Дарение

Принцип работы водяного охладителя на судне. Системы холодоснабжения, принципиальные схемы

Система забортной воды

Трубопровод забортной воды обеспечивает:

прием воды электронасосами охлаждения и опреснительной установки из перемычки, куда забортная вода подается из днищевого или бортового кингстонных ящиков через фильтры;

прокачку холодильников пресной воды, и отвод воды автоматически за борт или на циркуляцию;

подачу воды на опреснительную установку.

Основные технические данные

Система охлаждения забортной водой ГД

Для приема забортной воды в систему охлаждения в МКО предусмотрены днищевой и бортовой кингстонные ящики, из которых вода через фильтры поступает в приемный ящик забортной воды. Система обслуживается двумя охлаждающими насосами RVD-450E, один из которых является резервным. Резервный насос включается автоматически при падении давления воды в системе. Насос принимает забортную воду из приемного ящика забортной воды и подает через регулятор температуры к холодильникам пресной воды.

Этот регулятор, в зависимости от температуры забортной воды на выходе из насосов, направляет воду из холодильников за борт через невозвратно-запорный клапан и на прием к охлаждающим насосам через задвижку и невозвратно-запорный клапан в кингстонный ящик или в приемную магистраль охлаждающих насосов.

К одному из главных охлаждающих насосов подведена магистраль аварийного осушения МО через клапан.

Воздушные трубы из кингстонных ящиков объединены и выведены на открытую часть ВП и заканчивается гуськом.

Для выпуска воздуха из холодильников предусмотрены трубы, которые присоединены к воздушной трубе из кингстонных ящиков.

Рисунок 20. Принципиальная схема охлаждения забортной водой СЭУ

Система пресной воды

В систему охлаждения пресной водой входят:

система пресной воды охлаждения главного двигателя;

система пресной воды охлаждения дизель-генераторов.

Система охлаждения пресной водой предназначена для:

охлаждения главного двигателя и дизель-генераторов;

прогрева неработающего главного двигателя подогревателем пресной воды;

подачи греющей воды на водоопреснительные установки;

Общее описание и основные технические данные

системы охлаждения главного двигателя пресной водой

Заполнение водой системы производится электронасосом перекачки пресной воды из цистерны запаса котельной воды через клапаны и в расширительную цистерну. Вода подается также в цистерну присадок через клапан, а из нее через клапан и кран - в расширительную цистерну.

Из расширительной цистерны через клапан производится заполнение системы водой, а также пополнение утечек во время работы системы.

Система охлаждения главного двигателя обслуживается двумя охлаждающий электронасосами пресной воды, один из которых является резервным. Резервный насос включается автоматически при падении давления воды в системе.

К главному двигателю вода поступает через регулятор температуры воды, подаваемой насосом, регулирует количество воды, проходящей через холодильники, обеспечивая необходимый температурный режим охлаждения двигателя.

Пресная вода из главного двигателя поступает в деаэрационный бак, в котором происходит отделение воздуха и паровоздушной смеси. На магистрали пресной воды после охлаждающих насосов ГД производится отбор греющей воды для опреснительных установок.

Для подогрева неработающего главного двигателя в системе предусмотрен подогреватель пресной воды, к которому подается пар из системы обогревания.

Система охлаждения дизель-генераторов пресной водой.

Заполнение водой системы производится электронасосом перекачки пресной воды из цистерны запаса котельной воды через клапаны.

Вода подается в расширительную цистерну дизель-генераторов оттуда через клапана производится заполнение системы, а также пополнение утечек во время работы системы.

Система пресной воды каждого дизель-генератора обслуживается своим центробежным насосом, навешанным на двигатель.

Подача воды в рубашки дизель-генераторов производится через холодильники пресной воды, задвижки.

Для поддержания постоянной температуры пресной воды, у выпуска охлаждающей воды из двигателей установлен термостатический клапан.

Для постановки неработающего дизель-генератора в "горячий" резерв в системе пресной воды двигателя предусмотрен электрический подогреватель.

Рисунок 21. Принципиальная схема охлаждения СЭУ пресной водой

В случае повреждения системы охлаждения пресной водой дизель-генераторы могут охлаждаться забортной водой при снятии глухих фланцев, разделяющих системы пресной и забортной воды.

Отвод паровоздушной смеси от дизель-генераторов осуществляется в расширительную цистерну дизель-генераторов.

Трубопроводы системы окрашены под цвет помещения. На трубопроводах пресной воды нанесены отличительные знаки два широких кольца зеленого цвета.

