Технико-экономическое обоснование выбора главного двигателя и передач

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Показатели судовой дизельной установки

Судовые дизельные энергетические установки характеризуются большим разнообразием параметров. Для определения целесообразности применения и перспектив развития большое значение имеют технико-экономические параметры, важнейшие из которых -- затраты на создание и эксплуатацию установок, а также отдельные их составляющие. Затраты зависят от типа судна и условий его эксплуатации, цен на топливо и масло, заработной платы обслуживающего персонала и уровня его квалификации, технических параметров установки и др.

Эффективность пропульсивной установки, т.е. ее экономичность, надежность, маневренность, зависит также от правильного выбора типа двигателя, передачи и параметров гребного винта и его привода.

судовой дизельный двигатель надежность

1.1 Энергетические показатели

К основным абсолютным энергетическим показателям судовых дизелей относятся эффективная мощность N_e, кВт, индикаторная мощность Ni, кВт, номинальная n и минимально-устойчивая, мин^-1 частоты вращения и др.

Эффективная мощность, замеренная на фланце отбора мощности коленчатого вала (КВ) дизеля, определяется по формулам: для дизелей с прямой передачей мощности на гребной винт (ГВ),

N_e= 1,046·10^-4 М_еп,

где М_е -- крутящий момент на ГВ, Н · м, л -- частота вращения, мин^-1;

* для дизелей, работающих на ГВ и имеющих индикаторный привод,



где Pi -- среднее индикаторное давление, МПа;

F-- площадь поршня, м²; S -- ход поршня, м;

-- число цилиндров; ?M-- механический КПД дизеля;

Z -- коэффициент тактности дизеля, для двухтактных дизелей Z = 1, четырехтактных Z = 2;

• для дизелей, работающих на генератор переменного тока,

: =

где J_ф -- фазовый ток генератора, А; U_ф -- фазовое напряжение на зажимах генератора, В; т_ф -- число фаз; ?_г -- КПД генератора; cos ? -- коэффициент мощности; W -- мощность генератора, Вт;

• для дизелей, работающих на генератор постоянного тока,

=,

где J-- величина тока, A, U-- напряжение на зажимах генератора,В.

Индикаторная мощность дизеля :

Ni =.

К относительным энергетическим показателям можно отнести:

• Цилиндровую мощность: =.

• Поршневую мощность: Nn = .

• Среднее индикаторное давление: Pi = , Pi= ,

где V_s -- рабочий объем цилиндра; L_i -- эквивалентная работа за цикл; F_i -- площадь индикаторной диаграммы, мм²; l-- длина индикаторной диаграммы, мм; т -- масштаб индикатора, мм/МПа.

• Среднее эффективное давление : Ре = Pi?_m

К абсолютным мощностным показателям СЭУ относятся суммарная мощность У ГД пропульсивной установки, суммарная мощность ГЭУ, передаваемая валопроводам, а также суммарная мощность подведенная к движетелям, и мощность N СЭС СЭС, кВт.

Для СЭУ с прямой передачей от ГД к движителю эффективная мощность ГЭУ и составляют:

= У= ?вп,

где ?_вп -- КПД валопровода.

Для СЭУ с непрямой передачей

?п

где ?п - КПД передачи от ГД к валопроводу.

Величина ?п может иметь разные значения для многомашинных и многовальных установок.

Для судна в целом используют показатель буксировочной мощности или мощности полезной тяги,

= ?вп?= ?вп?В?К ,

где ? -- пропульсивный коэффициент; ?_р -- КПД гребного винта;

?к -- коэффициент влияния корпуса судна на работу винта. Относительными мощностными показателями СЭУ являются энергонасыщенность судна.

б_N= /D или б_N = /D

где D -- полное водоизмещение судна, по грузовой марке, т; относительная мощность СЭС

б_N=

Значения относительных мощностных показателей ЭУ для различных судов приведены в табл. 6.1, а для а_э -- на рис. 6.1.

