plik


Zasady doboru silnikw napdu gBwnego Rys. Schemat blokowy procesu doboru silnikw napdu gBwnego Zapotrzebowanie mocy silnika napdu gBwnego Na wstpnym etapie projektowym, po wyborze typu statku, jego rozmiaru i zaBo|eniu jego wstpnej prdko[ci okre[la si przybli|one warto[ci mocy funkcyjnie zwizane z prdko[ci obrotow silnika. Bazuje si w tym przypadku na przybli|onych warto[ciach statkw ju| zbudowanych i eksploatowanych. W oglnym przypadku bierze si pod uwag nastpujce wielko[ci: Lpp  dBugo[ statku pomidzy pionami [m], B  szeroko[ statku [m], T  zanurzenie statku [m],  - wspBczynnik peBnotliwo[ci kadBuba. Rysunki przedstawiaj zbir typowych warto[ci dla r|nych typw statkw. Rys. GBwne parametry kadBuba dla tankowcw, masowcw i drobnicowcw Rys. GBwne parametry kadBuba dla kontenerowcw Znajc przybli|on warto[ no[no[ci statku mo|liwe jest zaBo|enie zapotrzebowania mocy silnika napdu gBwnego. Rwnie| w tym przypadku opiera si to na danych statystycznych statkw ju| zbudowanych i eksploatowanych. Rys. Moc silnikw napdu gBwnego dla tankowcw, masowcw i drobnicowcw Rys. Moc silnikw napdu gBwnego dla kontenerowcw Gdy znana jest przybli|ona warto[ mocy silnika napdu gBwnego, mo|liwe jest okre[lenie najwikszej [rednicy [ruby w oparciu o no[no[ statku. Rys. Warto[ zanurzenia i najwikszej [rednicy [ruby dla statkw o okre[lonej no[no[ci Po dokonaniu wstpnego doboru zapotrzebowania mocy napdu gBwnego i najwikszej [rednicy [ruby mo|liwe jest okre[lenie prdko[ci obrotowej ([ruby  silnika). Rys. Moc silnika napdu gBwnego, [rednica [ruby napdowej oraz robocza prdko[ obrotowa dla [rub czteroskrzydBowych Tak otrzymane przybli|one warto[ci pozwalaj na wybr typu silnika. Rys. CaBkowity zakres mo|liwych zastosowaD silnikw wolnoobrotowych firmy MAN B&W Rys. CaBkowity zakres mo|liwych zastosowaD silnikw wolnoobrotowych firmy Sulzer (Wartsila) Wybr typu silnika zaw|ony do wcze[niej okre[lonych warto[ci mocy zapotrzebowanej i prdko[ci obrotowych, umo|liwiony jest z uwzgldnieniem i poprzez analiz dodatkowych czynnikw takich jak: wskazniki objto[ciowe siBowni, wskazniki ekonomiczne i eksploatacyjne. Rys. Dobr silnika (moc z jednego cylindra) na podstawie przyjtej prdko[ci obrotowej Zawarte na rysunku linie wspBczynnika  dotycz wykBadnika potgi w rwnaniu:  n P = Pref " nref nref  prdko[ obrotowa odniesienia, Pref  moc na sto|ku [ruby odniesienia, P  moc zapotrzebowana przy prdko[ci obrotowej n. Linie te wyznaczaj zmiany mocy i prdko[ci obrotowej silnika niezbdne dla utrzymania staBej prdko[ci statku. Warto[ci wspBczynnika  wynosz: drobnicowce (do 10000 dwt) -  = 0.15, kontenerowce i chBodniowce -  = 0.17, masowce (10000 30000 dwt) -  = 0.20, tankowce (powy|ej 30000 dwt) -  = 0.25. Bazujc, wic na linii staBej prdko[ci mo|na okre[li typ silnika, co przedstawia rysunek. Rys. PrzykBad doboru silnika w oparciu o lini staBej prdko[ci dla danego typu kadBuba i przyjtych charakterystyk [rubowych. Gdzie: I  Teoretyczna charakterystyka [rubowa, odniesienia, II  Charakterystyka [rubowa dla minimalnej prdko[ci obrotowej silnika 5S50MC, III - Charakterystyka [rubowa dla minimalnej prdko[ci