Энергетические комплексы морских судов

DOI: 10.24143/1812-9498-2018-2-23-27 УДК 629.5.064

И. А. Боровикова, А. Г. Даниловский, Г. А. Архипов ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ МОРСКИХ СУДОВ

Судовое оборудование объединено в энергетические комплексы (блоки), которые вырабатывают или потребляют различные виды энергии для выполнения специфических функций. Такие блоки называются функциональными агрегатами. Различают агрегаты судовых энергетических установок и общесудовые агрегаты. С целью исключения сопутствующих работ при демонтаже узлов конструкции во время ремонта агрегаты исследуются на разбираемость. Наиболее частым является ремонт с выемкой агрегата из помещений судна и заменой на новый агрегат. Агрегатирование подразделяется на функциональное и зональное. Приведён план трюма танкера, выполненный в соответствии с принципами функционального и зонального агрегатирования. Представлен макет агрегата охлаждения судовых энергетических установок пресной водой. Подтверждено, что объединение энергетических комплексов в функциональные агрегаты обеспечивает сокращение сроков постройки судов, внедрение агрегатного ремонта облегчает эксплуатацию и повышает качество монтажа оборудования.

Ключевые слова: оборудование морских судов, комплексы энергетические, комплексы производящие, потребление энергии, функциональные агрегаты, зональное агрегатирование.

Введение

Всё судовое оборудование объединено в энергетические комплексы, вырабатывающие или потребляющие различные виды энергии для выполнения своих специфических функций. Такое объединение обозначается техническим термином агрегатирование - от французского слова agrege (объединяю). Агрегатирование позволяет сократить время постройки судов, повысить качество монтажа, выполняемого в условиях цеха или на пристапельном участке, снабжённых специальными устройствами для монтажа (кантователями, гайковертами, измерительными стендами и др.), позволяет применять для внутренних трубопроводов более надёжные литые конструкции, развить специализацию производства и др.

В то же время агрегатирование предусматривает несколько затесненный монтаж, сближение гидравлических сопротивлений, искажающих профиль потока рабочих тел. Этот недостаток частично компенсируется применением литых трубопроводов.

Агрегатирование судов

Агрегаты прорабатываются на разбираемость с целью исключения сопутствующих работ при демонтаже отдельных узлов конструкции во время ремонта. Однако основным является агрегатный ремонт - с выемкой агрегата из помещений судна и заменой на аналогичный новый или отремонтированный в условиях ремонтно-эксплуатационной базы. Это обосновывает требования к внутренним грузоподъёмным средствам, а также сокращает простой судна во время ремонта.

Различают функциональное и зональное агрегатирование. Второе не исключает первого. Функциональный агрегат (ФА), или блок, - это совокупность оборудования, выполняющая определённую законченную функцию в составе судна или судовой энергетической установки (СЭУ), объединённая на общей несущей конструкции, включающая внутренние трубопроводы, элементы автоматики и контрольно-измерительные приборы. Обычно ФА собирается на участке агрегатирования в цеху судостроительного или специализированного предприятия. Зональные агрегаты (ЗА), или блоки, - совокупность оборудования, намеченная к установке в определённой зоне судна, смонтированная на определённой корпусной конструкции. Оборудование ЗА может включать отдельные элементы, а также ФА. Монтаж ЗА осуществляется на приста-пельном участке, откуда ЗА по мере готовности подаётся на стапель для приварки к уже установленным корпусным конструкциям или другим ЗА.

Различают агрегаты СЭУ и агрегаты общесудовых систем и устройств. Приведём план трюма танкера пр. 1596, выполненного по принципу функционального и зонального агрегатирования.

В центре машинно-котельного отделения (МКО) расположен ЗА, включающий главный малооборотный двигатель 1 и расположенную под ним закладную секцию двойного дна с выгороженной в ней сточной цистерной циркуляционного масла главного двигателя (ГД). В корму от ЗА ГД расположен ЗА валопровода 2. В носовой части расположен ЗА грузового насосного отделения (ГНО), объединённого с МКО в части помещения приводов грузовых насосов.