Используют в качестве мощностного показателя и степень электрификации судна кВт/ч, представляющую собой отношение мощности СЭС к водоизмещению судна: /D.

Таблица 6.1Энергетические характеристики судов

Тип судна	бN, кВт/т	бэс, кВт/т
Танкеры и суда для навалочных грузов Универсальные сухогрузные суда Скоростные контейнеровозы Суда с горизонтальной погрузкой(накатные) Крупные пассажирские суда и автомобильно- пассажирские паромы Ледоколы	0,1-0,3 0,3-0,7 0,8-1,5 0,5-1 0,8-1,7 1,3-2,5	0,1-0,05 0,1-0,3 0,2-0,4 0,2-0,5 0,3-0,5 0,3-0,4



Рис. 6.1. Зависимость а, от мощности СЭУ: a -- сухогрузных судов (не рефрижераторов); б -- нефтесборщиков

1.2 Показатели экономичности

К главным показателям, характеризующим экономичность работы судового дизеля, а следовательно, и экономичность СЭУ относятся:

* Эффективный удельный расход топлива g_e, г/(кВт · ч), это отношение часового расхода топлива Вч, кг/ч, к эффективной мощности дизеля:

g_{e =} или g_e=

где g_i -- удельный индикаторный расход топлива.

* Эффективный КПД ?_е %, представляет отношение количества теплоты, преобразованной в эффективную работу на валу дизеля, к количеству теплоты, выделившейся при сгорании:

?_е =

где Q_H -- низшая теплотворная способность топлива, кДж/кг.

К показателям эффективности относится также суммарный расход масла двигателем, который складывается из расходов на угар и на слив.



=+.

Из общей суммы масла, расходуемого тронковым дизелем, основной составляющей является расход на угар (85--95%),а расход на слив составляет всего 5-15%. Расход масла крейцкопфным дизелем в основном определяется расходом цилиндрового масла. Расход масла выражается величиной суточного GM сут или часового расхода G_M, кг/ч. Относительной величиной является эффективный суммарный удельный расход масла g_M, г/(кВт · ч), который равен отношению часового расхода к эффективной мощности дизеля.

=·10^-3

Некоторые показатели экономичности судовых дизелей приведены в табл. 6.2.

Показатели экономичности судовых дизелей

Тип дизеля	gc, г(кВт'ч)	gy, г/(кВт-ч)
МОД	157-180	0,55-1,1	44-52
СОД	168-210	1,5-2,5	44-48
ВОД	205-230	2,0-5,0	38-42

Показатели экономичности СЭУ следующие:

— удельный расход топлива , кг/кВт · ч).

=G_t^y/(++N_o.п),

где -- суммарный расход топлива на СЭУ на основном расчетном режиме, кг/ч (это расход топлива на движение судна и на технологические нужды, определяемые условиями перевозки груза, в частности на обработку и сохранение груза, а также на все виды

обслуживания пассажиров и экипажа); , N_on -- мощности,

необходимые для работы вспомогательных механизмов ГЭУ и общесудовых потребителей;

— эффективный КПД установки

= (3600(N^y_e + + N_о,п) / () = 3600/(Q_H ^p) ,

где Q^P_H -- низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг;

— эффективный КПД ГЭУ

=3600/).

где-- суммарный расход топлива на ГД и обслуживающие

их вспомогательные механизмы мощностью ;

— пропульсивный КПД установки

?гэу - 3600NR/)=?вп?=?вп?р?к

Ориентировочные значения для различных типов СЭУ с

ДУ с МОД и СОД 0,47-0,50.

На практике применяется показатель, который характеризует не только качество СЭУ, но и свойства гидродинамического комплекса корпус судна -- движитель -- двигатель. Он называется удельным расходом топлива на единицу пройденного пути g (кг/милю).

g_s= /S

Все абсолютные и относительные показатели определяются мощностью СЭУ, развиваемой на данном режиме. С уменьшением мощности абсолютные показатели непрерывно снижаются. Зависимость относительных показателей от мощности приведена

на рис. 6.2. Как видно, максимум КПД установки минимум удельного расхода топлива соответствуют нагрузкам, близким к номинальной, т.е. N_e =0,8...1,0.

