Файл: Соловьев Е.М. Судовые энергетические установки, вспомогательные и промысловые механизмы учеб. пособие.pdf

матического исполнения действий, необходимых для предотвраще­ ния аварии; эти функции выполняют системы автоматического ре­ гулирования защиты. Устройство этих систем принципиально не отличается от устройства системы сигнализации. Различие состоит лишь в конечном действии систем. Конечным действием систем

система, при которой органы управления, поддерживающие задан­ ный режим, находятся вне двигателя (на мостике). Все органы дистанционного управления группируются в одном месте, которое называется постом или пультом управления.

Системы дистанционного управления судовыми дизелями под­ разделяются на неавтоматизированные (ДУ) и автоматизирован­ ные (ДАУ). В неавтоматизированной системе (рис. 61, а) ди­ станционный пост 2 управления может иметь одну, две или не­ сколько рукояток. Все операции по установлению заданного

119

режима выполняет вахтенный штурман в надлежащей последова­ тельности и в установленные промежутки времени. Каждая ру­ коятка дистанционного поста непосредственно или через сервомо­ тор действует на соответствующий орган управления дизелем 1.

При автоматизированной системе (рис. 61,6) в рубке 2 (или на мостике) имеется, как правило, одна рукоятка управления ди­ зелем 1, перемещая которую, вахтенный штурман может задавать любой режим работы дизеля (пуск, реверс, изменение частоты вращения, стоп), после чего система управления автоматически воспроизводит в определенное время и в требуемой последователь­ ности все необходимые операции.

Большинство траулеров промыслового флота оборудовано вин­ тами регулируемого шага. Управление шагом винта у них также выполняется дистанционным.

На рис. 61, в дана схема системы дистанционного управления дизельной установкой с винтом регулируемого шага БМРТ «Мая­ ковский». С дистанционного поста 5 управляют только шагом винта 1. Дизелем 3 управляют с местного поста 4 в соответствии с командами, передаваемыми из рулевой рубки по машинному телеграфу 6. В схеме предусмотрен также пост 2 управления вин­ том регулируемого шага в машинном отделении.

Недостатком этой схемы является невозможность изменять скоростной режим двигателя с дистанционного поста. Поэтому на ряде судов, на которых установлены двигатели с винтом регу­ лируемого шага, управление частотой вращения двигателя также выведено в рубку. Дистанционный пост в этом случае имеет две рукоятки.

Для получения высокоэкономичной дизельной установки с вин­ том регулируемого шага необходимо непрерывно поддерживать строго определенное, наивыгоднейшее соотношение между часто­ той вращения' главного двигателя и шагом гребного винта. Это достигается с помощьк) программной системы дистанционного управления, изображенной на рис. 61, г.

Команда с дистанционного однорукояточного поста 5 поступает в программное устройство 6, называемое иногда комбинатором, которое в соответствии с нужной скоростью движения судна авто­ матически задает наивыгоднейшие значения шага винта 1 через пост управления 2 и частоту вращения дизеля 3 через пост управ­ ления 4. При системе совместного управления двигателем и ВРШ

виях плавания).

На случай выхода из строя программного устройства или для установления режима, отличающегося от программного (например, при работе с тралом), предусмотрено раздельное управление ша­ гом винта и частотой вращения двигателя. По такой схеме вы­ полнены системы дистанционного управления дизельными уста­ новками БМРТ типа «Лесков», ППР типов «Грумант» и «Рем­ брандт».

120

На промысловых судах с редукторной передачей и отбором мощности на валогенератор переменного тока (РТМ «Атлантик») и дизель-электрическими установками на переменном токе (ППР «Алтай» и БКРТ «Наталья Ковшова») частота вращения двигате­ лей остается всегда постоянной. Режим работы судна изменяется только путем изменения шага винта, управление которым— дис­ танционное.

В зависимости от используемой энергии системы дистанцион­ ного управления делятся на механические, гидравлические, пнев­ матические, электрические и смешанные.

§ 16. Судовые газотурбинные установки

Газовая турбина как тепловой двигатель сочетает в себе ха­ рактерные особенности паровой турбины (как ротативного двига­ теля) и двигателя внутреннего сгорания. В частности, в газовой

Рис. 62. Принципиальная схема газотурбинной установки.

турбине, как и в ДВС, происходит превращение химической энер­ гии топлива в тепловую, а тепловой (на лопатках турбины) в ме­ ханическую.

Судовые газотурбинные установки по принципу работы можно разделить на две группы; турбокомпрессорные газотурбинные уста­ новки (ГТУ) и газотурбинные установки со свободнопоршневыми генераторами газа (ГТУ с СПГГ).