По левому борту расположен зональный блок обслуживания ГД и общесудовых механизмов II, включающий следующее оборудование и узлы: ФА топливоперекачивающих насосов 3; ФА сепарации топлива и масла 4; ФА сепарации трюмных вод 5; ФА общесудовых насосов (балластных, охлаждающих и пожарных) 6; кингстонный ящик левого борта 7; канал перетока забортной воды 8.

По правому борту расположен ЗА вспомогательного оборудования систем СЭУ I, включающий следующее оборудование: кингстонный ящик правого борта 9; ФА насосов и фильтров забортной воды для СЭУ 10; ФА насосов и холодильников пресной воды 11; ФА маслоохладителей 12; ФА главных насосов циркуляционной смазки ГД 13; ФА топливоподкачивающих насосов 14 (рис. 1).

Рис. 1. План трюма танкера пр. 1596

Рассмотрим поперечный разрез МКО танкера пр. 1596 через кормовую оконечность.

Над линией валопровода 2 расположен ЗА (он же ФА) судовой электростанции (СЭС) -три дизель-генератора 26, смонтированные на общей амортизированной фундаментной раме. Выше, в шахте МКО, расположен ЗА (он же ФА) вспомогательных котлов (ВК) 25. Два ВК и обслуживающее их оборудование смонтировано на общей несущей конструкции, вваренной в корпус судна на уровне главной палубы.

Выше расположен ЗА фальштрубы, в которой кроме ряда конструкций палуб и обшивки установлены утилизационный котёл и глушители выхлопа ГД, дизель-генератор и ВК.

В передней части судна от ЗА правого и левого бортов под главной палубой размещён ЗА центрального поста управления, включающий пульты управления МКО, щиты мнемосхем и главный распределительный щит СЭС (рис. 2).

п,' Л/2 т ¡¡Гц*

/-Ы , ГПЕ

Г ^^ .

Рис. 2. Поперечный разрез МКО танкера пр. 1596 На рис. 3 изображены проекции агрегата охлаждения СЭУ на координатные плоскости.

Рис. 3. Агрегат охлаждения СЭУ пресной водой: 1 - холодильники пресной воды; 2 - отвод забортной воды; 3 - главные насосы пресной воды; 4 - паровой подогреватель; 5 - подвод забортной воды; 6 - трубопровод пресной воды от насосов к холодильникам; 7 - выход пресной воды из холодильников; 8 - вход пресной воды в холодильники; 9 - стояночный насос пресной воды; 10 - терморегулятор; 11 - трубопровод пресной воды на дизель-генераторы; 12 - фундаментная рама

На рис. 4 представлен макет ФА охлаждения СЭУ пресной водой.

Рис. 4. Макет агрегата охлаждения СЭУ пресной водой

Выше уже упоминался ФА общесудовых насосов. Все они размещены на общей фундаментной раме и принимают воду от переливного канала между кингстонными ящиками. Подача забортной воды идёт по отдельным трубопроводам общесудовых систем: креново-диф-ферентных, балластных, пожарных и охлаждающих холодильных машин и провизионных камер. Каждый из насосных агрегатов включает в свой состав гидравлическую машину и приводной электродвигатель - все на общей фундаментной раме.

Аналогично прочие общесудовые агрегаты являются ФА и используются при формировании ЗА судовых конструкций.

Выводы

1. Все судовые комплексы являются энергетическими: они или производят или потребляют различные виды энергии, используемые на судах.

2. К производящим относятся: пропульсивные комплексы, обеспечивающие выработку механической энергии, используемой для движения судна; судовая электростанция, обеспечивающая выработку электрической энергии; вспомогательная котельная установка, обеспечивающая выработку тепловой энергии в виде энергии водяного пара или реже термальных жидкостей.

3. К использующим энергию относятся все остальные судовые комплексы. Электрическую энергию используют палубные механизмы - шпили, брашпили, краны и стрелы, рулевые машины, подруливающие устройства, судовые системы и системы СЭУ для работы насосов и вентиляторов, системы освещения. Электрическая энергия используется для работы компрессоров, вырабатывающих сжатый воздух, применяемый в пневматических системах для запуска двигателей, продувания забортных отверстий, работы пневмоцистерн.

