Пту(1)

11

3. ТЕПЛОВЫЕ СХЕМЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПТУ ТАНКЕРОВ “ПЕКИН”, “СОФИЯ”, “МИР”

Второй серийной отечественной ПТУ типа ТС–2 были оснащены сначала танкер “Пекин” D=39900 т, а далее “София” D=62000т мощностью 13,97 МВт с 2-мя ГК типа КВГ–34 (34т/ч) к=93 % с паровым воздухоподогревателем.

Тепловая схема аналогична ТС–2 (рисунок 3.1), имеет 2 ступени регенеративного подогрева питательной воды m=2 и следующие характери-

стики:
е=26,5;	Nе=13,97 МВт, ВФШ, 110 об/мин;
be= 326,4 гр/(кВт·ч);	Neмах=15,386 МВт, 113 об/мин;
Рк=43,1 МПа;	РIIотб=0,872 МПа;
tпе= 470 °C;	РIотб=0,078 МПа;
t1=465 °C;

На режиме заднего хода tпе=400 °С. Подогрев воздуха до 90…100 °С. Для тренировки студентам предлагается самостоятельно разобрать тепловую схему ТС–2 с величинами потоков и параметрами пара (рисунок

3.1).

Танкер японской постройки “Мир” DW=40715 т, мощностью 11,764 МВт при 102 об/мин. Тепловая схема содержит 2 ГК с газовыми экономайзерами и паровыми воздухоподогревателями, автоматизированными пароохладителями, которые генерируют пар давлением 4,24 МПа температурой 450 °С, охлаждённый пар температурой 250 °С прик=92,5 %. Котлы оборудованы САУ питания, горения и перегрева пара. Перегретый пар используется в ГТЗА и ТГ, а охлаждённый – палубными механизмами, ГПН, ГН и подогревателями.

От ГТЗА отводится 3 отбора: 0,09 МПа; 0,4 МПа и 1,2МПа. Пар IIIго отбора используется в ИГК, пар II-го отбора – в деаэраторе и воздухоподогревателе, пар I-го отбора в ПНД и ИКВ. Температура питательной воды равна 125 °С. Тепловая схема ПТО танкера “Мир” представлена на рисунке 3.2.

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

1–паропреобразователь; 2–регулятор давления пара в концевых уплотнениях; 3–главный конденсатор; 4–вспомогательные турбогенераторы; 5–главные циркуляционные насосы (2 шт.); 6–вспомогательные циркуляционные насосы; 7–вспомогательные конденсаторы (3 шт.); 8–поплавковый регулятор уровня; 9–главные конденсатные насосы (2 шт.); 10–главный эжектор; 11–вспомогательные конденсатные насосы (3 шт.); 12–вспомогательные эжекторы; 13–регулятор температуры конденсата; 14–регулятор уровня в конденсаторе (мембранный); 15–конденсатор испарительной установки; 16–эжектор отсоса; 17–охладитель дренажа; 18–вакуумный подогреватель; 19–фильтры матерчатые; 20–поплавковые реле; 21–сборник горячих конденсатов; 22–испаритель добавочной котловой воды; 23–опреснитель; 24–цистерны дистиллята (2 шт.); 25– деаэратор; 26–поплавковый регулятор предельных уровней; 27–главные питательные наосы (2 шт.); 28–грузовые турбонасосы (3 шт.); 29– пароперегреватель; 30–экономайзер; 31–воздухоподогреватель паровой; 32–подогреватель воды для мойки танков; 33–регулятор среднего уровня в деаэраторе

Рисунок 3.1 – Тепловая схема паросиловой установки танкера «Пекин»

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

13

1–главный конденсатор; 2–ТНД; 3–ТВД; 4–турбогенератор; 5–вспомогательный циркуляционный насос; 6–вспомогательный конденсатор; 7–конденсатоотводчик; 8–воздухоподогреватель; 9–пароперегреватель; 10–экономайзер; 11–котел; 12–эжектор конденсатора турбогенератора; 13–главный питательный насос; 14–деаэратор; 15–испаритель главных конденсатов (ИГК); 16–подогреватель мытьевой воды; 17–подогреватель питательной воды ИГК; 18–смотровой бак; 19–вспомогательный конденсатор ИГК; 20–цистерна конденсата; 21–питательный насос ИГК; 22–цистерна дистиллята; 23–конденсатор испарительного агрегата; 24–турбина грузового насоса; 25–вспомогательный конденсатор турбины грузового насоса; 26– турбина грузового насоса; 27–подогреватель питательной воды III ступени (НД); 28–эжектор испарительного агрегата; 29–испаритель; 30–сборник горячих конденсатов; 31–дренажный насос; 32–конденсатор пара из уплотнений; 33–главный пароструйный насос; 34–главный конденсатный насос; 35–главный циркуляционный насос

