" (№ 2274- 80) в зависимости от его изменения во времени. С учетом этого различают постоянный и непостоянный инфразвук. Постоянный - это инфразвук, величина звукового давления которого в течение 1 мин изменяется не более чем на 10 дБ. Он нормируется в октавных полосах. Для первых четырех октав (fср = 2; 4; 8; 16 Гц) предельное звуковое давление 105 дБ, для пятой (f = 31,5 Гц) -102 дБ. Непостоянный - это инфразвук, величина звукового давления которого в течение 1 мин изменяется более чем на 10 дБ. Для непостоянного инфразвука устанавливается одинаковое звуковое давление, измеряемое по шкале „линейная", равное 102 дБ.

Основные вредные вещества в воздухе рабочей зоны

Для предотвращения профессиональных заболеваний и острых отравлений „Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий" и „Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности" устанавливают предельно допустимые концентрации (ПДК) для большого количества вредных веществ (703 названия). ПДК, мг/м3, характерных для судостроения веществ, приведена ниже:

Алюминий и его сплавы (в пересчете на Аl) …………………..2

Пыль, содержащая свободную SiO2: более 70 % ……………1

10-70 %..........................................................................................2

менее 10 % …………………………………………………………..4
Пыль оксидов железа с примесью оксидов марганца: до 3-6 %..4

Титан и его оксид…………………………………………………..1

Пыль, содержащая более 10 % асбеста………………………2

Марганцевая пыль……………………………………………….0,3

Свинцовая пыль …………………………………………………0,01

Оксид хрома………………………………………………………0,01

Оксид углерода……………………………………………………20

Оксиды азота (в пересчете на NO2)…………………………..5

Ацетон (пары)…………………………………………………….200

Бензин-растворитель (пары в пересчете на С)……………300

Ксилол (пары)……………………………………………………..50

Ртуть металлическая ………………………………………….0,01

Все вредные вещества делятся на две группы: обладающие однонаправленностью действия и не обладающие. Однонаправленность действия вредных веществ - это их воздействие на какой-то один или несколько органов человека, вызывающее одно и то же заболевание. Например, пары бензина-растворителя приводят к заболеваниям нервной системы, к этим же заболеваниям приводит воздействие паров ксилола, т. е. эти вещества обладают однонаправленностью действия.

Мероприятия по снижению воздействия вредных производственных факторов.

Основной задачей охраны труда является  изучение вредных производственных факторов, возможностей их выявления и действия на организм человека, а также разработка механических, санитарных, гигиенических средств или организационных мероприятий, создающих условия для безопасного труда.

Технические мероприятия обеспечивающие нормируемые метеорологические условия:

1. Установка эффективной теплоизоляции ограждающих конструкций, затенения световых проемов.

2. Применение эффективной тепло- влаго- изоляции оборудования, находящегося в помещениях.

3. Устройство систем вентиляции.

4. Устройство СКВ - является наиболее эффективным мероприятием.

Мероприятия по уменьшению воздействия производственной пыли на организм:

1. Изменение или рационализация технологического процесса (герметизация пыльного процесса, применение дистанционного управления, устройство укрытий и рациональных схем вентиляции и т.д.).

2. Медико-профилактические мероприятия:

- устройство ингаляторов для профилактики и лечения верхних дыхательных путей;

- устройство душевых и гардеробных.

Мероприятия по уменьшению воздействия на организм промышленных ядов:

1. Уменьшение выделения промышленных ядов в воздушную среду, путем повышения культуры производства, герметизации оборудования и технологических процессов.

2. Устройство эффективной вентиляции для разбавления их до допустимых концентраций и обеспечения взрывобезопасности.

3. Оборудование душевых и гардеробных.

4. Устройство сокращенного рабочего дня и обеспечение всех лиц, работающих с ядовитыми веществами, профилактическим лечебным питанием.

