Энергетические комплексы морских судов

Даниловский Алексей Глебович, профессор, д.т.н., СПбГМТУ, СПб, e-mail: email@smtu.ru;

Архипов Георгий Алексеевич, профессор, к.т.н., СПбГМТУ, СПб, e-mail: email@smtu.ru;

Боровикова Ирина Анатольевна, доцент, к.т.н., СПбГМТУ, СПб, e-mail: email@smtu.ru.

Все 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, снабженных специальными устройствами для монтажа – кантователями, гайковертами, измерительными стендами и др., позволяет применять для внутренних трубопроводов более надежные литые конструкции, развить специализацию производства и др.

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

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 грузоподъемным 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 определенную законченную функцию в составе судна или СЭУ, объединенная 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 определенной зоне судна, смонтированная на определенной корпусной конструкции. Оборудование ЗА может включать отдельные элементы, а также ФА. Монтаж ЗА осуществляется на пристапельном участке, откуда ЗА по мере готовности подается на стапель для приварки к уже установленным корпусным конструкциям или другим ЗА.

Различают агрегаты СЭУ и агрегаты общесудовых систем и устройств. На рис.1 приведен план трюма танкера пр. 1596 выполненного по принципу функционального и зонального агрегатирования.

Рис.1. План трюма танкера пр.1596

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 цистерны циркуляционного масла ГД. В корму от ЗА ГД расположен ЗА валопровода (2).  В носовой части расположен ЗА грузового насосного отделения (ГНО), объединенного с МКО в части помещения приводов грузовых насосов.

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

 

Рис.2. Поперечный разрез МКО танкера пр.1596

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

На рис.2 приведен поперечный разрез через кормовую оконечность МКО танкера пр. 1596. 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 фаль, установлены утилизационный котел и глушители выхлопа ГД, ДГ и ВК.

 

В нос от ЗА правого и левого бортов под главной палубой размещен ЗА центрального поста управления, включающий пульты управления МКО, щиты мнемосхем и главный распределительный щит СЭС.

На рис.3 представлены проекции на координатные плоскости, а на рис.4 – макет ФА охлаждения СЭУ пресной водой. На рисунке обозначены: 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

 

 

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 идет по отдельным трубопроводам общесудовых систем: креново-дифферентных, 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 функциональными агрегатами и используются при формировании зональных агрегатов 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 функциональные агрегаты обеспечивает сокращение сроков постройки судов, повышение качества монтажа оборудования, облегчает эксплуатацию за счет внедрения агрегатного ремонта.