Рисунок 3.2 – Тепловая схема паротурбинной установки танкера «Мир»

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

14

4. ТЕПЛОВЫЕ СХЕМЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ СОВРЕМЕННЫХ ПТУ БЕЗ ПРОМЕЖУТОЧНОГО ПЕРЕГРЕВА ПАРА

Признанным лидером в создании морских турбинных установок является фирма “General Electric” США, по лицензиям которых выпускается большая часть ПТУ в мире.

Разберём тепловую схему СПТУ типа MST–13 для танкера эффективной мощностью 13,6 МВт с ВФШ (рисунок 4.1).

1 – барабан котла; 2– главный турбогенератор; 3 –пароперегреватель; котла; 4 – бытовые потребители; 5 – обогрев топлива в цистерне; 6 – насос дистиллята; 7– вакуумный насос главного конденсатора; 8 – подвод воды к пароохладителям впрыскивающего типа; 9– грузовые насосы; 10 – подогреватель питательной воды высокого давления 2-й ступени; 11 – подогреватель питательной воды высокого давления 1-й ступени; 12–конденсатный насос; 13– стояночный турбогенератор; 14– система мойки танков: 15 – конденсатор выпара; 16 – охладитель дренажа; 17 – палубные механизмы; 18 – атмосферный конденсатор; 19 – турбопитательный насос; 20 – подогреватель питательной воды низкого давления: 21 – конденсатор системы укупорки уплотнений; 22 – подогрев груза в танках; 23 – дренажный насос; 24 – насос системы мойки танков; 25 – сборник дренажей; 26 – топливоподогреватель

пароохладитель впрыскивающего типа; контрольная система маслоотделителя (остальные условные обозначения совпадают, с условными обозначениями на рисунках 3.1 и 3.2)

Рисунок 4.1 – Тепловая схема типа МST-13

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

15

Турбоход оснащён 2-мя ГК с пароохладителями впрыскивающего типа с параметрами пара 6,06 МПа и 515 °С.

Тепловая схема регенеративная с числом подогревателей питательной воды m=5: 2 ПНД (20 и 21) – условно смесительные с СГК (25) и дренажным насосом(на схеме не указан); деаэратором – подогревателем смесительного типа и 2-мя ПВД (10 и 11) – поверхностного типа.

Автономные ТГ(2), ГПН(19), ГН и ЗН (9), насосы мойки танков (24), бытовые потребители (4,5), подогреватели мытьевой воды танков(24) работают на охлаждённом паре. Палубные механизмы (17), подогреватели груза (22), топливоподогреватели (26) работают на охлаждённом паре после вторичного пароохладителя впрыскивающего типа.

После подогревателя нефтепродуктов (22, 26) установлены очистители конденсата.

На вспомогательный атмосферный конденсатор (18) работает стояночный ТГ (13), ГН и ЗН (9), подогреватели мытьевой воды танков (14), палубные механизмы (17). ИГК в тепловой схеме отсутствует.

ИУ испарительной установки работает на паре II-го отбора из ТНД. ГХ выполнен самопроточным.

На ГХ и ИУ вместо эжекторов для отсоса паровоздушной смеси установлены эксгаостеры (6) с последующим конденсатором (16). На конденсаторопроводе перед Д установлен конденсатор выпара (15).

Вместо традиционного подвального расположения ГХ под ТНД (см. рисунок 2.1б) применена бесподвальная компоновка ГТЗА с осевым выхлопом пара из ТНД в ГХ, расположенный в нос от ГТЗА (см. рисунки 5.3 и 5.4). Это позволяет расположить ГТЗА под ГК.

Габариты редуктора удалось снизить за счёт использования планетарных ступеней и увеличения числа потока мощности.

Сравнение ГТЗА типа ТС–2 и MST–13 с почти равными Ne, соответственно 13,95 и 13,6 МВт показало, что за счёт увеличения начальных параметров пара, соответственно, 4,2 МПа и 470 °С до 6,06 МПа и 515 °С, увеличение числа регенеративных подогревателей питательной воды m с 2-х до 5-ти; осевого выхлопа пара в ГХ с самопроточной циркуляцией, позволило увеличить эффективный КПД с 26,5 до 28,4 % и снизить удельный эффективный расход топлива (Qpн=41680 кДж/кг) с 0,3373 до

0,303 кг/(кВт·ч).