Мероприятия по уменьшению воздействия ЭМП:

1. Экранирование оборудования, являющегося источником ЭМП (экраны выполняются  из листового материала, толщиной не менее 0,5 мм и высокой электропроводностью, смотровые отверстия экранируются металлической сеткой).

2. Устройство дистанционного управления.

3. Применение поглотителей энергии (для снижения плотности потока энергии от излучателей сверхвысоких частот).

4. Технически грамотное размещение оборудования генерирующего ЭМП.

Мероприятия по уменьшению воздействия на организм инфракрасного и ультрафиолетового излучения:

1. Теплоизоляция нагретых поверхностей, экранирование источников излучения и рабочих мест (в качестве экранов применяют стальные листы с асбестовым картоном, а также водяные завесы для сильных источников инфракрасного излучения).

2. Средствами индивидуальной защиты служат спецодежда ( невоспламеняющаяся - стойкая к воздействию теплового излучения или брезентовая - для защиты от ультрафиолетового ), очки со светофильтрами или маски.

Мероприятия по уменьшению воздействия ионизирующего излучения на организм:

1. Организационно-профилактические: дозиметрический контроль, обследования мест будущих радиационных работ специальными комиссиями, допуск к радиационным работам только специально обученных  лиц.

2. Технические: экранирование источников излучения стационарными (свинцовыми) и переносными (вольфрамовыми) экранами.

3. Использование средств индивидуальной защиты (респираторов, пневмокостюмов, спецодежды и обуви).

\

Мероприятия по уменьшению воздействия шума:

1. Снижение шума источников (конструктивными, технологическими и эксплуатационными мероприятиями).

2. Ослабление колебательной энергии применением виброзвукоизоляционных средств и материалов.

3. Мероприятия по ограничению и предупреждению вредного действия шума на людей (устройство ДУ, применение шлемов и наушников, организация рационального режима труда).

Мероприятия по уменьшению воздействия вибрации:

1. Уменьшение уровня вибрации за счет уравновешивания вращающихся или движущихся масс, применение виброизоляции.

2. К профилактическим мероприятиям относятся контрольные замеры вибрации (раз в 6 месяцев) и выбраковка оборудования по результатам замеров.

Мероприятия по уменьшению вредного воздействия инфразвука:

1. Рациональная планировка и размещения оборудования.

2. Использование специальных глушителей, устанавливаемых в системах вентиляции и в перекрытия, разделяющих смежное помещение.

Пожарная профилактика на судах.

При пожаре развивается высокая температура, которая может достигать 1500°С; в таких условиях свойства материалов изменяются.

Несгораемые материалы теряют механическую прочность, деформируются и разрушаются; сгораемые, нагреваясь до определенной температуры, воспламеняются.

Выбор наиболее оптимальных материалов и конструкций, обеспечивающих надлежащие противопожарные требования при строительстве судов, предусматривается соответствующими правилами и нормами.

Противопожарные требования для проектирования судов определены Техническим регламентом о пожарной безопасности.

Для судов речного флота требования по пожарной безопасности регламентирует Речной Регистр России в правилах классификации и постройки судов внутреннего плавания, в которых рассмотрен комплекс средств противопожарной защиты, направленных на предотвращение опасности возникновения пожаров, ограничение распространения возникшего пожара; создание условий для эвакуации людей из судовых помещений, а также для тушения пожаров.

Правила устанавливают конструктивные требования к малярным и аккумуляторным помещениям, отоплению и освещению, камбузам, дымовым и выхлопным трубам, вентиляционным установкам, хранилищам жидкого топлива, помещениям и путям эвакуации людей. В них определены специальные противопожарные требования к пассажирским и нефтеналивным судам, к нефтестанциям и буксирным судам, а также к средствам тушения.

Правилами Речного Регистра предъявляются определенные требования к материалам, применяемым при постройке судов. Так, изоляцию бортов, палуб, переборок, выгородок необходимо выполнять из негорючих или трудногорючих материалов. Дерево, применяемое для изготовления оборудования помещений, обрешетника, настила внутренних палуб, зашивки изоляции бортов, переборок, подволок должно быть пропитано огнезащитными составами.