Контрольно-измерительные приборы.

Для контроля за работой системы предусмотрены манометры, местные и дистанционные термометры, сигнализаторы нижнего уровня, сигнализаторы давления и температуры.

Система сжатого воздуха

Система сжатого воздуха среднего и низкого давления обеспечивает:

Заполнение сжатым воздухом от электрокомпрессоров баллонов пускового воздуха ГД и ДГ, низкого давления заполнение баллонов аппаратов СО;

подачу сжатого воздуха из баллонов в пусковые устройства двигателей при запуске;

продувание масляных фильтров главного двигателя;

судовые нужды, пневмоинструмент и пневмоцистерны.

Система сжатого воздуха высокого давления обеспечивает:

Заполнение от электрокомпрессора баллонов от пусковых баллонов аварийного дизель-генератора и дизеля мотопомпы баллонов пневмопитания системы и баллонов спасательных шлюпок.

Системы воздухоснабжения и газовыпуска

Все грузовые и отстойные танки оборудованы газоотводной системой, автономной для каждого, танка и предназначенной для обеспечения газообмена между грузовым танком и атмосферой.

Каждый грузовой и отстойный танк оборудован высокоскоростным газовыпускным устройством и вакуумным клапаном с пламяпрерываюшей сеткой. Выпуск газа из танков через высокоскоростное газовыпускное устройство осуществляется со скоростью не менее 30 м/с.

Рисунок 22. Принципиальная схема системы сжатого воздуха СЭУ

Площадь сечения труб автономной газоотводной системы обеспечивает удаление газов из одного танка при грузовых операциях с производительностью не более 1100м3/ч.

Система газовыхлопа главного и вспомогательных двигателей

Система газовыхлопа обеспечивает отвод выхлопных газов от главного двигателя через утилизационный котел, вспомогательных дизель-генераторов, аварийного дизель-генератора и дизеля мотопомпы через глушители в атмосферу. Утилизационный котел и все глушители оборудованы искроулавливателями.

Рисунок 23. Принципиальная схема газовыпускной системы СЭУ

Выхлопные трубы изолированы и обшиты металлическим кожухом.

В системе газовыхлопа предусмотрен постоянный дренаж гудрона и аварийный слив воды от утилизационного котла.

Но она не является единственной. Судовому дизельному двигателю внутреннего сгорания необходимо быть в меру разогретым. Во-первых, эффективная работа двигателя обеспечивается температурными зазорами его частей, рассчитанными для горячего состояния. Во-вторых, нагретое смазочное масло становится более текучим и лучше выполняет свои функции.Конечно, речь идет только о рабочем диапазоне температуры судового дизельного двигателя, который должен поддерживаться исправной работой системы охлаждения. Перегрев двигателя может привести к тяжелым последствиям в яхтинге. Нет ничего удивительно в том, что яхтенные моторы охлаждаются забортной водой.

Система охлаждения судового двигателя.

В редких случаях эта вода подается прямо в блок цилиндров, после чего сбрасывается за борт. Такая система охлаждения называется одноконтурной, ее простота имеет свои положительные и отрицательные стороны.

Практически все современные судовые дизельные двигатели на парусных и моторных яхтах оснащены двухконтурной системой охлаждения.

Через вентиль (1) забортная вода поступает на фильтр (2). Прокачка забортной воды производится помпой (3), которая подает эту воду в теплообменник (5), после чего происходит сброс ее в выхлопную трубу судового дизельного двигателя (7). Насос внутреннего контура (4) прокачивает через теплообменник антифриз, циркулирующий внутри блока цилиндров с целью их непосредственного охлаждения. Если выпускной коллектор двигателя расположен ниже ватерлинии, для предотвращения попадания в него забортной воды через выхлопную трубу остановленного двигателя, на трубопроводе сброса забортной воды устанавливается сифонный клапан (6).

Такова принципиальная схема системы охлаждения судового дизельного двигателя. На практике она дополняется необходимыми элементами, в число которых могут входить:

Датчик температуры внутреннего контура охлаждения, обеспечивающий показания стрелочного прибора и включающий звуковую и световую сигнализацию в случае перегрева;

Термостат, подключающий циркуляцию забортной воды в теплообменнике только после того, как температура внутреннего контура достигнет рабочих параметров;

В некоторых случаях — сигнализатор превышения температуры выхлопных газов, который в первую очередь должен предупредить о неисправности в системе подачи забортной воды на охлаждение судового дизельного двигателя.

