Проект судовой энергетической установки

Высота дымовой трубы оказывает влияние на загрязнение биосферы и палубы судна. Чем выше труба поднята над палубой, тем выше тяга.

Мероприятия по уменьшению загрязнения морской среды нефтепродуктами.

Существуют следующие источники образования льяльных вод: протечки топлива, масла, пресной воды, забортной воды через неплотности соединений комплектующего оборудования арматуры и насосов; протечки при износе оборудования; при ремонте и осмотре оборудования и др.

Дополнительными источниками поступления пресной воды являются: конденсация водяных паров; продувка парогенераторов, баллонов сжатого воздуха и др.; отстоявшаяся вода из расходных цистерн топлива и масла и пр.

Поступление различных рабочих веществ в льяла возможно в результате случайных и аварийных ситуаций. Общая концентрация нефти в льяльных водах на ходовом режиме в 4-5 раз больше, чем на других режимах.

Другой разновидностью нефтесодержащих вод являются балластные воды топливных цистерн СЭУ, представляющие собой смесь остатков топлива и забортной воды.

Степень загрязненности и количество льяльных вод определяются типом судна. Содержание нефтепродуктов в льяльных водах колеблется в широком диапазоне и в среднем составляет 2000 мг/л.

Льяльные воды представляют собой сложную смесь, которая с трудом поддается разрушению, что не позволяет производить непосредственный сброс льяльных вод за борт без соответствующей обработки.

Для очистки нефтесодержащих вод применяются следующие методы: гравитационный отстой, флотация, коалесценция, фильтрация. В данном проекте принимается фильтрация.

Метод фильтрации состоит в задержании частиц нефтепродуктов слоем фильтрующих материалов. Для обработки нефтесодержащих вод суда снабжаются сепарационным и фильтрующим оборудованием. Независимо от содержания нефти в смеси сепарационное оборудование должно обеспечивать концентрацию нефтепродуктов на выходе не более 100 млн^-1, а фильтрующие - не более 15 млн^-1.

10.  ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА

С целью более весомой аргументации при выборе принципиально важных технических решений в любом проекте необходимо выполнять оценку экономической эффективности каждого альтернативного частного решения для их последующего сравнения. Такая постановка задачи требует правильного выбора критерия эффективности. Наиболее полным критерием оценки эффективности технических решений относительно фидерного контейнеровоза, как морского транспортного судна, выступает коэффициент рентабельности, который равен отношению прибыли, получаемой при эксплуатации заданного судна, к приведенным затратам.

Годовой объем прибыли можно представить как разницу между доходами от эксплуатации судна Д и расходами на его функционирование Р (приведенные затраты):

П = Д-Р

Доходы от эксплуатации судна поступают в виде платы за перевозку грузов:

Д = Р_г К_гп L_nлFrZ_p,

где: Р_г - грузоподъемность судна, т;

К_гп - коэффициент технического использования грузоподъемности -средневзвешенный коэффициент загрузки судна;

L_пл - величина линии, на которой эксплуатируется судно,мили;

Fr - фрахтовая ставка, зависящая от вида перевозимого груза и бассейна эксплуатации судна, долл. за тонно-милю;

Z_p - среднее число рейсов за год.

Однако, существенной особенностью проектирования и постройки больших морских судов, к которым относится и заданный контейнеровоз, является большая продолжительность (несколько лет) указанных этапов жизненного цикла судна. Это обстоятельство приводит к тому, что в условиях перманентного мирового экономического кризиса все указанные выше показатели эксплуатации судна, используемые для расчета дохода, практически не прогнозируемы на такую длинную перспективу. Поэтому достоверность определения дохода, от которого в основном зависит величина прибыли, на период начала эксплуатации проектируемого контейнеровоза очень низкая, что, естественно, не позволяет выполнить качественное сравнение. В связи с этим оценку экономической эффективности альтернативных вариантов технических решений для заданного фидерного контейнеровоза будем производить только по приведенным затратам, от которых также зависит величина прибыли, но их значение можно определить с большей достоверностью, чем размер дохода.

В настоящем проекте универсального сухогруза при комплектации его энергетической установки главным двигателем рассматривались два дизеля при выборе главного двигателя - 5G50ME - В9 фирмы MAN B&W 5RT-flex50 производства фирмы ”Wartsila Diesel”. Поскольку указанные двигатели по своим основным показателям (Таблица 8) достаточно близки, то требуется более детальное и скрупулезное сравнение, а именно экономической оценки по приведенным затратам, причем относительно затрат, связанных только с главным двигателем.