obrotowej silnika 5L50MC, W przypadku, gdy mo|liwe s opcje silnikw o r|nej ilo[ cylindrw mo|na dokona analizy ekonomicznej w oparciu o rachunek kosztw: 1. paliwa, 2. oleju cylindrowego, 3. cz[ci zapasowych, 4. remontw. Pola parametrw kontraktowych silnikw wolnoobrotowych Dla ka|dego typu silnika mo|na w zakresie ich pl kontraktowych przyj dowoln par parametrw Pk i nk (moc i prdko[ obrotowa). Ten wybrany punkt kontraktowy (Rx  silniki Sulzer, MP  silniki MAN B&W), po odpowiednim przygotowaniu przez producenta  optymalizacji, stanowi now warto[ kontraktowej maksymalnej mocy cigBej silnika (CMCR  Contract Maximum Continous Ratings). Rys. Pole parametrw kontraktowych dla silnikw MAN B&W Gdzie: L1  L3, L2  L4:  linie staBego [redniego ci[nienia u|ytecznego (mep = const), L1  L2, L3  L4: - linie staBej prdko[ci obrotowej. Zmiana kombinacji parametrw kontraktowych dla danego statku polega na przyjmowaniu punktw z pola, wzdBu| linii staBej prdko[ci statku. Wybr punktu osigw kontraktowych pozwala oszacowa rwnie| zu|ycie paliwa, mas spalin i ich temperatur, parametry wtrysku paliwa oraz pozwala dobra turbospr|ark i chBodnic powietrza doBadowujcego. Nominalna maksymalna warto[ osigw (MCR  Maximum Contract Ratings) dla danego typu silnika osigalna jest w punkcie L1. Rys. Pole parametrw kontraktowych dla silnikw Sulzer (Wartsila) Aby silnik wspBpracujcy ze [rub staB mgB by prawidBowo eksploatowany musi on by odpowiednio dopasowany do [ruby napdowej. Odpowiednie dopasowanie silnika do [ruby gwarantuje, |e w normalnych warunkach eksploatacji charakterystyki [rubowe bd znajdowaBy si w polu trwaBych obci|eD silnika bez ograniczeD czasowych. Jest to istotne ze wzgldu na niezawodno[ pracy silnika, jak te| z punktu widzenia wykorzystania mocy silnika do napdu statku. Ten cel osiga si poprzez zaprojektowanie stosownych rezerw eksploatacyjnych mocy i prdko[ci obrotowych silnika, odniesionych do obci|eD w warunkach konstrukcyjnych. Wytwrcy silnikw podaj przewa|nie swoje sugestie odno[nie tych rezerw zwanych cz[ciej zapasami (mocy i prdko[ci obrotowej). Wielko[ tych zapasw zale|y nie tylko od cech konstrukcyjnych silnika, ale wpBywaj na nie, w sposb znaczcy, przyszBe warunki eksploatacji statku. Do tych warunkw trzeba zaliczy: stref pBywania, wymagania odno[nie prdko[ci statku, punktualno[ zawini do portw, rodzaj zabezpieczeD antyporostowych i antykorozyjnych kadBuba oraz czstotliwo[ dokowaD i zabiegw konserwacyjno-remontowych. WpByw tych czynnikw na wielko[ zapasw powinien by przewidywany przez armatora i odpowiednio uwzgldniony w umowie kontraktu. Sprawdzeniem czy warunki umowy zostaBy speBnione przez stoczni s wyniki prby morskiej statku. Przy doborze silnika napdu gBwnego uwzgldniane s nastpujce zapasy eksploatacyjne: 1. Zapas mocy eksploatacyjnej silnika, zwany  zapasem silnika (Engine Margin - EM) lub zapasem eksploatacyjnym, (Operational Margin - OM). Zapas mocy eksploatacyjnej silnika uwzgldnia wpByw czynnikw eksploatacyjnych i instalacyjnych na ograniczenie maksymalnego obci|enia trwaBego silnika. Jest to r|nica, pomidzy moc znamionow silnika, a maksymaln trwaB moc eksploatacyjn silnika. Dla celw projektowych przyjmuje si w granicach 1015% mocy nominalnej. 