Воздушные пространства за панелями или зашивками бортов, подволок, переборок для предотвращения тяги необходимо разделять заделками из трудногорючего материала. Трапы и ограждения изготовляются из несгораемых материалов. Не допускается применять дерево и воспламеняющиеся материалы для изготовления деталей и конструкций в МКО.

При устройстве фонарных и малярных помещений их перекрытия, переборки и двери должны быть стальными, а оборудование — из негорючих материалов. Выходы из этих помещений устраиваются на открытую палубу. В помещениях должна быть естественная вентиляция, причем вытяжные трубы должны быть защищены пламепрерывающими сетками.

Особые конструктивные требования предъявляют к нефтеналивным судам, перевозящим особо опасные грузы.

МКО, пиковые отсеки и топливные цистерны необходимо отделять от грузовых отсеков коффердамами, заполняемыми водой или инертными газами. Люковые закрытия выполняют герметичными, штоки клинкетов проходят через палубу с сальниковым уплотнением.

Погрузку и выгрузку нефтегрузов производят закрытым способом через герметичную систему трубопроводов. При этом связь отсеков с атмосферой осуществляется только через газоотводную систему. Трубы газоотводной системы защищены огневыми преградителями, которые препятствуют распространению пламени по трубопроводу системы.

Насосное помещение отделено от всех других отсеков газонепроницаемыми переборками. В насосном помещении допускается установка насосов и электродвигателей во взрывозащищенном исполнении. Другие двигатели для их привода располагают в МКО, а их валы проходят через газонепроницаемые уплотнения в переборке насосного помещения.

Все механизмы и устройства, располагаемые в зоне грузовых танков, выполняют таким образом, чтобы при их работе не было искр. Не разрешается ставить на привальные брусья металлические шины; палубу над танками в районе кнехтов и грузовых шлангов покрывают мастикой. Для перехода с кормовой части судна на носовую устраивают переходные мостики над палубой танков.

Противопожарный режим на судах в период навигации.

Пожары на судах часто происходят в связи с нарушением правил пожарной безопасности членами экипажа или пассажирами.

Грузы, опасные в пожарном отношении, перевозят в соответствии с особыми правилами. Прочие грузы должны быть размещены с учетом возможности свободного доступа к трапам, выходам, проходам и средствам тушения.

Не допускается использовать на судах керосинки, примусы, а также бытовые электронагревательные приборы (кроме тех, которые установлены в специально оборудованных помещениях). Не разрешается выбрасывать за борт горячий шлак и золу, сливать горючие жидкости и подсланевые воды из МКО, бросать незатушенные спички и окурки.

В МКО нельзя допускать скопления под сланями топлива и смазки; обтирочный материал, чистый и использованный, следует хранить в металлических ящиках с крышками. Нельзя хранить в МКО горючие и огнеопасные материалы, кроме смазочных, которые должны быть в специальных цистернах и металлических ящиках. Для осмотра топливных цистерн, картеров двигателей, подсланевых пространств во избежание вспышки или взрыва нефтяных паров нельзя применять факелы или открытый огонь. Для этих целей на судах должны быть взрывобезопасные аккумуляторные фонари.

При бункеровке жидкого топлива на судне запрещено курить и применять открытый огонь. Необходимо погасить топки камбузов, во избежание переполнения цистерн установить контроль поступления топлива.

Топливо, применяемое на судах, во всех случаях должно быть с температурой вспышки не ниже 60°С, кроме топлива для малых судов с бензиновыми двигателями. Бункеровку следует выполнять закрытым способом с помощью специальных присоединительных устройств, которыми оборудованы суда и бункеровочные нефтестанции. При отсутствии этих устройств пространство между шлангом и комингсом горловины цистерны перекрывают кошмой или брезентом.