Несмотря на относительную сложность конструкции, эта система имеет существенные преимущества: в судовом дизельном двигателе циркулирует не морская вода, агрессивная по отношению к конструкционным материалам, а специальная охлаждающая жидкость — смесь пресной воды и хладагента, не вызывающая коррозию металла и засорения осадками и накипью очень тонких каналов системы охлаждения. Кроме того, охлаждающая жидкость не замерзает при минусовых температурах, что также увеличивает срок службы и надежность судового двигателя.

Сиcтемы воздухозабора и выхлопа судового двигателя.

Если открытие входа в моторный отсек сопровождается повышением оборотов судового двигателя (и такое бывает!) — ему не хватает воздуха. Свободный приток воздуха из салона к мотору даже способствует ускоренной вентиляции помещений, т.к. работающий судовой двигатель в этом случае играет роль мощной вытяжки.

Стерильность морского воздуха не только полезна для здоровья, но и позволяет не усложнять системы воздухозабора и очистки его на входе в дизель. Воздушный фильтр (air filter) (1) обычно выполнен из поролона, который периодически просто промывается и сушится.

Через впускной коллектор (2) воздух поступает к впускным клапанам цилиндров (3), обеспечивая сгорание топлива.
Выхлопные газы через выпускные клапаны (4) и выпускной коллектор, смешавшись с водой внешнего контура охлаждения, через выхлопную трубу (5) сбрасываются в водяной замок/глушитель (6) и через гусек (7) выводятся за борт.

Система электрооборудования судового дизельного двигателя.

На всех яхтах запуск судового дизельного двигателя производится электроэнергией аккумулятора (1), предназначенного исключительно для этой цели, не допуская возможности его разрядки на любых других потребителях. При неработающем судовом двигателе размыкатель (2) обрывает случайные токи утечки. Реле электромотора стартера срабатывает поворотом ключа в замке зажигания (4) и приводит в действие стартер (3). Работающий судовой двигатель вращает навешенный на него генератор (5), который производит зарядку стартерного аккумулятора и батарей бытовых потребителей через выход (6) в систему электрооборудования самой яхты.

Для повышения надежности в бортовой системе постоянного тока предусмотрена возможность подключения батарей бытовых потребителей в режим запуска двигателя, на случай, если со стартерным аккумулятором произошла неприятность. Все современные моторы снабжены приборами контроля рабочих параметров: число оборотов, температура, давление. Иногда и управление судовым дизельным двигателем производится посредством электроники.

На этом обзор систем судового дизельного двигателя закончим. А в следующей статье поговорим еще об одном неотъемлемом элементе современной яхты.

Для осуществления нормальной смазки цилиндров двигателей необходимо, чтобы температура на внутренней поверхности их стенок не превышала 180-200°С. При этом не происходит коксование смазывающего масла и потери на трение сравнительно малы.

Основное назначение системы охлаждения состоит в отводе тепла от втулок и крышек цилиндров и в некоторых двигателях от головок поршней, в охлаждении циркуляционного масла к охлаждении воздуха при наддуве дизелей. Система охлаждения форсунок автономная.

Современные дизельные установки имеют двухконтурную систему охлаждения, состоящую из замкнутой системы пресной воды, которая охлаждает двигатели, и открытой системы забортной волы, которая через теплообменники отводит тепло от пресной воды, масла, наддувочного воздуха и непосредственно от некоторых элементов установки (подшипники валопровода и др.).

Сами системы пресной воды делятся на три основные подсистемы охлаждения:

Цилиндров, крышек и турбонагнетателей;

Поршней (если они охлаждаются водой);

Форсунок (если они охлаждаются водой);

Система охлаждения цилиндров, крышек и турбонагнетателей может иметь три исполнения:

На ходу судна охлаждение осуществляется главным насосом, а на стоянке - стояночным; перед пуском главный двигатель прогревается водой от

дизель-генераторов;

Главный двигатель и дизель-генераторы имеют раздельные системы, причем каждый дизель-генератор снабжен автономным насосом и общим для всех дизелей охладителем;

Каждый из дизелей оборудован автономной системой охлаждения.

Наиболее рационален первый вариант системы, где высокая эксплуатационная надежность и живучесть обеспечиваются минимальным числом насосов, охладителей, трубопроводов. В общем случае в состав системы пресной воды входят два главных насоса - основной в резервный (макет использоваться насос забортной воды), один стояночный (портовый) насос, один-два охладителя, терморегуляторы (регулирование перепуском пресной воды через холодильник), расширительные цистерны (компенсация изменения объема пресной воды в замкнутей системе при изменении температуры, пополнение количества вода в системе), деаэраторы

(удаление растворенного воздуха), трубопроводы, вакуумные опреснительные установки, контрольно-измерительные приборы.