Все затраты на судно и его элементы складываются из двух основных слагаемых:

- первоначальной стоимости судна, в которую включаются стоимости по проектированию, изготовлению корпусных конструкций, покупку оборудования и его сборку, монтаж всех систем, а также проведение всех необходимых испытаний;

годовых текущих расходов по судну в целом и по объектам;

Анализ этих затрат показывает, что они качественно различны, а самое главное производятся в разные периоды жизненного цикла судна, т.е. разновременны. В связи с этими обстоятельствами определить полностью все затраты практически невозможно. Поэтому чтобы сопоставить разновременные капитальные и текущие расходы их условно приводят к одному году эксплуатации и, таким образом, фактическими расходами на эксплуатацию судна являются так называемые "приведенные затраты", которые определяются по следующей формуле:

З_пр = Р_тек + Е_н К_с ,

где: Е_н нормативный коэффициент годовых отчислений;

Р_тек среднегодовые текущие расходы;

К_с - первоначальная стоимость.

В рамках задачи, поставленной в данном разделе настоящей работы, приведенные затраты будут связаны только с главными двигателями как по первоначальной стоимости, так и по текущим расходам. Причем для решения этой задачи достаточно определить не все приведенные затраты, а только лишь разность приведенных затрат, обусловленных различием вариантов комплектации СЭУ главными двигателями.

Первоначальную стоимость главных дизелей в млн. рублях можно определить с помощью следующей откорректированной эмпирической зависимости, полученной в работе /10/ на основе статистической обработке стоимости малооборотных дизелей от их основных технико-эксплуатационных параметров:

К_с = 10,25 N_eНОМ ^0,28 b_eном- ^0,85 G ^0,72 ,

где N_e- номинальная эффективная мощность двигателя, кВт;

b_eном - удельный расход топлива на номинальном режиме, г/(кВтчас);

G - масса двигателя, т.

Текущие расходы Р_тек, связанные с эксплуатацией судна, традиционно разделяют на следующие составляющие:

Р_тек = Р_т + Р_см + Р_а + Р_р + Р_сн + Р_эк + Р_н + Р_кос .

где Р_т - сумма расходов на топливо;

Р_см - смазочные и обтирочные материалы;

Р_а - амортизацию;

Р_р - текущий ремонт;

Р_сн - снабжение;

Р_эк - содержание экипажа;

Р_н - навигационные и прочие расходы;

Р_кос - косвенные расходы.

Анализ структуры косвенных расходов, в которые включаются затраты на содержание управленческих аппаратов высших иерархических уровней (пароходства, береговых служб и пр.), показывает, что существенных изменений в этой категории расходов, связанных с вариантами комплектации СЭУ главными двигателями, не ожидается.

Анализ структуры статей навигационных и прочих расходов, в которые включаются затраты на оплату услуг, оказываемых судну в портах (проводка буксирами, снабжение пресной водой, электрической энергией и пр.), отчисления на содержание служб, обеспечивающих безопасность мореплавания (лоцманы, лоции, системы навигации и пр.), показывает, что существенных изменений в этой категории расходов, связанных с вариантами комплектации СЭУ главными двигателями, также не ожидается.

Анализ состава расходов на содержание экипажа, включающих в себя заработную плату, в том числе все виды надбавок и премий, отчисления на социальные страхования, оплату бесплатного питания и др., показывает, что существенных изменений в этой категории расходов, связанных с вариантами комплектации СЭУ главными двигателями, не ожидается.

Анализ состава расходов на снабжение, включающих в себя затраты на покупку расходных материалов, а также быстроизнашивающегося инвентаря, показывает, что существенных изменений в этой статье расходов, связанных с вариантами комплектации СЭУ главными двигателями, не ожидается.

Затраты на текущий ремонт охватывают расходы, связанные с периодически выполняемыми профилактическими и ремонтными работами, которые регламентированы правилами технической эксплуатации дизель-генераторами. Кроме того, в эти затраты закладываются расходы на мелкие ремонтные работы (без вывода судна из эксплуатации) по ликвидации случайных отказов. Как показывает многолетняя практика эксплуатации СЭУ различных типов судов величина затрат на текущий ремонт в основном прямо пропорциональна первоначальной стоимости и может ориентировочно составлять до 1,5 … 2,0% от неё. Поскольку в обоих альтернативных вариантах ГД представлено оборудование импортного производства, которое требует технического обслуживания достаточно высокого качества, то принимаем Р_р = 0,02 К_с .