Пиротехнические сигнальные средства (ракеты, фальшфейеры), которыми снабжаются суда, необходимо хранить в закрывающихся непроницаемых металлических ящиках, находящихся вне помещений, в районе ходовой рубки. Различные легковоспламеняющиеся и горючие жидкости — краски, лаки, бензин, керосин и т. п., необходимые для судовых нужд, хранят в малярной или фонарной в металлических бачках и канистрах с плотными пробками.

К обслуживанию судовой аппаратуры допускаются члены экипажа, обученные этому и имеющие квалификационные удостоверения.

Защита от вибрации, шума, инфра- и ультразвуков.

Средний уровень шума на судостроительных предприятиях при норме 80 дБ А достигает в корпусных цехах 98 дБ А, в деревообрабатывающих 100 дБ А, в слесарно-монтажных 102 дБ А, а на рабочих местах в этих цехах соответственно 113, 112, 104 дБА, Если учесть, что повышение уровня звукового давления на 6~7дБА равносильно повышению уровня громкости в два раза, то увеличение шума на 32 дБ Л увеличивает предельные санитарные нормы в 25- 30 раз. Большие уровни шума приводят к повреждению органов слуха. Повышение порога слышимости у судостроителей на 20 дБ А при стаже работы до 5 лет составляет 24 % от допустимой нормы, при стаже 5 10 лет -57%, при стаже более 10 лет -15%, т.е. при стаже работы более 10лет нормальным остается слух только у одного рабочего из четырех. Велики и уровни вибрации, достигающие 110-115 дБ, которые являются причиной виброболезни. Удельное количество страдающих виброболезнью и профессиональной глухотой составляет 45 % от общего количества имеющих профессиональные заболевания. В настоящее время анализ производственного травматизма и других заболеваний, вызванных нарушениями органов слуха, отсутствует. Однако можно констатировать, что при возникновении этих заболеваний влияние шума очень значительно. Колебательные процессы, охватывающие области электромагнитных, воздушных, механических и других колебаний, - одни из самых распространенных процессов в природе. Простейшая механическая колебательная система представляет собой груз, имеющий постоянную массу М и подвешенный на упругом элементе, например пружине С (рис.). В состоянии покоя груз занимает какое-то определенное постоянное положение в пространстве. Вес груза уравновешен упругими силами пружины, т. е. равен силе растяжения пружины F. Если при помощи внешней силы вывести эту систему из равновесия, то груз начнет колебаться. Основные характеристики колебаний: амплитуда - максимальное перемещение точек, А, мм; частота колебаний - количество колебаний в секунду, Гц; колебательная скорость - скорость перемещения груза, v, м/с; колебательное ускорение w, м/с2.

Электробезопасность.

К обслуживанию электрооборудования допускаются лица не моложе 18 лет, годные по состоянию здоровья, имеющие определенную квалификационную группу по безопасности (квалификационное удостоверение) для выполнения работ с электрооборудованием, прошедшие стажировку в течение нескольких смен с опытным работником и проверку знаний по безопасности труда для данной квалификационной группы. При каждом переводе на новую работу обязателен внеплановый инструктаж. Лица в возрасте 16—18 лет могут быть допущены к работам в составе бригад по ремонту электрооборудования при полностью снятом напряжением. В последнем случае эти работы наиболее опасны и к их выполнению допускают лиц высокой квалификации под обязательным наблюдением работника с квалификацией не ниже III группы, который хорошо знает правила первой помощи при поражении электрическим током. До начала любой работы при действующих установках должны быть проведены необходимые мероприятия для предупреждения несчастных случаев (технические и организационные).

Основные технические мероприятия при работах с электрооборудованием: отключение электроустановки и обеспечение условий, не допускающих ошибочных включений; установка ограждений, предупредительных знаков и плакатов; проверка отсутствия напряжения в местах выполнения работы; установка переносных заземлений с предписывающими знаками и плакатами: «Работать здесь!» и др.