На рисунке 4.2 изображена тепловая схема ПТУ танкера “Торсхаммер” Ne=23,48 МВт с одновальной ГТЗА “General Electric” США, который отличается от MST–13:

-наличием ПГНД(18) и контура “грязных конденсатов”;

-вместо эксгаустера установлен ГЭ;

-ПВД имеет секции снятия перегрева греющего пара(19,20);

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

16

- на малых нагрузках вместо пара V-го отбора используется охлаждённый пар и имеется клапан стравливания его избытка в ГХ(12).

Для голландского контейнеровоза построена СПТУ типа MST–19, Ne=2·44,0 МВт и параметрами пара 5,81 МПа, 510 °С, m=2, be=290 гр/(кВт·ч).

1 – главный котел; 2 – подача воздуха; 3– автономный пароохладитель; 4 – потери; 5 – турбопривод грузовых насосов; 6 – турбопривод балластного насоса; 7– главный турбогенератор; 8 – атмосферный конденсатор турбоприводов; 9, 31 –подпитка из цистерны дистиллята; 10 – главный конденсатный насос; 11 – главный конденсатор; 12 – клапан стравливания избытка пара; 13 – ТНД; 14 – привод насоса системы мойки; 15 – резервный турбогенератор; 16 – ТВД; 17 –сажеобдувка; 18 – парогенератор низкого давления; 19 – подогреватель питательной воды 5-й ступени; 20 – подогреватель питательной воды 4-й ступени; 21 – питательный насос; 22 – деаэратор; 23 – подогреватель питательной воды 2-й ступени; 24 – подогреватель питательной воды 1-й ступени; 25 – конденсатор главного эжектора и пара от сальников; 26испарительная установка; 27 –атмосферная сточная цистерна; 28 –насос подачи системы конденсата греющего пара в систему питательной воды; 29 – эжектор опреснительной установки; 30–атмосферный конденсатор; 32–контрольно-наблюдательная цистерна: 33 –насосы; 34 – в систему мойки; 35– разные нужды; 36 – обогрев топлива; 37 – обогрев груза; 38

– питательный насос парогенератора низкого давления (ПГНД); 39 – пар в атмосферу;

________ пар; -------- питательная вода, конденсат; ___ • ____ протечки от сальников

Рисунок 4.2 – Тепловая схема ПТУ танкера «Торсхаммер»

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

17

СПТУ типа MST–21 (рисунок 4.3) предназначенная для диапазона мощностей Ne=6,6…14,0 МВт состоит из 2-х ГК с параметрами пара 5,9 МПа, 510 °С без промперегрева. ГК с 2-мя экономайзерами, между которыми включён ПВД IV, что обеспечивает постоянство температуры уходящих газов и с помощью ПВД – увеличение температуры питательной воды, что эквивалентно снижению удельного эффективного расхода топлива на 3 %.

1– главный котел; 2, 3–первичный и вторичный экономайзеры; 4–воздухо- подогреватель; 5,6–ТВД, ТНД; 7–турбогенератор; 8–главный конденсатор; 9–конден- сатный насос; 10,12–конденсаторы ВСУ и системы отсоса пара от уплотнений турбин; 11–ВСУ; 13–сборник горячих конденсатов; 14,16,18,22 – ППВ соответственно I…IV ступеней; 15,19–дренажный и питательный насосы; 17–автоматический клапан подачи каскадной системы отбора; 20–турбина питательного насоса; 21– автоматический клапан свежего охлажденного пара

Рисунок 4.3 – Тепловая схема ПТУ типа МSТ–21

Для обеспечения достаточной экономичности на долевых нагрузках предусмотрена каскадная схема переключения ПНД на пар отборов более высокого давления; использован паровой воздухоподогреватель. ТГ работает на свежем перегретом паре на ГХ. ГПН работает также на свежем перегретом паре на Д.

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

18

Тепловая схема обеспечивает при Ne=6,6 МВт удельный эффективный расход топлива 304 гр/(кВт·ч).

В таблице 1 представлены изменения удельного эффективного расхода топлива в % в зависимости от мероприятия.