Амортизационные отчисления включают в себя отчисления на полное восстановление (реновацию), предусматривающие накопление к концу срока службы данного оборудования (главного двигателя) средств для его воспроизводства (покупку будущего нового взамен данного). В случае, когда для сложного оборудования (в данном случае главный двигатель) планируется капитальный ремонт, то в амортизационные отчисления также включаются отчисления на частичное восстановление (капитальный ремонт), тоже предусматривающие накопление к началу дорогостоящего капитального ремонта средств для его выполнения. Норма ежегодного амортизационного отчисления как на реновацию, так и на капитальный ремонт фактически определяется среднегодичным темпом расхода ресурса, ожидаемое значение которого можно оценить по формуле

Т_РР = 24 Т_Э а_Э а_М = 24 _* 300 _* 0,65 _* 0,6 = 2808 час/год,

где Т_Э = Т_ГФ - Т_ВЭ = 365 - 35 = 330 дней - эксплуатационный период;

Т_ГФ = 365 дней - фонд годового времени;

Т_ВЭ = Т_Р + Т_ПР = 35 дней - внеэксплуатационный период, принято как среднее для морского транспортного судна / 11 /;

Т_Р - ремонтное время (обычно учитывается вместе со среднегодовым временем простоя);

Т_ПР - среднегодовое время простоя (обычно учитывается вместе с ремонтным временем);

а_Э = Т_Х / Т_Э = 0,65 - коэффициент ходового времени (принято по / 11 /);

а_М = ? [(N_j / N_e) (T_Xj / T_X )] = 0,70 - cреднегодовой коэффициент использования мощности (принято по / 11 /).

Теперь, зная среднегодичный темп расхода ресурса, можно оценить величину коэффициента амортизационных отчислений на реновацию по полному ресурсу T_Rпол для характерных элементов дизеля (поршень ДВС):

с_ар = Т_РР / T_Rпол .

Аналогично можно оценить и величину коэффициента амортизационных отчислений от первоначальной стоимости на капитальный ремонт по ожидаемой величине наработки до капремонта T_Rкр для характерных элементов дизеля (поршень ДВС):

с_акр = s_КР Т_РР / T_Rкр ,

где s_КР = S_КР / К_с = 0,2 - относительная стоимость капитального ремонта.

Ожидаемые среднегодовые расходы на тяжелое топливо (мазут М40) можно определить по следующей общепринятой формуле с учетом, что, как показывает практика эксплуатации, на подавляющем числе долевых режимов главные двигатели будут загружены на 85 … 95%, т.е. будут иметь b_{e 90%}

Р_тт = 24 с_ТТ k_СТ Т_Э а_Э а_М b_{e 90%} N_e? ,

где с_ТТ = 11,30 руб/кг - стоимость топлива (М40);

k_СТ = 1,02 - коэффициент, учитывающий потери топлива при сепарации.

Ожидаемые среднегодовые расходы на легкое топливо (дизельное топливо) можно определить исходя из того, что его расход составляет 20% от расхода тяжелого топлива. Тогда имеем

Р_лт = 0,48 с_ЛТ k_СТ Т_Э а_Э а_М b_{e 90%} N_e? ,

где с_ЛТ = 32,40 руб/кг - стоимость топлива (ДТ);

k_СТ = 1,02 - коэффициент, учитывающий потери топлива при сепарации.

Ожидаемые среднегодовые расходы на смазочные и обтирочные материалы можно определить по следующим типовым формулам.

Циркуляционное масло

Р_цир = с_цир k_СМ Т_Э а_Э а_М ( b_М + 24 q_М / T_Rм ) N_eном

где с_цир = 37,50 руб/кг - стоимость циркуляционного моторного масла;

k_СМ = 1,02 - коэффициент, учитывающий потери масла при сепарации;

b_М - удельный расход масла на угар;

q_М = 2,5 кг /кВт - удельная маслоемкость системы циркуляционной смазки;

T_Rм = 18000 часов - срок службы масла, принято по результатам эксплуатации малооборотных ДВС с маслосборником вне картера (сточно-циркуляционная цистерна) из диапазона 15000 … 20000 часов / 12 /.

Цилиндровое масло

Р_цил = 24 с_М k_СМ Т_Э а_Э а_М b_цил N_eном

где с_М = 39,50 руб/кг - стоимость цилиндрового моторного масла;

k_СМ = 1,02 - коэффициент, учитывающий потери масла при сепарации;

b_цил - удельный расход цилиндрового масла.

С помощью приведенных выше формул, а также принятых характерных величин, остающихся постоянными для обоих альтернативных вариантов ГДГ, производим расчет составляющих приведенных затрат, по которым имеются существенные расхождения их значений, связанных с вариантами комплектации СЭУ главными двигателями. Указанные расчеты сведены в табл. 13, из которой видно, что с экономической точки зрения комплектация СЭУ 5G50ME - В9 фирмы MAN B&W является предпочтительней, поскольку ожидаемая величина приведенных затрат относительно варианта главного двигателя на базе 5RT-flex50 производства фирмы ”Wartsila Diesel” на 3,629 млн.руб. Кроме того, и первоначальная стоимость дизелем 5G50ME - В9 меньше на 15,0 млн.руб., чем дизеля 5RT-flex50.

