Лекции по Морской энциклопедии / 6_СЭУ

СУДОВЫЕ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ

УСТАНОВКИ

(СЭУ)

СЭУ

•	Судовая энергетическая установка - это комплекс
	механизмов, аппаратов, устройств и трубопроводов,
	предназначенных для обеспечения движения судна с
	заданной скоростью, а также для снабжения энергией
	различных механизмов, систем, устройств и др.

		СЭУ
•	Основная часть энергии расходуется на приведение судна в движение;
	для этой цели на судне имеется главный двигатель, который вырабатывает
	механическую энергию, потребляемую судовым движителем. Механическая
	энергия в главном двигателе почти всегда получается в результате
	преобразования тепловой энергии, образующейся при сжигании топлива.
	Такие двигатели называются тепловыми и подразделяются на две основные
	группы - двигатели внутреннего сгорания (ДВС) и паровые. ДВС
	используют энергию газов, образующихся при сжигании топлива в
	двигателе или в специальном генераторе газа; к ним относятся дизели и
	газовые турбины. Паровые двигатели используют энергию пара, который
	образуется в паровых котлах при сжигании в них топлива; к ним
	принадлежат паровые машины, широко применявшиеся раньше, но в
	настоящее время почти исчезнувшие, и паровые турбины. На подводных
	лодках, реже - на надводных кораблях и гражданских судах, применяются
	атомные энергетические установки, использующие энергию деления атомов
	тяжелых элементов (уран и др.) для получения пара, вращающего турбину.
	Встречаются	комбинированные	установки,	например,	дизель-
	газотурбинные. Имеются также вспомогательные установки.

СЭУ

•	В зависимости от способа превращения тепловой энергии в
	механическую двигатели подразделяются на поршневые, у которых
	возвратно-поступательное движение поршней, на которые действует
	давление газов - продуктов сгорания, преобразуется во вращательное
	движение коленчатого вала; турбинные, у которых газ действует на
	лопатки рабочего колеса, насаженного на вал; реактивные,
	создающие тягу как реакцию струи газов, вытекающих из сопла
	двигателя.

СЭУ

•К судовым энергетическим установкам предъявляются довольно разнообразные требования, в том числе экономичность, компактность, надежность, большой моторесурс (продолжительность работы без капитального ремонта), быстрая готовность к работе.

•На современных гражданских судах в качестве главных двигателей почти исключительно применяются дизели, как наиболее экономичные, хотя сравнительно тяжелые и громоздкие. Более разнообразны энергетические установки военных кораблей, которые обладают высокой мощностью и должны эффективно работать как на полном, так и на экономическом ходу.

СЭУ

•Дизельная ЭУ состоит из дизеля, топливоподающей системы, системы смазки, системы охлаждения, пусковой системы. Дизель имеет несколько цилиндров, объединенных в единый блок. Цилиндры опираются на неподвижную часть - станину, установленную на фундаменте, который передает возникающие при работе дизеля нагрузки на корпус. Нижняя часть станины с фундаментной рамой образует картер.

•Внутри каждого цилиндра перемещается поршень, который с помощью шатуна передает движение коленчатому валу. Рабочий процесс в цилиндре ДВС состоит из последовательно сменяющих друг друга процессов всасывания воздуха в цилиндр, сжатия воздуха, сопровождающегося его нагревом, впрыска топлива, воспламенения и расширения горячих газов (рабочий ход), выхлопа отработавших газов. Эти процессы могут происходить или за четыре хода поршня из одного крайнего положения в другое, или за два (вверх и вниз) - такие дизели называются соответственно четырехтактными и двухтактными. Четырехтактные двигатели несколько более экономичные, но и более громоздкие при равной мощности.

СЭУ

•ДВС могут быть простого действия, если рабочий цикл совершается только в верхней полости цилиндра, и двойного действия, если в обеих. Они бывают малооборотные (до 250 об/мин), среднеоборотные (300 - 600 об/мин) и высокооборотные. С ростом оборотов (частоты вращения) уменьшаются размеры дизеля, его мощность, моторесурс, несколько ухудшается экономичность, но при постоянной частоте вращения гребного винта требуется редуктор больших размеров. Малооборотные дизели работают непосредственно на гребной винт. Различают также крейцкопфные и тронковые дизели: первые имеют шатун с ползуном, вторые - без ползуна. У карбюраторных двигателей, в отличие от дизелей, топливо воспламеняется не само, а от электрической искры. К.п.д. судовых дизелей - до 45 %.

СЭУ

•Паротурбинные установки включают паровые котлы с системами подачи топлива, воды, воздуха и отвода пара и дыма (отработавших газов), паровые турбины, к которым подводится пар от котлов, конденсаторы, где отработавший пар снова превращается в воду, и другие элементы.

•Котлы современных судов работают, как правило, на жидком топливе (мазуте), более дешевом, чем дизельное топливо. Котел состоит из корпуса, топки и газоходов. В корпусе находятся вода (внизу) и пар (вверху). В топке сжигается топливо. Дымовые газы выходят в дымовую трубу по газоходам.

•Паровые котлы могут быть огнетрубными (огонь в трубах, вода снаружи), водотрубными (вода в трубах, огонь снаружи) и комбинированными. На современных судах устанавливаются только водотрубные котлы. Для повышения экономичности паротурбинной СЭУ стремятся повысить параметры пара: температуру и давление на выходе из котла. Так, на отечественных крупнотоннажных танкерах давление пара составляет 80 атм. (8 МПа), а температура - 5150С. К.п.д. котлов достигает 93 %.

СЭУ

•Паровая турбина преобразует потенциальную энергию сжатого пара в кинетическую энергию скоростной струи пара, а затем в механическую работу вращения вала. Турбина состоит из одного или нескольких соединенных колес, насаженных на общий вал с радиально расположенными криволинейными рабочими лопатками. Вращающаяся часть с лопатками называется ротором, а неподвижная - статором. В турбине давление пара уменьшается во много раз, а объем соответственно увеличивается, поэтому турбины делают двух- и трехкорпусными (турбина высокого, среднего и низкого давления, которые отличаются по своим размерам и связаны общим паропроводом). В связи с тем, что турбина может вращаться только в одну сторону, для получения заднего хода приходится делать турбину заднего хода, мощность которой меньше основной, или устанавливать винт регулируемого шага. Турбины бывают активными (увеличение скорости струи происходит только в неподвижном направляющем аппарате турбины) и реактивные (расширение струи пара происходит также в рабочем колесе благодаря специальному профилированию лопаток).

СЭУ

•Паровые турбины быстроходные (до 6000 об/мин), поэтому для передачи мощности к гребному винту необходим зубчатый редуктор, обычно двухступенчатый, или другой механизм. Турбина с редуктором образуют главный турбозубчатый агрегат (ГТЗА). К.п.д. обычных турбин - около 30 %.

•Пар низкого давления из турбины поступает в конденсатор, внутри которого находятся трубки, по которым с помощью циркуляционного насоса или за счет скоростного напора при ходе судна прокачивается холодная вода. Давление внутри конденсатора пониженное. Пар превращается в воду и вновь подается в котел.