Рис. 6.2. Зависимость относительных показателей экономичности СЭУ от ее мощности

Минимум g_s располагается в области значительно меньших нагрузок и соответствует скорости, называемой экономической х_эк.

Судно, двигаясь с этой скоростью, пройдет наибольший путь при заданном запасе топлива. Поскольку g_s обратно пропорционален дальности плавания, последняя может быть увеличена при плавании с уменьшенными скоростями.

1.3 Массогабаритные показатели

К массогабаритным показателям судового дизеля относятся как абсолютные, так и относительные показатели.



Абсолютные показатели

Масса «сухого» дизеля, G, кг, т.е. без воды, масла и топлива, но с учетом массы механизмов, обеспечивающих его работу.

Габариты дизеля определяются тремя основными размерами: длиной L, м, по фундаментной раме, шириной В, м, по фундаментной раме, или общей шириной на уровне коллекторов, высотой И, м, от оси КВ до наиболее высокой точки цилиндровой крышки.

Относительные показатели

Удельная масса, т.е. масса дизеля, отнесенная к эффективной его мощности, кг/кВт, она служит показателем металлоемкости дизеля.

m=.

Для оценки конструктивного исполнения дизеля используют литровую массу.

m=.

где V -- суммарный объем всех цилиндров, л.

Оценку степени использования габаритов дизеля в условиях МО производят по мощности установки, отнесенной к длине дизеля Ne/L = N_L, кВт/м, площади N_F= , кВт/м², или объему N_V= , кВт/м².

Масса СЭУ оказывает прямое влияние на основные показатели судна (скорость, дальность плавания, полезное водоизмещение), а также характеризует в определенной мере эксплуатационные свойства СЭУ и степень ее технического совершенства.

К абсолютным массовым показателям СЭУ относятся -- «сухая» масса установки, т.е. масса всех ее элементов без воды, масла и топлива, т; G_y -- масса в рабочем состоянии, т.е. масса установки, приготовленной к действию (с водой, топливом, маслом в элементах и трубопроводах), т; G_a -- масса запасов топлива, масла и технической воды для СЭУ, т; G_y.3-- полная масса установки с запасами, т;

G_y.3 = Gy + G₃.

Под массой СЭУ понимают сухую массу установки, определяемую в соответствии со стандартной методикой. Массы рабочих сред в элементах СЭУ, а также инструмента, расходных материалов и пр., как правило, отдельно не выделяют, а учитывают в составе аналогичных элементов нагрузки по судну в целом. Массу запасов рабочих сред учитывают отдельно от массы СЭУ, поскольку эти запасы определяются не только типом и мощностью ЭУ, но и дальностью, и автономностью плавания.

Зависимости сухой и удельной (отнесенной к ) массы ДУ с МОД от его мощности приведены на рис. 6.3, а распределение массы МОД между ГД и вспомогательными механизмами -- на рис. 6.4.

Ориентированные значения удельной массы современных типов СЭУ приведены ниже:

СЭУт_е,кг/кВт

Дизельная с МОД и прямой передачей 80--110

Дизель -- редукторная с СОД и одноступенчатой зубчатой передачей 60--70

Дизель -- редукторная СПК5--7

Дизель -- электрическая ледоколов и судов ледового плавания 90--100



Рис. 6.3. Зависимости сухой и удельной массы МОД от его мощности:1 -- сухая масса; 2 -- удельная масса,

Рис. 6.4. Распределение массы МОД: 1 -- ГД; 2 -- вспомогательные механизмы!