2. Zapas morski mocy silnika albo krcej  zapas morski" (Sea Margin - SM). Zapas ten ma zapewni ruch statku z prdko[ci zbli|on do prdko[ci kontraktowej przy zaBo|eniu, |e wykorzystuje si peBn moc eksploatacyjn silnika w przecitnych warunkach pBywania. Zapas ten jest szczeglnie wa|ny dla statkw liniowych i statkw szybkich. Zapas morski jest liczony wzgldem mocy silnika niezbdnej dla osignicia prdko[ci kontraktowej w warunkach projektowych (statek nowy, kadBub czysty, zanurzenie konstrukcyjne, dobre warunki pogodowe, woda nieograniczona). Wielko[ tego zapasu powinna by oceniona w oparciu o praktyk eksploatacyjn i analiz czynnikw eksploatacyjnych, ktre mog wpBywa na spadek prdko[ci statku oraz bra pod uwag koszt zakupu i ci|ar silnika. Stosujc nowoczesne metody konserwacji kadBuba, nie projektuje si zwykle wikszego zapasu morskiego od 15%. Dalsze zwikszanie tego zapasu nie powoduje proporcjonalnych efektw zwikszania prdko[ci, zwikszajc na ogl koszt zakupu silnika i jego ci|ar. Na rysunku pokazano, w jaki sposb czas eksploatacji silnika, w ktrym zaBo|ona prdko[ bdzie utrzymywana zale|y od zapasu morskiego, w warunkach pogody spotykanych na oceanie PBnocno-Atlantyckim. Rys. Przewidywany czas pracy silnika przy prdko[ci serwisowej uwarunkowany zapasem morskim (warunki pogodowe) 3. Zapas prdko[ci obrotowej jazdy lekkiej, zwany  zapasem jazdy lekkiej" (Light Running Margin - LR). Zapas ten ma na celu zapobie|enie trwaBemu przesuniciu charakterystyk [rubowych w pole pracy na lewo od znamionowej charakterystyki [rubowej. Jest on liczony przy tej samej mocy i podawany w procentach wedBug wzoru: nclean - nfouled fLR = "100% nfouled gdzie: nclean - prdko[ obrotowa na projektowej charakterystyce [rubowej (jazda lekka  czysty kadBub i dobre warunki pogodowe), nfouled - prdko[ obrotowa na znamionowej charakterystyce [rubowej (jazda ci|ka - kadBub obro[nity i zBe warunki pogodowe). MAN-B&W zaleca, aby zapas jazdy lekkiej wynosiB 2,55%, za[ Sulzer - 3,55%. Istotny wpByw na przebieg charakterystyk [rubowych gBwnie maj: stan techniczny kadBuba i [ruby, warunki pogodowe, pBywanie na wodach pBytkich i w lodach. Te czynniki s brane pod uwag, niezale|nie od cech konstrukcyjnych statku i napdu. Z reguBy projektuje si zapas jazdy lekkiej w granicach 45%. Odnosi si to do [rub konwencjonalnych. Zruby nietypowe na przykBad z zagitymi koDcami pBatw mog mie charakterystyki bardziej strome podczas jazdy balastowej, ni| pod Badunkiem. Je[li statek z tak, [rub pBywa czsto pod balastem (masowce i zbiornikowce), wwczas stan balastowy powinien by wzity pod uwag przy projektowaniu zapasu jazdy lekkiej. Biorc pod uwag powy|sze uwarunkowania dobr warto[ci kontraktowych mocy i prdko[ci obrotowej silnika bdzie polegaB na: 1. Okre[leniu obci|enia projektowego [ruby napdowej (PD  propeller design point) i przyjciu projektowej charakterystyki [rubowej. Czasami uwzgldnia si ju| na tym etapie zapas morski. 