На рис.1 показана принципиальная схема двухконтурной системы охлаждения. Циркуляционным насосом II пресная вода подается в водоохладитель 8, после которого она поступает в полости рабочих втулок 19 и крышки 20. Нагретая вода от двигателя подается по трубопроводу 14 к насосу II и снова в охладитель 8. Наиболее высоко расположенный участок трубопровода 14 соединен трубой 7 с расширительной цистерной 5, которая сообщается с атмосферой. Расширительная цистерна обеспечивает заполнение водой циркуляционной системы охлаждения двигателя. Одновременно через расширительную цистерну отводится воздух из этой системы.

Чтобы уменьшить коррозионную активность пресной воды, в нее добавляют раствор хромпика (бихромат калия К2Сr2O7 и соды) в количестве 2-5 г на литр воды. Раствор приготавливают в растворном бочке 6, а затем спускают в расширительную цистерну 5. Для регулирования температуры пресной воды, поступающей к двигателю, служит термостат 9, перепускающий воду помимо водоохладителя.

Циркуляционная система пресной воды имеет резервный насос 10,включенный параллельно основному насосу II.

Забортная вода для охлаждения принимается через бортовой или донный кингстон 1.От кингстона вода через фильтры 18, задерживающие частицы ила, песка и грязи, поступает к насосу забортной охлаждающей воды 16, который подает ее на маслоохладитель 12 и водоохладитель 8, а также по трубе 15 на охлаждение компрессоров, подшипников валопровода и другие нужды. Но байпасному трубопроводу 13 вода может быть пропущена мимо маслоохладителя. Нагретая вода после водоохладителя 8 отводится за борт через отливной забортный клапан 4. При чрезмерно низкой температуре забортной воды и при попадании битого льда в приемные кингстоны часть нагретой воды по трубопроводу 2 можно перепустить во всасывающую магистраль. Регулирование поступления количества нагретой воды производится клапаном 3.

Охлаждающая система забортной воды имеет резервный насос 17, включенный параллельно основному насосу 16. В некоторых случаях устанавливают один резервный насос для забортной и пресной воды.

Особенно активной в коррозионном отношении является морская вода, содержащая хлористые, сернокислые и азотнокислые соли. Коррозионная активность морской воды в 20-50 раз выше, чем у пресной. На судах трубопроводы охлаждающей системы забортной воды иногда изготавливают из цветных металлов. Для уменьшения коррозионного действия морской воды внутреннюю поверхность стальных труб покрывают

Рис. I Схема системы охлаждения

цинковыми, бакелитовыми и другими покрытиями. Температуру в системах забортной воды не следует допускать выше 50-550С, так как при более высокой температуре происходит выпадение солей. Давление в системе забортной воды, создаваемое насосами, находится в пределах 0,15-0,2 МПа, а в системе пресной воды 0,2-0,3 МПа.

Температура забортной воды на входе в систему зависит от температуры воды в бассейне, где плавает судно. В качестве расчетной принимают температуру 28-30°С. Температуру пресной воды на входе из двигателя принимают в пределах 65-90°С, причем нижний предел относится к малооборотным двигателям, а верхний - к высокооборотным. Температурный перепад между температурой на выходе и входе в двигатель принимают Δt =8-100C.

Для создания статического напора расширительную цистерну устанавливают выше двигателя. Заполнение системы охлаждения производится из общесудовой системы пресной воды.

Правила Регистра СССР к охлаждающим системам пресной воды допускают установку общей расширительной цистерны для группы двигателей. Система охлаждения поршней должна обслуживаться двумя насосами равной производительности, один из которых резервный. Такое же требование предъявляется к системе охлаждения форсунок.

В случае включения в систему вакуумной опреснительной установки следует предусмотреть обеззараживающие устройства. Полученный дистиллят может использоваться для технических, санитарных и бытовых нужд. Испарительные установки должны выполняться в виде одного агрегата, иметь автоматизацию и должны эксплуатироваться без специальной вахты.

Система забортной охлаждающей воды, включающая второй контур системы охлаждения двигателя, предназначена для снижения температуры пресной воды, масла и наддувочного воздуха главного двигателя и дизель-генераторов, вспомогательного оборудования машинно-котельных отделений (компрессоров, конденсаторов пара, испарителей, рефрижераторных установок), подшипников гребного вала, дейдвуда и др. Эта система может выполняться по схеме с последовательным и с параллельным расположением теплообменных аппаратов.