Общие организационные мероприятия предусматривают соответствующее оформление задания на работу; оформление допуска бригады к работе с поименным указанием лиц, направляемых на работу; обеспечение надзора за безопасностью во время работы; оформление окончания работы и снятия технических ограничений, проверка отсутствия на линии обслуживающего персонала, закрытие наряда и включение

установки в работу.

Все электрические установки должны иметь защитные средства, обеспечивающие безопасное техническое обслуживание.

Защитные средства подразделяют на основные и дополнительные.

К основным относят защитные средства, выдерживающие рабочее напряжение установки, используя которые, можно прикасаться к частям установки, находящимся под напряжением.

Дополнительные средства защиты без применения основных не исключают возможности поражения электрическим током.

При установках с напряжением до 1000 В основными защитными средствами являются диэлектрические 1ерчатки, рукавицы, монтерский инструмент с изолирующими ручками. Дополнительными защитными средствами при этом служат диэлектрические галоши (боты), резиновые (специальные) коврики, изолирующие подставки.

Диэлектрические свойства основных и дополнительных защитных средств следует проверять в установленные сроки, испытанием на повышенное напряжение. На защитных средствах, выдержавших испытание, ставится клеймо с указанием организации, выполнявшей испытание, даты испытания, напряжения, на которое испытывалось защитное средство, и напряжения, для которого оно предназначено.

Диэлектрические средства защиты необходимо предохранять от воздействия масла, бензина и других разрушающих веществ. Не реже одного раза в 3 месяца перчатки и рукавицы следует дезинфицировать и пересыпать тальком. Диэлектрические средства необходима осматривать перед каждой работой и хранить на постоянных местах.

При работах под напряжением с монтерским инструментом, имеющим

изолирующие ручки, следует использовать также диэлектрические перчатки, галоши (боты), резиновые коврики. Вблизи электрораспределительных устройств должны находиться токоизолирующие клещи для смены трубчатых предохранителей и диэлектрические перчатки. Площадки у главных распределительных щитов и проходы за ними необходимо покрыть на всю длину щита сплошными диэлектрическими ковриками, которые всегда должны быть сухими И ЧИСТЫМИ.

Обслуживать главный распределительный щит и входить за щиты генераторов и главные распределительные щиты разрешается только электротехническому персоналу, которому поручено это обслуживание. При отсутствии на судне таких лиц обязанности по обслуживанию главных распределительных щитов возлагаются на старшего по вахте в МКО.

Электроизмерительные приборы должны быть исправными. При несоответствии показаний приборов их следует ремонтировать. Обслуживающему персоналу не разрешается вскрывать и ремонтировать электроизмерительные приборы.

Проверку приборов выполняют в установленные сроки, а также при сомнении в правильности их показаний.

Техническое обслуживание аккумуляторных батарей необходимо выполнять в соответствии с требованиями правил техники безопасности, учитывая опасность агрессивных жидкостей (кислот и щелочей) и взрывоопасность газовыделений.

Одним из мероприятий, обеспечивающих безопасность труда на рабочем месте, является достаточное и равномерное освещение. В данном дипломном проекте проведен расчет искусственного освещения в машинно-котельном отделении (МКО)

Расчет уровня звукового давления в МКО.

Цель расчета уровня звукового давления – сравнить полученное расчетным путем значение уровня звукового давления со значением уровня звукового давления, нормируемого в соответствии с ГОСТом и Санитарным нормам.

При вычислении  уровня звукового давления (шума) на рабочем месте определяется количество источников шума. Следующим этапом расчета является определение вибрирующих поверхностей и скорости колебания этих поверхностей. Суммарный уровень звукового давления вычисляется с учетом оборудования, работающего в производственном помещении, и вида шума. Полученный результат необходимо сравнить с Санитарными нормами.