Удельную массу, кг/кВт, основных элементов СЭУ можно принимать следующей:

Дизели:

МОД, двухтактные, реверсивные24--50

тронковые, двухтактные, реверсивные27-32

тронковые, четырехтактные, нереверсивные10--15

высокооборотные, четырехтактные2,7--4,0

среднеоборотные, четырехтактные, реверсивные 12-16

среднеоборотные, двухтактные, реверсивные9-13

Дизель-генераторы:

главные12-15

вспомогательные18-25

ГЭД14-18

Зубчатые редукторы:

одноступенчатые7-8

двухступенчатые5--7

ДРА22-27

Массу установки G_3y, т, на ранних стадиях проектирования можно найти по удельной массе q_эу или доле водоизмещения подобных однотипных установок к, (табл. 6.3).

G_эу = q_эу ·N · 10^-3,

или G_эy= к₁·D ,

где D --- водоизмещение, т.

Таблица 6.3 Значения коэффициентов

Типы судов	qэу кг/кВт	kv%
Танкеры и сухогрузы	110-200	4-9
Речные грузовые	48-160	1,4-7
Пассажирские морские	160-230	10-25
Пассажирские речные	75-160	5-18
Ледоколы и буксиры	41-160	15-30
На подводных крыльях	--	15-17

Окончательно массу СЭУ определяют в процессе проектирования по результатам суммирования масс всех элементов СЭУ при составлении сводной таблицы нагрузки.

Основными габаритными показателями СЭУ являются площадь F_{MO , M}² и объем V_МО м³, помещений для механизмов и оборудования и протяженность этих помещений по длине судна L_MO, м. Помещение СЭУ расположены в надстройках и рубках. Как правило, при расчете объемно-габаритных показателей СЭУ учитывают в первую очередь площадь помещений.

Объем помещений для СЭУ определяется типом установки и ее мощностью, а также типом главной передачи. Для морских транспортных судов удельный объем помещений СЭУ обычно составляет 0,35-0,7 м³/кВт, для неводоизмещающих он, как минимум, на один порядок меньше.

При определении полного объема помещений, занимаемых СЭУ, необходимо дополнительно учитывать объемы туннелей ва- лопроводов и цистерн запасов топлива, масла и воды, не входящие в объем помещений СЭУ.

Относительными габаритными показателями СЭУ могут служить:

— относительная длина МО

l_y=L_MO/L_LL;

-- энергонасыщенность помещений СЭУ по длине n_L, кВт/м, площади пола n_F кВт/м², и объему ,n_v кВт/м³,

n_L = (+N_cэс)/L_MO; n_F = (+N_cэс)/F_MO;

n_V = (+N_cэс)/V_MO,



где Li_LL -- длина судна между перпендикулярами, м.

Рис. 6.5. Относительная длина МО:

1 -- ДУ с одним ДВС, кормовое расположение (КР); 2 -- ДРУ с двумя ДВС (КР); 3 -- ДУ с одним ДВС, среднее расположение (СР)

Определение габаритов СЭУ -- процесс весьма трудоемкий и длительный. На начальном этапе проектирования пользуются приближенными зависимостями, позволяющими определять габаритные характеристики с различной степенью точности исходной информации. В этой связи одним из важных показателей является относительная длина МО / = L_MO/L_LL, поскольку длину и высоту судна на участке МО использовать для других целей не удается. Если выбран тип СЭУ, но отсутствуют характеристики ГД, суммарная длина МО определяется как L_MO = l_y ·L_LL . Значения l_y находят по графикам на рис. 6.5. Линии 1 и 2 относятся к ДУ с редуктором и без него. Для ДРУ с двумя ДВС при среднем расположении МО l_y является весьма стабильной и составляет 0,13--0,15 при длине судна 75--150 м. Значительные колебания l_y при малой длине и кормовом расположении МО объясняются более сильным влиянием конструкции ГД на длину МО по сравнению с другими типами расположения, поскольку установку необходимо разместить в ограниченном объеме. Для современных сухогрузов относительная длина МО 14,2-16,8 (ДУ с МОД); 20--30 (пассажирские суда); 13,6-15,8 (танкеры); 35-60 (ледоколы, буксиры); 24--28 (суда ледового плавания).