Турбокомпрессорные ГТУ. Принципиальная схема газотурбин­ ной установки показана на рис. 62. На одном валу с газовой турби­ ной 9 установлены основной осевой компрессор 6 и топливный насос 1. При вращении вала компрессор засасывает воздух из атмосферы, сжимает его и по трубопроводу 4 подает в камеру сго­ рания 3. Топливо в камеру сгорания непрерывно подается топлив­ ным насосом через форсунку 2. Образующаяся рабочая смесь сго­ рает. Получившиеся при сгорании газы, выйдя из камеры сгора­ ния, смешиваются со свежим воздухом и поступают на рабочие лопатки турбины, где производят необходимую работу. Затем от­ работавшие газы, пройдя через регенератор 5, удаляются в атмо-

121

сферу. Регенератор служит для подогрева отработавшими газами воздуха, поступающего в камеру сгорания. Отбор мощности на винт 8 осуществляется через зубчатый редуктор 7.

Из термодинамики известно, что чем выше температура рабо­ чего тела, тем выше его теплосодержание, т. е. тем большую ра­ боту может совершить рабочее тело. В ГТУ рабочим телом явля­ ется газ, температура которого в камере сгорания составляет примерно 1800° С. С точки зрения получения большей работы газ на лопатки турбины следовало бы подавать с такой температурой.

тываемой турбиной (до 75%). Лишь меньшая часть мощности идет на привод гребного винта.

Вследствие потерь в редукторе 7, а также необходимости повы­ шения экономичности установки путем подогрева воздуха в реге­ нераторе 3 к. п. д. ее составляет 26—28%.

Для повышения экономичности ГТУ наряду с регенерацией применяют двухступенчатое сжатие воздуха. При этом между компрессорами высокого и низкого давления включается промежу­ точный охладитель воздуха, сокращающий потребную мощность компрессора высокого давления. К. п. д. установки в этом случае повышается до 28—30%.

По схеме с одновременным применением регенерации и двух­ ступенчатого сжатия воздуха выполнена отечественная газотурбин­ ная установка ГТУ-20 мощностью 11 800 л. с. (9560 кВт), установ­ ленная на грузовом судне «Парижская коммуна».

Газотурбинная установка с СПГГ. Схема такой установки при­ ведена на рис. 63. Установка состоит из генератора газа, в котором происходит как сжатие воздуха, так и сгорание топлива, и газо­ вой турбины, на лопатках которой газ, полученный в генераторе, отдает свою энергию.

122

Свободнопоршневой генератор газа представляет собой двух­ тактный дизель с высоким наддувом, служащий не для получения механической энергии, а для выработки рабочего газа.

В меньшем дизельном цилиндре 1 размещены два ступенчатых поршня 3. Поршни больших диаметров делят большие цилиндры на две полости: компрессорную 5 и буферную 4. Компрессорные полости через нагнетательные клапаны 6 связаны с ресивером 7, который в свою очередь сообщается с продувочными окнами 9 дизельного цилиндра. Выпускные окна 10 связаны с газовой тур­ биной 12 через выпускной коллектор 11.

После впрыска топлива через форсунку 8 в полость между дни­ щами поршней дизеля происходит его сгорание и расширение, поршни расходятся. В полостях 5 компрессора создается разре­ жение, и туда через клапаны 2 засасывается из атмосферы воздух. В буферных полостях в это время воздух сжимается. После от­ крытия выпускных и продувочных окон воздух из ресивера 7 по­ ступает в цилиндр, происходит продувка и наддув. Образовав­ шаяся газовоздушная смесь с температурой 450—600° С поступает в турбину. Затем под действием воздуха, сжатого в буферных полостях, поршни движутся навстречу один другому, а воздух в полостях 5 компрессора сжимается и через нагнетательные кла­ паны 6 поступает в ресивер. После закрытия окон дизельными поршнями происходит сжатие заряда воздуха. Через форсунку вновь впрыскивается топливо, и цикл повторяется.

Чтобы обеспечивалась синхронная работа, т. е. чтобы поршни могли расходиться или сближаться на одинаковую величину, они связаны между собой специальным механизмом синхронизации.

Пуск СПГГ производится сжатым воздухом.

Эффективный к. п. д. газотурбинной установки с СПГГ состав­ ляет примерно 40%.

Такие судовые установки построены в ряде стран, в том числе в нашей стране. Например, находится в эксплуатации серия ле­ совозов типа «Павлин Виноградов», энергетическая установка ко­ торых состоит из четырех СПГГ, работающих на одну газовую

сдизельными.

Косновным преимуществам ГТУ с СПГГ относятся: низкая стоимость изготовления (в 1,5—2 раза меньше стоимости дизель­ ной); небольшая масса установки; возможность ремонта отдельных

СПГГ без вывода из эксплуатации всей установки (для установок с несколькими СПГГ); простота конструкции; возможность полу­ чения любых мощностей ГТУ путем набора однотипных СПГГ.

Наряду с этим ГТУ с СПГГ имеют следующие недостатки: сильный шум и вибрация во время работы; сложный пуск и регу-

123