“Морская индустрия России”
“Гостиный двор”,
23-25 мая 2012 года
До открытия Форума осталось
57 дней 4 часа 12 минут
20 Февраля 2012
Организационный комитет Международного форума ”Морская индустрия России” поздравляет с Днем защитника Отечества!
Подробнее о судовых энергетических установках
Всю совокупность систем и механизмов судовых энергетических установок (СЭУ) принято условно делить на:
- главную установку, предназначенную для осуществления движения судов;
- вспомогательную – для обеспечения потребности судов в энергии на стоянке, для ввода в действие главной установки;
- электроэнергетическую – для обеспечения судна электроэнергией;
- системы и механизмы общесудового назначения.
Работа типовых СЭУ основана на преобразовании тепловой энергии в механическую работу или электрическую энергию.
Главная СЭУ состоит из главного двигателя, главной передачи, валопровода и движителя. Все эти элементы в совокупности представляют собой машинно-движительный комплекс (МДК). Бесперебойная работа главной СЭУ обеспечивается системами подачи топлива, масла для смазки механизмов, системой охлаждения, газовоздушной, системой подачи сжатого воздуха.
Главные СЭУ классифицируют по целому ряду признаков:
- по типу главных двигателей СЭУ – на
- установки с двигателями внутреннего сгорания (ДВС), в основном, дизельными;
- паровые машины;
- газовые и паровые турбины;
- ядерные энергоустановки (ЯЭ),
- а также комбинированные, т.е. состоящие из нескольких установок различного типа;
- по типу гребных валов – одно-, двух- или многовальные, последние чаще всего встречаются на крупных морских кораблях;
- по количеству двигателей – одно-,двух-и многомашинные, двухмашинные встречаются на крупных судах, многомашинные – на судах с электрическими главными передачами;
- по типу главной передачи – с непосредственной передачей, механической, электрической, комбинированной и сложной;
- по типу движителя – с гребными винтами, водометами, воздушными винтами, крыльчатыми движителями.
Существуют и другие классификационные признаки.
Вспомогательная СЭУ состоит из судовой электростанции (СЭС) и вспомогательной котельной установки (ВКУ) для создания пара низкого давления. В качестве СЭС могут применяться ДВС, паровые или газовые турбины.
Судовые дизельные установки
В настоящее время примерно 90% мирового гражданского флота оборудовано именно дизельными СЭУ, (в России – около 95%). Первое судно с дизельной СЭУ было построено в России – всего через несколько лет после изобретения этого типа двигателя. Время показало, что такие установки, благодаря относительно малым габаритам и большой мощности, наиболее полно отвечают всем насущным потребностям флота.
Особо нужно сказать о дизель-электрических энергоустановках (ДЭЭУ). Хотя они менее экономичны, чем обычные дизельные, но при необходимости частой смены режима вращения винтов являются идеальным вариантом. Достоинством этих СЭУ является одинаковый крутящий момент для прямого и обратного хода, причем на малых оборотах он больше, чем у дизельных СЭУ с механическим приводом.
Двигатель Стирлинга
Одна из современных тенденций – совершенствование более экономичных и экологичных по сравнению с дизелями двигателей Стирлинга. Принцип их работы основан на внешнем подводе теплоты (любой, начиная от тепла продуктов сгорания топлива и заканчивая солнечной энергией). В качестве рабочего тела двигателей могут быть использованы жидкости или газы. Основным недостатком такой ЭУ является необходимость сверхвысоких давлений для обеспечения параметров, сравнимых с характеристиками ДВС, и большая площадь теплообменных элементов, через которые подводится тепло. Преимущество такой ЭУ – бесшумность, очень низкий уровень вибраций, огромный ресурс за счет простоты конструкции и возможность работы при минимальных градиентах температуры.
На данный момент такими двигателями оснащен подводный флот Швеции. Российский подводный флот также проводит исследования в этом направлении.