2. Przyjciu warto[ci zapasu prdko[ci obrotowej jazdy lekkiej (fLR) i wyznaczeniu znamionowej charakterystyki [rubowej, odpowiadajcej ci|kim warunkom pogodowym i pogorszonej powierzchni kadBuba. 3. Przyjciu warto[ci zapasu morskiego (<"15%), otrzymujc trwaBe obci|enie eksploatacyjne (SP  continous service rating for propulsion). 4. Przyjciu warto[ci zapasu silnika (<"10%), otrzymujc w ten sposb maksymalne trwaBe obci|enie silnika (CMCR). Na rysunku przedstawiono w sposb oglny charakterystyczne fazy doboru warunkw kontraktowych (CMCR) silnikw MAN B&W. Rys. Metodyka doboru obci|enia kontraktowego (CMCR) silnikw MAN B&W Rys. Metodyka doboru obci|enia kontraktowego (CMCR) silnikw Sulzer Po ustaleniu obci|enia znamionowego (punkt MP i Rx) mo|na dobra silnik z oferowanego programu produkcyjnego wytwrcw. Programy produkcyjne silnikw wolnoobrotowych MAN B&W i Sulzer skBadaj si z projektowych pl doboru obci|eD znamionowych, wyodrbnionych dla poszczeglnych [rednic cylindrw i oznaczeD typu silnika. Dla silnikw MAN-B&W typu MC s to rwnolegBoboki o wierzchoBkach L1, L2, L3 i L4 natomiast dla silnikw Sulzer typu RTA stanowi trapezy o wierzchoBkach R1, R2, R3 i R4. Dziki takiej ofercie stworzono dogodne warunki dopasowania silnika wolnoobrotowego do [ruby staBej, zarwno pod wzgldem doboru prdko[ci obrotowej jak i mocy. Moc znamionowa silnika o tej samej [rednicy i tego samego typu mo|e by uzyskiwana nie tylko poprzez zmian liczby cylindrw, ale rwnie| poprzez redukcj mocy cylindrowej, poBczon ewentualnie z redukcj prdko[ci obrotowej, w stosunku do wielko[ci charakterystycznych dla punktw L1 lub R1. Silnik o zredukowanej mocy cylindrowej i prdko[ci obrotowej, przy tej samej liczbie cylindrw, posiada te same wymiary gBwne, co w punkcie L1 lub R1 (a wic i podobn cen). R|nice wystpuj wwczas w doborze, turbodoBadowarek, chBodnic powietrza i ewentualnie mechanizmw pomocniczych. Na ogB silniki o zredukowanej mocy cylindrowej maj ni|sze jednostkowe zu|ycie paliwa, ale te| wy|sze jednostkowe zu|ycie oleju cylindrowego oraz wy|sze jednostkowe koszty remontw. Tak wic niezale|nie od kwestii dopasowania silnika i [ruby staBej, istnieje szansa wyboru silnika wolnoobrotowego o optymalnych kosztach eksploatacji. Wytwrcy silnikw oraz instytucje naukowe oferuj odpowiednie programy komputerowe, ktre uBatwiaj podejmowanie decyzji w tym zakresie. Programy tego typu mog by bardziej rozbudowane i obejmowa takie zagadnienia jak: korekta i dobr [ruby, dobr mechanizmw pomocniczych, dobr ukBadw utylizacji energii strat oraz dobr elektrowni.

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Zasady doboru silników krokowych do obciążenia
4 ZASADY DOBORU ZABEZPIECZEŃ
Zasady doboru drutów i gazów w metodach MIG MAG i TIG
05 ZASADY DOBORU ZABEZPIECZEŃidU67
Instrukcja doboru silnika 1
zasady eksploatacji silników
METODY BADAŃ I ZASADY DOBORU (2)
17 Zasady obsługiwania i użytkowania silników okrętowych
Kierunek rozwoju silników napędu głównego statków
Zasady rachunkowości w zakresie prawa podatkowego w Polsce
Fundacje i Stowarzyszenia zasady funkcjonowania i opodatkowania ebook
FUNKCJA CHŁODZENIE SILNIKA (FRIC) (ZESPOLONE Z KALKULATOREM

więcej podobnych podstron