4. Тепловую энергию используют системы обогрева помещений, вентиляции и кондиционирования воздуха, обогрева перевозимого груза на танкерах, обогрева жидкого балласта, пневмообмыва корпуса.

5. Объединение энергетических комплексов в ФА обеспечивает сокращение сроков постройки судов, повышение качества монтажа оборудования, облегчает эксплуатацию за счёт внедрения агрегатного ремонта.

СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ

1. Даниловский А. Г. Автоматизированное проектирование судовых энергетических установок. СПб.: СПбГМТУ, 2006. 205 с.

2. Суслов В. Ф., Даниловский А. Г., Ефимов О. И., Исаев И. И., Шаманов Н. П. Оптимизация судового машиностроительного оборудования: в 2-х т. СПб.: СПбГМТУ, 2004. Т. 1. 229 с.

Статья поступила в редакцию 09.06.2018

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Боровикова Ирина Анатольевна — Россия, 190121, Санкт-Петербург; Санкт-Петербургский государственный морской технический университет; канд. техн. наук, доцент; доцент кафедры судовых энергетических установок, систем и оборудования; seu_sio@ mail.ru.

Даниловский Алексей Глебович — Россия, 190121, Санкт-Петербург; Санкт-Петербургский государственный морской технический университет; д-р техн. наук, профессор; профессор кафедры судовых энергетических установок, систем и оборудования; email@smtu.ru.

Архипов Георгий Алексеевич — Россия, 190121, Санкт-Петербург; Санкт-Петербургский государственный морской технический университет; канд. техн. наук, доцент; зав. кафедрой судовых энергетических установок, систем и оборудования; email@smtu.ru.

I. A. Borovikova, A. G. Danilovsky, G. A. Arkhipov ENERGETIC COMPLEXES OF SEA-GOING VESSELS

Abstract. All ship equipment is integrated into energy complexes (units) generating or consuming various types of energy to perform their functions. Such blocks are called functional aggregates. There are units of ship power plants and general-purpose units. To avoid ancillary works that may occur in demounting structural units during repairs, aggregates are checked for dismountability. Very often there take place aggregate repairs with its preliminary removing from the ship premises and substituting by a new one. Utilizing is divided into functional and zonal. There has been presented a tanker hold layout made according to principles of functional and zonal utilizing. The aggregate prototype model of cooling ship power plants with fresh water has been given. It has been proved that integration of power complexes into functional aggregates helps reduce ship construction time; aggregate repairs enhances operation and rises quality of the equipment assemble.

Key words: equipment of sea-going ships, power complexes, producing complexes, energy consuming, functional aggregates, zonal utilizing.

REFERENCES

1. Danilovskii A. G. Avtomatizirovannoe proektirovanie sudovykh energeticheskikh ustanovok [Computer-aided design of ship power plants]. Saint-Petersburg, Sankt-Peterburgskii gosudarstvennyi morskoi tekhnicheskii universitet, 2006. 205 p.

2. Suslov V. F., Danilovskii A. G., Efimov O. I., Isaev I. I., Shamanov N. P. Optimizatsiia sudovogo mashi-nostroitel'nogo oborudovaniia. V 2-kh tomakh [Optimization of ship machinery. In 2 vol.]. Saint-Petersburg, Sankt-Peterburgskii gosudarstvennyi morskoi tekhnicheskii universitet, 2004, vol. 1. 229 p.

The article submitted to the editors 09.06.2018

INFORMATION ABOUT THE AUTHORS

Borovikova Irina Anatolievna - Russia, 190121, Saint-Petersburg; Saint-Petersburg State Maritime Technical University; Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor; Assistant Professor of the Department of Ship Power Plants, Systems and Equipment; seu_sio@mail.ru.

Danilovsky Alexey Glebovich — Russia, 190121, Saint-Petersburg; Saint-Petersburg State Marine Technical University; Doctor of Technical Sciences, Professor; Professor of the Department of Ship Power Plants, Systems and Equipment; email@smtu.ru.

Arkhipov Georgy Alekseevich — Russia, 190121, Saint-Petersburg; Saint-Petersburg State Marine Technical University; Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor; Head of the Department of Electrical Engineering and Marine Equipment; email@smtu.ru.