Требования Правил Регистра СССР к системе забортной охлаждающей воды в отношении резервирования агрегатов аналогичны требованиям к системе пресной воды.

Вопросы для самопроверки

1. От каких деталей и узлов отводят теплоту системы охлаждения дизелей?

2. Как подразделяются системы пресной охлаждающей воды?

3. Какие варианты может иметь система охлаждения цилиндров, крышек и турбонагнетателей?

4. Какие агрегаты и устройства входят в систему пресной охлаждающей воды?

5. То же - для системы забортной охлаждающей воды?

6. Какие функции выполняет расширительная цистерна?

7. Как регулируется температура пресной воды?

8. Какие агрегаты в системе охлаждения обязательно резервируются?

9. Каковы параметры пресной и забортной воды системы охлаждения?

10. Для каких целей используется дистиллят, полученный в вакуумной опреснительной установке?

11. Каковы требования Правил Регистра СССР к системам пресной и забортной воды.

12. Почему для охлаждения двигателя применяется двухконтурная схема?

Система охлаждения обеспечивает отвод тепла от различных механизмов, устройств, приборов и рабочих сред в теплообменных аппаратах. В судовых энергетических установках распространены системы водяного охлаждения из-за целого ряда преимуществ. К ним относится и высокая эффективность (теплопроводность воды в 20 - 25 раз выше чем, у воздуха), меньшее влияние внешней среды, более надежный пуск, возможность использования отводимого тепла.

В дизельных установках система охлаждения служит для охлаждения рабочих цилиндров главных и вспомогательных двигателей, газовыпускного коллектора, наддувочного воздуха, масла циркуляционной смазочной системы и воздухоохладителей компрессоров пускового воздуха.

Система охлаждения в паротурбинных установках предназначена для отвода тепла от конденсаторов, маслоохладителей и других теплообменных аппаратов.

Система охлаждения газотурбинных установок используется для промежуточного охлаждения воздуха при многоступенчатом сжатии, охлаждения маслоохладителей, деталей газовых турбин.

Кроме того, в установках любого типа система служит для охлаждения опорных и упорных подшипников валопровода, для прокачки дейдвудных труб, используется в качестве резерва противопожарной системы. В качестве рабочего тела судовые системы охлаждения применяют забортную и пресную воду, масло и воздух. Выбор теплоносителя зависит от температур теплоотвода, конструктивных особенностей и размеров охлаждающих узлов и аппаратов. Самое широкое применение в качестве теплоносителя находит пресная и забортная вода. Масло применяется в системах охлаждения довольно редко, например, для охлаждения поршней двигателей внутреннего сгорания. Это объясняется его существенными недостатками по сравнению с водой (высокой стоимостью, малой теплоемкостью). В то же время масло как охлаждающая жидкость обладает ценными свойствами, высокой температурой кипения при атмосферном давлении, низкой температурой застывания, малой коррозионной активностью.

Воздух в качестве охлаждающей среды используется в газотурбинных установках. Для охлаждения деталей ГТУ воздух требуемого давления отбирается из напорных трубопроводов компрессоров.

Системы охлаждения разделяются на проточные и циркуляционные. В проточных системах охлаждающее рабочее тело на выходе из системы выбрасывается.

В циркуляционных системах охлаждения по замкнутому контуру многократно проходит постоянное количество охлаждающего вещества, а тепло от него отводится охлаждающему рабочему телу проточной системы. В этом случае в охлаждении принимают участие два потока, а системы носят название двухконтурных.

В качестве циркуляционных насосов пресной и забортной воды используются центробежные насосы.

Системы охлаждения дизельных энергетических установок почти всегда двухконтурные: двигатели охлаждаются пресной водой замкнутого контура, которая, в свою очередь, охлаждается забортной водой в специальном холодильнике. В случае охлаждения двигателя проточной системой к нему будет подводиться холодная забортная вода, температура нагрева которой не должна быть выше 50 - 55°С. При этих температурах из воды могут выделяться растворенные в ней соли. В результате отложения солей затрудняется передача теплоты от двигателя воде. Кроме того, охлаждение деталей двигателя холодной водой приводит к повышенным тепловым напряжениям и снижению экономичности дизеля. Применяемые в ДЭУ замкнутые системы охлаждения позволяют иметь чистые полости охлаждения и легко поддерживать наивыгоднейшую температуру охлаждения воды, регулируя ее в соответствии с режимом работы двигателя.