В данном случае производится расчет уровня звукового давления в машинно-котельном отделении, где главным источником шума являются два дизеля 6 ЧНСП 21 / 21.

  1.  Мощность излучателя шума (вибрирующей поверхности конструкции) определяется по формуле:

W = cSV2, Вт

Где - плотность воздуха = 1,29 кг / м3;

с – скорость света в воздухе = 340 м /с;

S – площадь измеряемой поверхности (м2);

V – колебательная скорость (м /с)

VMAX = 2

Где - частота колебаний вибрации (Гц)

= (n / 60) = (1000 / 60) = 16,6 Гц

n – обороты вращения элемента конструкции

А – амплитуда колебаний вибрации (мм)

А = LMAX / (100h2) = 4560 / (100102) = 0.45 (мм)

LMAX – максимальный линейный размер вибрирующей поверхности (мм)

h – толщина вибрирующей поверхности (мм)

VMAX = 23,1416,60,45 = 47,1 м / с

W = 1,293404,56172 = 9,4 кВт

  1.  Уровень звуковой мощности

LP = 10lg (W/W0) = 10lg (9400/10-12) = 97.1 (Дб)

W0 – пороговое значение уровня звуковой мощности = 10-12 Вт

  1.  Уровень звукового давления от 2-х источников монотонного (широкополосного) шума в середине помещения:

L =10lg  =

= 10lg =

= 95.3 Дб.

Сравниваем полученное значение с Санитарными нормами:

95.3 Дб < 100 Дб (по Санитарным нормам), что соответствует при периодической вахте в МКО.

Для снижения шума и вибрации на данном теплоходе приняты следующие меры:

  1.  Установка двигателей на амортизаторы;
  2.  Установка глушителей

Обслуживающему персоналу рекомендуется использовать средства индивидуальной защиты (наушники).

Заключение

  1.  Установкой дизеля отечественного производства решена проблема с дешевым обслуживанием и наличием запасных частей.
  2.  Двигатель имеет лучшие технические и экологические показатели по сравнению со старым двигателем изжившим свой срок.
  3.  Получена экономия места в МКО, так как габариты дизеля меньше, чем у штатного дизеля, масса дизеля меньше старого, что дает возможность использовать это для нужд по усмотрению судовладельца.
  4.  Рассчитав системы СЭУ, получили необходимые меньшие запасы топлива и масла по сравнению со старым проектом и одинаковой автономности что может послужить увеличению автономности плавания.

Список используемой литературы

Справочник по серийным судам. 

Акладная Г.С. Методы проектирования судовых энергетических установок. Учебное пособие. – М.: МГАВТ,1999.

Конаков Г.А., Васильев Б.В. Судовые энергетические установки и техническая эксплуатация флота. - М.:Транспорт, 1980.

Раздрогин Ю.В. Справочник по монтажу судового механического оборудования. – Л.: Судостроение, 1981г.

Бибиков Ю.Г. Учебное пособие по расчету гребных винтов. – М., 1997г.

Басин А.М., Степанюк Е.И. Руководство по расчету и проектированию гребных винтов судов внутреннего плавания. Л., Транспорт, 1977

Гогин А.Ф., Куприянов Д.Ф., Кивалкин Е.Ф. Судовые дизели (Устройство, основы теории и эксплуатации).- М.,Транспорт,1973

Иконников С.А., Урланг Ф.Д. Силовые установки речных судов. – М., Транспорт, 1971

Лесюков В.А. Теория и устройство судов внутреннего плавания. – М., Транспорт, 1982

 Толшин В.И., Сизых  В.А. Автоматизация судовых энергетических установок. – М., МГАВТ,2004г.