После уточнения мощности СЭУ и выбора ГД уточняют длину МО;



Lмо = L_MO,

где L_MO -- расстояние между носовой и кормовой переборками МО на уровне настила двойного дна без учета топливных диптан- ков и рецесов упорного подшипника гребного вала; Г,_гд -- длина ГД (собственно ДВС); а -- коэффициент (табл. 6.4).

Как видно, б изменяется в широких пределах, что объясняется особенностями компоновки оборудования СЭУ и его расположения. Табл. 6.4 составлена для установок, мощность которых более 2,2--3,0 МВт. При меньших значениях мощности б в большинстве случаев оказывается выше на 30--50%.

Значения коэффициента а для СЭУ

СЭУ	Число ГД	Расположение
		кормовое	среднее
Дизельная	1	1,95-2,05	1,25-1,45
Дизель-рсдукторная	I	-	1,75-2,05
Дизель-редукторная	2	2,65-3,15	1,85-2,10
Дизель-редукторная	4	--	2,90-3,10
Дизель-электр ическая	1-5	3,5-3,90	3,10-3,60

1.4 Основные показатели надежности

Надежность представляет собой свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, которые характеризуют способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.

Надежность -- одно из важнейших свойств СЭУ и ее элементов. Понятие «надежность» включает в себя понятия безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости или определенное сочетание этих свойств, ГОСТ 27.002-89.

Безотказность - свойство СЭУ непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки. Работоспособное состояние -- такое состояние СЭУ, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской документации. Нарушение работоспособного состояния СЭУ называется отказом. Различают отказы независимый, зависимый, внезапный, постепенный, перемежающийся, конструкционный, производственный и эксплуатационный.

Основными показателями безотказности являются вероятность безотказной работы, средняя наработка до отказа и на отказ, интенсивность отказов и пр. Для ДВС, например, эксплуатационные отказы обусловлены несоблюдением правил технического обслуживания и эксплуатации, перегрузками, несоответствием сорта и качества топлива и масел и пр.

Долговечность- свойство СЭУ сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Качественными показателями долговечности являются назначенный срок службы и ресурс.

Назначенный срок службы -- это календарная продолжительность эксплуатации СЭУ, по достижении которой применение СЭУ по назначению прекращается. Ресурсы различают средний, гамма-процентный, назначенный. Так, назначенный ресурс есть суммарная наработка СЭУ, по достижении которой применение СЭУ по назначению запрещается. В терминах показателей долговечности необходимо указывать вид действий после того, как наступило предельное состояние СЭУ: например, средний ресурс до капитального ремонта, полный средний ресурс (срок службы). В срок службы входят продолжительности всех видов ремонтов СЭУ.

Примерные значения среднего ресурса лучших образцов СОД в зависимости от сорта применяемого топлива составляют: 12--15 до переработки при работе на дизельном топливе и 8-10 тыс. ч на тяжелом топливе; 50-60 и 35-40 тыс. ч соответственно до капитального ремонта.



2. Технико-экономическое обоснование проекта

В зависимости от поставленной цели и задачи конструктор проводит сравнительный технико-экономический анализ выбора главного двигателя, ориентируясь на программу существующего выпуска или, если за базовый вариант принят двигатель, производство которого не освоено, необходимо выполнить расчет экономического эффекта от его внедрения.

Комплектация дизельной СЭУ производится в результате сопоставления экономических показателей нескольких ее вариантов, с технической точки зрения наиболее приемлемых для проектируемого судна.

Сравнению подлежат альтернативные варианты, использующие различные типы главной передачи: прямой, редукторной, электрической и гидравлической.