Каждое машинное отделение согласно требованиям морского Регистра судоходства должно иметь не менее двух кингстонных ящиков, обеспечивающих прием забортной воды в любых условиях эксплуатации.

Приемные кингстоны забортной воды рекомендуется размещать в носовой части машинных отделений, как можно дальше от гребных винтов. Это делается для уменьшения вероятности попадания воздуха в приемные трубопроводы забортной воды при работе винта на заднем ходу.

Расчетная температура забортной воды для судов неограниченного района плавания составляет 32°С, а для ледоколов 10°С. Наибольшее количество теплоты отводится забортной водой в системе охлаждения ПТУ, которое составляет 55 - 65% всей выделенной при сгорании топлива. В этих установках теплота, в основном отводится при конденсации пара в главных конденсаторах.

Режим охлаждения дизелей определяется разностью температур пресной воды на входе в двигатель и на выходе из него. В главных малооборотных двигателях температура на входе в двигатель находится на уровне 55°С, а на выходе 60 - 70°С. В главных среднеоборотных и вспомогательных дизелях эта температура составляет 80 - 90°С. Ниже этих значений температуру не опускают из соображений увеличения термических напряжений и снижения эффективности рабочего процесса, а повышение температур охлаждения, несмотря на улучшение показателей работы дизеля, заметно усложняет сам двигатель, систему охлаждения и эксплуатацию.

Давление воды внутреннего контура охлаждения дизелей должно быть несколько выше давления забортной воды, чтобы исключить попадание забортной воды в пресную в случае течи в трубах охладителя.

На рис. 25 дана принципиальная схема даухконтурной системы охлаждения ДЭУ. Втулки рабочих цилиндров 21 и крышки 20 охлаждаются пресной водой, которая подается циркуляционным насосом 11 через водоохладитель 8. Нагретая в двигателе вода подается по трубопроводу 14 к насосу 77.

Из наиболее высокой точки этого контура отходит труба 7 к расширительной цистерне 5, сообщенной с атмосферой. Расширительная цистерна служит для пополнения водой циркуляционной системы охлаждения и отвода воздуха из нее. Кроме того, из бачка 6 в расширительную цистерну при необходимости может подводиться реактив, снижающий коррозионные свойства воды. Регулирование температуры пресной воды, поступающей к двигателю, производится автоматически термостатом 9, который перепускает большее или меньшее количество воды помимо холодильника. Температура пресной воды, выходящей из двигателя, поддерживается термостатом на уровне 60...70°С для малооборотных дизелей и 8О...9О°С для средне- и высокооборотных. Параллельно основному циркуляционному насосу пресной воды 11 подключен резервный насос 10 такого же типа.

Забортная вода принимается центробежным насосом 17 через бортовой или донный кингстоны 7, через фильтры 19, которые производят частичную очистку охладителей воды от ила, песка и грязи. Параллельно основному насосу забортной воды 77 в системе предусмотрен резервный насос 18. После насоса забортная вода подается на прокачку маслоохладителя 12, охладителя пресной воды 8.

Кроме того, часть воды по трубопроводу 16 направляется для охлаждения наддувочного воздуха двигателя, воздушных компрессоров, подшипников валопровода и на другие нужды. Если предусматривается охлаждение поршней главного дизеля пресной водой или маслом, то, кроме перечисленного, забортная вода охлаждает и теплоотводящую среду поршней.

Рис. 25.

Магистраль забортной воды у маслоохладителя 12 имеет обводной (байпасный) трубопровод 13 с термостатом 75 для поддержания определенной температуры смазочного масла перепуском забортной воды помимо холодильника.

Нагретая вода после водоохладителя 8 отводится за борт через отливной клапан 4. В случаях слишком низкой температуры забортной воды и попадания ледовой шуги в кингстоны система предусматривает повышение температуры забортной воды в приемном трубопроводе за счет рециркуляции нагретой воды по трубе 2. Количество возвращаемой в систему воды регулируется клапаном 3.

Система охлаждения судовой энергетической установки предназначена для охлаждения деталей главных и вспомогательных двигателей, нагревающихся от теплоты сгорания топлива (так называемые «огневые поверхности) с тем, чтобы снизить их температурную деформацию и повысить прочность, а также для отвода теплоты от рабочих сред (масла, топлива, воды и наддувочного воздуха). Кроме того, с помощью системы охлаждения обеспечивается отвод теплоты от других различных механизмов, устройств, приборов, размещенных в машинно-котельном отделении.