 Толшин В.И. Форсированные дизели, переходные режимы регулирования. – М., Машиностроение, 1995

 Сизых В.А. Судовая автоматика и аппаратура контроля. – М.,Транспорт,1986

Камкин С.В., Вознесенский И.В., Шмелев В.П. Эксплуатация судовых дизелей. – М., Транспорт, 1990


7

4

9

6

3

2

8

5

1

4000

600

6500

8800

q

Rb

Ra

P            Мкр

P

В

А

Gв

L1 =4000

Lo= 300

300

L2

q2

GB

q1

l1=4000

l2=600

В

lmax=4000

Ркр

Сила инерции 1 порядка

Рис. 2. Силы инерции и моменты центробежных сил

Рис. 3. Схема уравновешивания центробежных сил с помощью противовесов

Рис. 7.10. Схема уравновешивания сил инэрции первого и второго порядков


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

37728. Исследование линейных электрических цепей постоянного тока 309.11 KB
  1 ток в цепи и падения напряжения на участках цепи определяются по закону Ома: Разветвленная цепь с одним источником э. Сущность метода наложения основывается на принципе суперпозиции заключающегося в том что ток в отдельной ветви линейной разветвленной цепи равен алгебраической сумме...
37729. ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗВЕТВЛЕНОЙ ЛИНЕЙНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА 48 KB
  1 за точные то абсолютная погрешность метода эквивалентного генератора таб.4 по сравнению с этими данными для тока I3 составляет 14 мА а абсолютная погрешность при использовании принципа наложения таб.3 мА так как данный ток будет течь в противоположную сторону по сравнении с указанным на схеме при включенном Е2 абсолютная погрешность составляет 34. Таким образом общая абсолютная погрешность для тока I3 составит 3.
37730. Изучение законов равноускоренного движения 232 KB
  Цель работы: изучение динамики поступательного движения связанной системы тел с учетом силы трения; оценка силы трения как источника систематической погрешности при определении ускорения свободного падения на лабораторной установке. Ускорение свободного падения можно найти с помощью простого опыта: бросить тело с известной высоты и измерить время падения я затем из формулы вычислить . Основная задача которая стоит перед экспериментатором при определении ускорения свободного падения описываемым методом состоит в выборе оптимального...
37731. Определение средней длинны свободного пробега и эффективного диаметра молекул воздуха 137.5 KB
  Краткое теоретическое обоснование методики измерений Основное уравнение динамики твёрдого тела вращающегося вокруг неподвижной оси имеет вид: 1 Где момент импульса вращающегося тела; момент его инерции относительно оси вращения; угловая скорость вращения и – момент силы....
37732. Определение модуля Юнга стальной проволоки из растяжения 159.5 KB
  2008г дата Томск –2007 Цель работы: ознакомление с одним из методов регистрации величины растяжения стальной проволоки при изучении упругой деформации определение модуля Юнга для стальной проволоки. Методика определения модуля Юнга стальной проволоки. Для определения модуля Юнга стальной проволоки необходимо знать результирующую массу установленных для растяжения проволоки грузов и измерить удлинение проволоки при ее растяжении.
37733. Определение средней длинны свободного пробега и эффективного диаметра молекул воздуха 132 KB
  Подобная модель является приближенной и хорошо отвечает наблюдаемым свойствам газов при выполнении условия где – эффективный диаметр частиц газа а средняя длина свободного пробега частиц между соударениями. В данной работе вычисляется средняя длина свободного пробега по коэффициенту внутреннего трения вязкости. Из молекулярнокинетической теории вытекает формула связывающая вязкость со средней длиной свободного пробега молекулы.
37734. Определение отношения теплоемкостей газов способом Дезорма и Клемана 128 KB
  По определению теплоемкость 1 По первому началу термодинамики 2 теплота переданная газу; изменение внутренней энергии газа; работа совершаемая газом. Элементарная работа совершаемая газом при изменении его объема определяется 3 давление газа; ...
37735. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕРАЗВТВЛЁННОЙ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ПРИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ R-L И R-C 209.5 KB
  Цель: экспериментальная проверка основных теоретических соотношений в цепи переменного тока при последовательном включении активного и реактивного сопротивления.