2.1 Технико-экономический анализ выбора главного двигателя из существующего типажа

Исходными данными для выбора главного двигателя служат: тип и назначение судна, районы и режимы его плавания, условия размещения двигателей, массогабаритные показатели установки, а также требования Регистра к установкам.

Выбираемый двигатель оценивают по мощности, частоте вращения, надежности, габаритам, удельной массе, удельным расходам топлива и масла, сортам применяемого топлива и масла, степени уравновешенности, первоначальной стоимости, безопасности обслуживания, приспособленности к автоматизации. Особое внимание должно быть уделено маневренным качествам двигателя, которые характеризуются следующими показателями:

— временем подготовки к пуску и развития полной мощности;

— минимально устойчивой частотой вращения двигателя;

— временем остановки и реверса;

— мощностью заднего хода.

Так как показатели энергетических установок в значительной мере зависят от типа главного двигателя, выбор двигателя должен быть технико-экономически обоснован.

Для выбора типа двигателя необходимо сопоставить несколько двигателей, близких заданной мощности, из числа выпускаемых отечественной промышленностью, а также установленных на судне-прототипе. При этом двигатели должны соответствовать современному уровню развития дизелестроения. В диапазоне мощностей речных судов четырехтактные двигатели имеют целый ряд преимуществ по сравнению с двухтактными.

Для выбора двигателя необходимо иметь расчет винта, из которого выписываются мощность винта N_e> частота вращения винта, пропульсивный коэффициент, шаговое отношение, безразмерная кинематическая характеристика гребного винта.

При прямой передаче мощность двигателя определяется по формуле:

N_е= (1.05…1.25) + N_вг .

где ?_в -- КПД валопровода; N_вг -- мощность валогенератора, кВт.

При прямой передаче мощности на винт в основном применяются малооборотные крейцкопфные дизели и в редких случаях СОД для судов небольшого водоизмещения.

Двигатель должен отвечать расчетной частоте вращения и минимальному числу цилиндров. В том случае, если двигатель не отвечает поставленным требованиям, выбирают двигатель с минимальной длиной. Затем двигатель проверяется на возможность его размещения в машинном отделении и демонтажа поршня со иноком с учетом высоты кран-балки и гака.

Далее выполняется комплектование альтернативного варианта установки -- с редукторной передачей. Главный двигатель выбирается из большого числа типов среднеоборотных тронковых двигателей (табл. 6.5).

Мощность главного двигателя будет отличаться от мощности двигателя для прямой передачи на КПД редуктора, ?_ред .

N_е= (1.05…1.25) + N_вг .

Таблица 6.5 Возможные типы главного двигателя при редукторной передаче

Редуктор выбирается из типоразмерного ряда по отношению мощности к частоте вращения N/n и передаточному отношению /, а также выбирается тип муфты.

Для рассмотренных вариантов выполняется эскиз предварительного расположения основных элементов установки в машинном отделении и технико-экономическое сравнение. Варианты сравниваются по массогабаритным показателям, стоимости, затратам на горюче-смазочные материалы:

где g_e, g_u -- соответственно удельный расход топлива и масла, кг/(кВт·ч); N_e -- среднеэксплуатационная мощность, кВт; t_г -- среднеэксплуатационное время в год, ч; С_т, С_м -- соответственно стоимость топлива и масла, руб/т.

Выбирается тот вариант, который окажется по сравниваемым показателям предпочтительнее, если нет других специальных требований.

Показателем сравнительной экономической эффективности при выборе типа двигателя могут быть приняты удельные приведенные затраты 3, представляющие собой сумму текущих эксплуатационных затрат и капитальных вложений, отнесенных к 1 кВт/ч.

З_ГСМ = С_э +E_HK_Y

где К_у -- удельные капитальные вложения по каждому варианту руб.

двигателя, , С -- себестоимость выработанной двигателем энергии , .

Е_н - нормативный коэффициент эффективности, капитальных вложений, Е_н = 0,1-0,2.