Режим охлаждения двигателя оказывает влияние на эффективность его работы. С повышением температуры охлаждающей воды индикаторный КПД двигателя падает, что объясняется уменьшением коэффициента наполнения, периода задержки воспламенения и скорости нарастания давления. Вместе с тем благодаря снижению вязкости масла уменьшаются потери на трение (механический КПД растет) и износ деталей двигателя. В результате при изменении температуры воды от 50 о до 150 о С наблюдается незначительное увеличение эффективного КПД дизеля.

Температурный уровень охлаждения влияет на количество и характер лако- и нагарообразования, выпадения осадка и окисления масла. С ростом температуры ускоряется окисление масла, однако лакообразование уменьшается. Таким образом, повышение температуры охлаждающей воды в двигателе сопровождается некоторым улучшением его показателей. Кроме того, наблюдается благоприятное с точки зрения утилизации теплоты перераспределение потоков вторичных энергоресурсов: количество теплоты, отводимой отходящими газами, возрастает, а охлаждающей водой - уменьшается.

Система охлаждения состоит из следующих основных элементов: насосов пресной и забортной воды, фильтров, расширительных и сточных цистерн и цистерн для приготовления присадок, охладительной пресной воды, подогревателей пресной и забортной воды, приемных и отливных устройств, трубопроводов с запорной и регулирующей арматурой и контрольно-измерительных приборов. Охладители предназначены для отвода в воду избыточной теплоты от охлаждающих жидкостей и наддувочного воздуха. Расширительная цистерна служит для компенсации изменений объема воды в системе вследствие изменения ее температуры, для восполнения потерь воды в системе из-за утечек и испарения, а также удаления из системы воздуха и водяных паров. Терморегуляторы должны автоматически поддерживать температуру воды и охлаждаемых жидкостей в заданном диапазоне.

В настоящем проекте применяется трехконтурная система охлаждения с центральным охладителем пресной воды. Такой выбор обусловлен стремлением повысить надежность всего охлаждаемого оборудования, где для отвода тепла используется только пресная вода, обладающая меньшей коррозионной активностью. В связи с тем, что в заданном проекте фидерного контейнеровоза укомплектована дизелем 5G50ME - B9, имеющих два контура охлаждения (низкотемпературный и высокотемпературный), то и контур пресной воды состоит из двух частей. Согласно технической документации на дизель 5G50ME - B9 фирмы MAN B&W для охлаждения втулок цилиндра с целью снизить тепловые потери с охлаждающей водой используется пресная вода с температурой на входе в зарубашечное пространство 75°С и 85°С на выходе из него. Для обеспечения этого требования в контуре пресной воды системы охлаждения выделяется специальный высокотемпературный контур, который имеет сообщение с низкотемпературным контуром пресной воды через регулировочный клапан с термостатом. Во избежание вскипания воды в зарубашечном пространстве и охлаждающих каналах крышки цилиндров, где охлаждаются огневые поверхности, в контуре поддерживается давление не менее 0,25 МПа.

Устойчивая циркуляция пресной воды достигается благодаря постоянному отводу паровоздушной смеси из полостей охлаждения, обеспечению полного заполнения водой циркуляционного контура (периодическим пополнением воды) и возможности изменения объема воды из-за динамичности процессов охлаждения во время эксплуатации. Для этого в каждой системе последовательно с основным контуром циркуляции воды (или параллельно ему) устанавливают дренажно-компенсаторный контур с расширительной цистерной, связанной с атмосферой. В этой цистерне происходит выделение паровоздушной смеси из воды. Она служит для пополнения утечек воды и является буферной емкостью при изменении объема воды.

Согласно требованиям Регистра каждое машинное отделение должно иметь не менее двух кингстонных ящиков циркуляционной или охлаждающей воды, обеспечивающих приём забортной воды в любых условиях эксплуатации. В настоящее время, предусматривают кингстонно-распределительный канал, в который вода поступает из кингстонных ящиков, а затем через клинкетные задвижки - в систему охлаждения. Отвод воды за борт осуществляется через невозвратно-запорные клапаны. Во избежания попадания нагретой воды в приёмные отверстия, отливные и приёмные отверстия разносят по длине судна, располагая последние в нос от отливных. Отливные забортные отверстия размещаются на днище или на борту, как правило, не менее 300 мм ниже ватерлинии наибольшей осадки.

Принцип действия и состав системы охлаждения ГД.