Таблица 4.1 – Зависимость расхода топлива от мероприятий

Мероприятия	Изменения расхода топлива в %
Понижение оборотов винта	3 % на 10 об/мин
Привод генератора от ГТЗА	1,5...3 % в зависимости от Ne
Привод генератора и ГПН от ГТЗА	2...4 % в зависимости от Ne
Промежуточный перегрев пара	4...5 % в зависимости от Ne
Единый термодинамический цикл в	4...5 % в зависимости от Ne
2-хвальной ПТУ
Снижение Рх	на 0,5...1 % с 0,0051 до 0,0045 МПа
Применение регулируемого газо-	0,5...1 %
воздухоподогревателя
Повышение Рк до 6.3 МПа	0,2...0,4 %
Охлаждение МО конденсатом	0,5

Современные ПТУ ограниченной мощности выполняются без промежуточного перегрева пара с m=4, каскадной системой переключения отборов при уменьшении нагрузки(смотри тепловую схемы MST–21 рисунок 4.3).

Шведская фирма “Сталь Лаваль” по лицензии фирмы “General Electric” США, разработало мощностной ряд СПТУ, параметры которых представлены в таблице 2.

Как видно из таблицы 2 увеличение эффективности ПТУ связанно с:

увеличением начальных параметров пара;

промежуточным перегревом пара;

увеличением числа подогревателей питательной воды;

увеличением КПД котла;

приводом Г и ГПН от ГТЗА;

охлаждением ИУ конденсатом;

охлаждением МО конденсатом;

отсосом пароводяной смеси эксгаустером;

самопроточной циркуляцией ГХ;

осевым выхлопом пара из ТНД в ГХ.

На заднем ходу выключается промежуточный перегрев пара и перегретый пар из основного пароперегревателя направляется в ТЗХ.

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

19

Таблица 4.2 – Технические характеристики СПТУ фирмы “Сталь Лаваль”

Параметры	Без промперегрева				С промперегревом
	3В	4В		5В	5BR	5MR
Начальное давление пере-	6,42	6,42		8,2	10,3	10,3
гретого пара, МПа
Начальная температура	513	513		513	513	541
перегретого пара, °С
Давление перегретого па-	-	-		-	2,76	2,76
ра за вторичным паропе-
регревателем, МПа
Температура перегретого	-	-		-	513	541
пара за вторичным паро-
перегревателем, °С
Температура питательной	142	194		209	221	221
воды, °С
Температура уходящих	167	130		130	130	116
газов, °С
КПД котла	0,883	0,9		0,9	0,9	0,907
Давление пара в главном	0,00509	0,00509		0,00509	0,00509	0,00509
конденсаторе, МПа
Число ПВД	-	1		2	2	2
Число ПНД	3	3		3	3	3
Привод Г и ГПН	От общей	турбины				От ГТЗА
Охлаждение ИУ	Конденсатом
Охлаждение МО	Забортной водой					конденсатом
Удаление паровоздушной	Эжектором					Эксгаустером
смеси из ГХ
ЦиркуляционнаясистемаГХ	Самопроточная
Термодинамический КПД	0,308	0,316		0,322	0,338	0,352
Удельный расход топлива	0,272	0,265		0,260	0,247	0,238

На рисунках 4.4, 4.5 и 4.6 изображены тепловые схемы типов 3В, 4В

и 5BR.

Японскими фирмами “Kavasaki” и “Heitachi” разработан мощностной ряд СПТУ типов UA, UB, UR, отличающихся одинаковыми техническими принципами за исключением узлов высокого давления.

Таблица 4.3 – Характеристики СПТУ

	Тип	Ne,	n,	tпе,	tпп,	Pk,	be,	m
		МВт	об/мин	°C	°С	МПа	гр/(кВт·ч)
	UA	26,5	110…90	510…520	-	3,92…5,9	279	4
	UB	36,8	100…80	520	-	5,9…7,85	272	4
	UR	36,8	80	520	520	9,8	252	5

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

20

Рисунок 4.4 – Схема парового цикла 3В фирмы «Сталь–Лаваль»

1–главный котел; 2–ТВД; 3–турбопривод генератора и питательного насоса; 4–ТНД; 5–главный конденсатор; 6–паровоздушный эжектор; 7–цистерна дистиллята; 8–охладитель испарителя; 9–конденсатор системы отсоса пара от уплотнений; 10–испарительная установка; 11–подогреватели НД; 12–деаэратор; 13–подогреватель ВД; 14–дренажная цистерна

Рисунок 4.5 – Схема парового цикла 4В фирмы «Сталь–Лаваль»

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)