Выбор типа двигателя производят из условия 3 --» min.

Капитальные вложения определяются по формуле:

К = Ц_Д + С_тр +С_хр +С_мон,

где Ц_Д -- оптовая цена двигателя;

С_тр -- затраты на транспортировку двигателя с завода-изготовителя на судостроительный завод, руб.;

С_хр -- затраты на хранение двигателя на складе, руб.;

С_мон-- затраты на монтаж двигателя на судне, руб.;

Удельные капитальные вложения на 1 кВт ·ч работы двигателя за навигацию составят:

К_У = .

где К_м -- коэффициент использования мощности;

N_e -- номинальная мощность двигателя, кВт;

t_г -- средняя годовая наработка за навигацию, ч.

Значения коэффициентов К_м и t_г приведены ниже.

Коэффициент использования мощности

1. Главных двигателей:К_м

— морские суда0,85

— суда смешанного плавания0,8

— водоизмещающие речные суда0,75

— суда на подводных крыльях0,9

2.Дизель-генератор: К_МДГ.0,7

Средняя годовая наработка главных двигателей, ч/год

tг

— морские суда5000

— суда смешанного плавания4500

— внутреннего плавания3000

— скоростные суда 2000

Годовые текущие затраты на эксплуатацию двигателя:

C_тэ = С_Т + С_м + Смк + С_а + Ср ,

где С_т -- затраты на топливо, руб.;

С_мк -- затраты на смазочное масло, руб.;

С_мк -- затраты на содержание машинной команды, обслуживающей двигатель, руб.;

С_а -- годовая сумма амортизационных отчислений, руб.;

С_р -- затраты на текущий и навигационный ремонт, руб.

Себестоимость выработанной двигателем за навигацию энергии:



С_Э = .

Нормы амортизационных отчислений по двигателям с различной частотой вращения:

— до 500 мин^-1 0,16

— 500... 1000 ^мин-10,222

— свыше 1000 мин^-10,483

Норма амортизационных отчислений по группам и видам судов и энергетических установок:

1. Буксирные и служебно-вспомогательные теплоходы с частотой вращения:

— 500 мин^-10,052

— 500... 1000 мин^-10,075

— свыше 1000 ^мин-1 0,132

2. Сухогрузные теплоходы грузоподъемностью:

— до 200 т0,093

— 200...700 т0,076

— 700...2000 т0,047

— более 2000 т0,04

3. Наливные теплоходы грузоподъемностью:

— 200 т0,02

— 200...700 т0,067

— более 700 т0,045

4. Сухогрузные и наливные теплоходы смешанного плавания…..0,05

5. Грузопассажирские и пассажирские теплоходы и дизель электрические мощностью

— до 200 кВт0,1

— 220...441 кВт0,067

— более 441 кВт0,048

6. Суда на подводных крыльях, воздушной подушке

и глиссирующие0,115

Стоимость текущего и навигационного ремонтов двигателя в долях от его цены

Ь_пер -- 0,03...0,05

Стоимость текущего и навигационного ремонтов СЭУ в долях от ее строительной стоимости б -- 0,013...0,015.

Технико-экономический анализ вариантов удобнее проводить в табличной форме (табл. 6.6 и 6.7).

При расчете затрат на текущий и навигационный ремонт можно ориентироваться на

удельную трудоемкость технического обслуживания двигателей:

ф_g, .

-- среднеоборотных, реверсивных 0,4...0,64

-- среднеоборотных с реверс-редуктором 0,8... 1

-- высокооборотной с реверс-муфтой 1,2.. .1,35



Таблица 6.1 Необходимые исходные данные для расчета приведенных затрат

Таблица 6.7 Расчет первоначальных капитальных затрат на двигатель

Удельная трудоемкость технического обслуживания СЭУ, . ф_У

— со среднеоборотным двигателем с прямой передачей 0,9... 1,1

— со среднеоборотным двигателем с реверсредукторной передачей 2...2,5

— с высокооборотным двигателем с реверс-муфтой 2,2...2,5. При работе двигателя на тяжелом или моторном топливах величины удельных трудоемкостей ф_g увеличиваются в 1,5 раза.