На рисунок 7 изображена схема системы охлаждения ГД, состоящая из трех контуров (два контура пресной воды, имеющих сообщение, и контур забортной воды). Забортная вода поступает в систему охлаждения через днищевые (поз. 2) и бортовые (поз. 1) кингстонные ящики. Затем забортная вода, пройдя через кингстонный клапан (поз. 3) и фильтр грубой очистки (грязевые коробки) (поз. 4), поступает в кингстонный канал (поз. 5), в который забортная вода может поступать от другого кингстонного ящика. Из кингстонного канала очищенная вода забирается насосом забортной воды (поз. 6) и подается в центральный охладитель пресной воды (поз. 7), где она нагревается и отводится в отливной ящик (поз. 8). В случае очень низкой температуры забортной воды часть нагретой забортной воды после центрального охладителя с помощью терморегулятора возвращается в кингстонный ящик, поддерживая таким образом требуемую температуру забортной воды на входе центрального охладителя.

В свою очередь пресная вода после охлаждения в центральном охладителе поступает на вход циркуляционного насоса низкотемпературного контура (НКТ) пресной воды (поз. 10), где получив необходимую энергию, идет на параллельно включенные охладитель масла ГД (поз. 11) и охладитель наддувочного воздуха (поз. 12). Пройдя через указанные теплообменные аппараты подогретая пресная вода после слияния разделяется на два потока. Один поток через дроссельную шайбу (поз. 13) проходит в усреднительный узел (поз. 14), где смешавшись с излишками пресной воды высокотемпературного контура (ВТК) возвращается к центральному охладителю, замыкая таким образом низкотемпературный контур. Для регулирования температуры воды низкотемпературного контура часть ее после усреднения с помощью автоматического клапана (поз. 15) направляется в обход центрального охладителя пресной воды. Второй поток пресной воды после слияния подходит к клапану терморегулятора температуры пресной воды высокотемпературного контура (поз. 16), который дозирует количество воды низкотемпературного контура, поступающей на разбавление нагретой воды ВТК. После терморегулятора (поз. 16) пресная вода высокотемпературного контура поступает к циркуляционным насосам ВТК (поз. 17). Эти насосы, сообщая воде необходимую энергию, подают ее к главному двигателю (поз. 18) для охлаждения цилиндров. Нагретая вода из главного двигателя поступает в пароотводящий клапан (поз. 19), установленный с целью удаления из системы паров воды и воздуха, которые образуются в незначительном количестве на огневых поверхностях двигателя и могут накапливаться в системе. Выделившийся в этом клапане воздух и пар отводятся в расширительную цистерну (поз. 22) по трубопроводу (поз. 24). Выйдя из пароотводящего клапана, вода, разделившись на два параллельных потока, идет частью через утилизационную опреснительную установку (поз. 20) и частью через дроссельную шайбу (поз. 21), которая создает необходимый перепад давления для работы опреснительной установки. Указанные параллельные потоки воды, пройдя дроссельную шайбу и опреснительную установку, сливаются и подходят к клапану терморегулятора температуры пресной воды высокотемпературного контура, который пропускает необходимую часть горячей воды на смешение с водой НТК, а излишки направляются в усреднительный узел.

Для компенсации объема воды в замкнутом контуре пресной воды при ее нагреве в период работы двигателя и ее охлаждении в период стоянки устанавливается расширительная цистерна (поз. 22), которая с помощью трубопровода компенсационной воды (поз. 23) подключается на вход циркуляционного насоса ВТК, надежно обеспечивая таким образом ему необходимый кавитационный запас.

Кроме того, при помощи специального трубопровода (поз. 25) через расширительную цистерну в систему вводится дополнительная вода, компенсирующая утечки и испарение, а также вводятся различные присадки. При прогреве двигателя перед пуском в системе охлаждения цилиндров используется паровой подогреватель (поз. 26).

Определение параметров основного оборудования для комплектации системы охлаждения.

В расчёт системы охлаждения в объеме данного проекта входит определение основных параметров для ее комплектации следующим оборудованием - насосами пресной и забортной воды, теплообменными аппаратами.

Производительность насоса пресной воды.

Производительность насоса забортной воды.

где W 4 =41,7

По производительности из типоразмерного ряда подбираем насос забортной воды марки НЦВ 315/10А-1-11 производительностью 315м 3 / час

Определение количества теплоты отводимого водой.

Отвод теплоты от пресной воды - ;

Отвод теплоты с маслом - ;

Отвод теплоты от продувочного воздуха - 5685 = 2840 .

Расчет охладителя пресной воды.

где: = 1100 кВт - отвод теплоты от пресной воды;

= (25003500) Вт/ - коэффициент теплопередачи от пресной воды к забортной, для пластинчатого охладителя;

Принимаем 3000 Вт/.