Газовая турбина
Газовая турбина (ГТ) представляет собой совокупность компрессора, камеры сгорания и собственно турбины. ГТ вобрала в себя преимущества дизельного двигателя и паровой турбины. Как дизельный двигатель ГТ не нуждается в котлах для выработки пара, как паровая турбина – не имеет элементов, совершающих возвратно-поступательное движение. При малом весе, ГТ способна вырабатывать мощность большую, нежели дизельные ЭУ, быстро подготавливается к работе и обладает высокой приемистостью.
Основной недостаток газовых турбин – неэкономичность – может быть преодолен за счет повышения температуры выходящих газов и использования бросового тепла для выработки электроэнергии. Например, при помощи эффективного термоэлектрического преобразователя на основе полупроводников. Принцип его действия основан на эффекте генерации электродвижущей силы при равномерном нагреве полупроводника из сульфида самария (SmS) при отсутствии внешних температурных градиентов. Рабочий образец показывает КПД более 40%, что позволяет говорить о возможности запуска коммерческого проекта. .
Паровая турбина
Паровая турбина – двигатель, в котором тепло подведенного пара превращается в кинетическую энергию, а уже эта энергия используется для совершения механической работы. В настоящее время паротурбинные установки в качестве основных СЭУ применяются лишь на крупных военных кораблях и на быстроходных и крупных контейнеровозах с мощностью главного двигателя более 40000 л. с. В качестве части комплексных ЭУ применяются на атомоходах.
Атомные энергетические установки
В состав атомной судовой энергетической установки (АСЭУ) входят ядерный реактор, парогенератор и паровая турбина. В реакторе происходит управляемая реакция деления ядра, цель которой – получение огромного количества тепла. Тепло отводится с помощью охладительного контура к парогенератору, откуда пар подается на турбину, где полученная кинетическая энергия преобразуется в механическую работу. К несомненным достоинствам АСЭУ относится высокая мощность, возможность долгой автономной работы. К недостаткам – дороговизна постройки и эксплуатации.
Первое гражданское судно с АСЭУ (ледокол «Ленин») было построено в СССР. Оставаясь лидером атомного кораблестроения, Россия продолжает делать шаги к усовершенствованию АСЭУ. Так, строящийся атомный ледокол типа ЛК-60Я будет оборудован новой реакторной установкой “Ритм 200” с повышенной до 60 % естественной циркуляцией, что потребует насосов меньшей мощности. КИМ установки равен 0,75, коэффициент безопасности также увеличен. Перегрузку активной зоны планируется производить раз в 7 лет, тогда как на современных атомоходах это приходится делать каждые 2,5 – 3 года.
Перспективы развития
Современные ядерные энергоустановки с водяным охлаждением не имеют перспективы, в отличие от установок с жидкометаллическим теплоносителем. Подобная схема была применена на ПЛ ВМС США «Си Вулф», там в качестве теплоносителя в первичном контуре используется смесь легкоплавких металлов калия и натрия. В нашей стране имеется опыт использования теплоносителя на базе сплава свинец-висмут. Эту же схему можно реализовать, применяя парафинообразные органические вещества – ди- и трифенилы, но здесь возникают проблемы коррозии или образования смолистых веществ.
Еще одна проблема, над решением которой работают российские инженеры, -непосредственное преобразование тепловой энергии в электрическую при помощи термоэлектрических (ТЭГ), магнитогидродинамических (МГДГ) или термоэмиссионных (ТЭМГ) генераторов.
Проблема ухудшения качества окружающей среды стимулирует применение малоотходных, экологичных СЭУ. На Дальнем Востоке на судах малой дальности плавания, (например, пассажирских) предложено использовать исключительно аккумуляторные или, в крайнем случае, комбинированные дизель-аккумуляторные установки. При этом аккумуляторы могут заряжаться в ночное время от портовых электросетей, что поможет также решить проблему перераспределения электроэнергии.
© Морская индустрия России, 2009-2010. Все права защищены.
Разработка сайта: “Идеологические бизнес-проекты”
Дизайн Валентины Ивановой.