Таким образом, на основе полученной выше экономической оценки, а также учитывая, что в результате долгого сотрудничества между Россией и фирмой MAN B&W на территории нашей страны имеется широкая база технического обслуживания дизелей этой фирмы, в настоящем проекте окончательно принимается решение об использовании в качестве главных двигателей 5G50ME - В9 производства фирмы MAN B&W. Кроме того, следует иметь в виду, что за счет меньшего веса дизель 5G50ME - В9 (на 47т) увеличивается грузоподъемность контейнеровоза. Это, в свою очередь, также повышает экономическую эффективность варианта комплектации СЭУ дизелем 5G50ME - В9, вследствие повышения транспортной работы. Однако количественно этот эффект из-за нестабильности современной мировой экономики оценить практически не возможно.

Определение разности приведенных затрат

Таблица 8

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исходя из поставленной задачи, в задании на дипломный проект было выполнено проектирование СЭУ, а именно произведено обоснование и выбор ГД исходя из требований современных тенденций. Определен состав и технические характеристики оборудования судовой энергетической установки.

В проекте разработаны основные системы, обслуживающие энергетическую установку.

По потребности в электроэнергии, пресной воде и паре, судно было укомплектовано тремя дизель генератора, опреснительной установкой, вспомогательным и утилизационный котлами.

Так же для энергетической установки были определены энергетические запасы масла и топлива.

В качестве конструктивного узла был спроектирован центробежный охлаждающий насос пресной воды.

В технологическом разделе предоставлена технология монтажа центробежного насоса.

В разделе охрана морской среды рассмотрены методы по снижению токсичности выпускных газов и мероприятия по уменьшению загрязнения морской среды нефтепродуктами.

В экономическом разделе был произведен сравнительный расчет по приведенным затратам двух вариантов двигателей.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Румб В.К., Яковлев Г.В., Шаров Г.И. Судовые энергетические установки(СДЭУ).:учебник. СПбГМТУ .- СПб.,2007.-622с.

2. Артёмов Т.А., Волошин В.П., Захаров Ю.В., Шквар А.Я. Судовые энергетические установки -- Л.: Судостроение, 1987г., 480с., ил.

3. Артёмов Т.А., Волошин В.П., Шквар А.Я., Шостак В. П. Системы судовых энергетических установок: Учебное пособие - Л.: Судостроение, 1980г., 320с., ил

4. Архипов Г.А., Даниловский А.Г. Учебно-исследовательская система автоматизированного проектирования судовых энергетических установок. Выбор главного двигателя дляморского транспортного судна: Методические указания для курсового и дипломного проектирования -- СП6ГМТУ, 1999г., 80с, ил.

5. Будов В.М. Судовые насосы: Справочник -- Судостроение, 1988г.

6. Ваншейдт В.А., Гордеев П.А., Захаренко Б.А. и др. Судовые установки с ДВС -- Издательство: Судостроение, 1978г. 52с., ил.

7. Ануфриев Н.М. Курсовой проект: Проектирование энергетической установки сухогруза.

8. Чернов А.И. Курсовой проект: Гидравлический расчет центробежного насоса.

9. Материалы с кафедры СЭУ, СиО.

10. Прототип расчёта дизельной установки проекта сухогруза.

насосы

11. Андрющенко Р.С. и др. Судовое вспомогательное энергетическое оборудование. Судостроение, 1991

12. Чернов А.И. Судовые центробежные насосы. М.У. по курсовому проектированию, Л., ЛКИ, 1981.

13. Андрющенко Р.С. и др. Расчет рабочего колеса центробежного насоса по струйной теории… М.У. по курсовому проектированию, Л., ЛКИ, 1988.

14. Андрющенко Р.С. и др. Спиральные отводы центробежных насосов. Учебное пособие, Л., ЛКИ, 1979.

15. Воронов В.Ф. Направляющие аппараты центробежных насосов. Учебное пособие, Л., ЛКИ, 1970.

16. Чернов А.И. Потери и силы в центробежных насосах. Учебное пособие, Л., ЛКИ, 1985.

17. Кафедральные альбомы конструкций насосов (у лаборанта-методиста кафедры).

Дополнительные

18. Воронов В.Ф., Арцыков А.П. Судовые гидравлические машины. Учебник, Л., Судостроение, 1976, стр. 301.

19. Певзнер Б.М. Насосы судовых установок и систем. Л., Судостроение, 1971, стр. 384.

20. Будов В.М. Судовые насосы. Справочник. Судостроение,1988

Размещено на Allbest.ru