2.2 Расчет экономического эффекта от производства и эксплуатации нового двигателя

Если в проекте предполагается использовать двигатель, производство которого не освоено, то при проведении сравнительного технико-экономического анализа выбирают базовый вариант (двигатель-аналог), который заменит спроектированный. В этом случае рассматриваются следующие вопросы:

— оценка уровня прогрессивности и новизны проекта двигателя и обоснование актуальности разработки;

— определение себестоимости и оптовой цены спроектированного двигателя;

— расчет эксплуатационных расходов по сравниваемым вариантам;

— расчет экономического эффекта.

Уровень прогрессивности и новизны проекта оценивается по технико-экономическим показателям и параметрам спроектированного двигателя и двигателя-аналога. Этот двигатель выбирается с учетом размерности цилиндра, частоты вращения коленчатого вала, мощности и назначения и должен иметь передовой уровень по отношению к отечественной и зарубежной технике. При этом обосновывается актуальность разработки и предполагаемая потребность в двигателях. Для определения экономичного эффекта за аналог должен приниматься двигатель того же эксплуатационного назначения и с близкими параметрами. Необходимо иметь в виду вопросы технической эстетики, эргономики и экологии по снижению уровня токсичности и шума.

При определении себестоимости и отпускной цены проектируемого двигателя статьи затрат по базовому двигателю известны. При близком типоразмере двигателя, принятого за аналог с проектируемым двигателем, и при общей производственной базе себестоимость можно определить по удельным показателям и соотношениям отдельных статей расходов.

Ориентировочный расчет отдельных статей затрат на этапе изготовления нового двигателя можно производить с использованием следующих зависимостей.

1. Сырье и материалы. При применении одних и тех же конструктивных материалов и методов получения заготовок

СМ_Н= · СМ_Б·К_П ,

где СМ_Н, СМ_Б, -- стоимость сырья и материалов соответственно для нового и базового двигателей, руб.; Q_H/Q_Б -- соотношение затрат на материалы по новому и базовому двигателям.

В формулах здесь и далее индекс «Н» будет использован для нового, а «Б» для базовой) двигателей. К_ц -- коэффициент усложнения конструкции нового двигателя, он учитывает число и диаметр цилиндров, уровень форсировки, объем комплектации и т.д. Ориентировочно его значение можно принимать в пределах от 1,0 до 2,3.

2. Покупные полуфабрикаты и комплектующие изделия

где П_н, П_Б, -- затраты на комплектацию двигателя и полуфабрикаты, руб.

В эту статью входят затраты предприятия на приобретение заготовок, деталей, комплектующих изделий, полуфабрикаты собственного производства и промышленные услуги. Затраты на покупные комплектующие изделия по проектируемому двигателю определяются по ведомости покупных изделий.

3. Транспортно-заготовительные расходы принимаются в размере планового процента от суммы затрат на материалы, покупные комплектующие изделия и полуфабрикаты.

'4. Топливо и энергия на технологические цели.

Э_Н = ·Э_Б ,

где Э_н, Э_Б -- затраты на топливо и энергию, руб.;

N_Н> N_Б -- мощности двигателей, кВт.

5. Возвратные отходы

B_H = ,

где В_Н, В_Б -- возвратные отходы; ПС_Н, ПС_Б -- возвратные отходы от полуфабрикатов собственного производства, а СМ_Н, СМ_Б -- от сырья и материалов.

6. Основная заработная плата, руб., определяется по трудоемкости изготовления двигателя.

З_Н = ₂·К_Ц·

7. Дополнительная заработная плата ЗД_Н производственных рабочих принимается в размере планового процента от основной.

8. Отчисления на социальное страхование ОС_н принимаются установленным процентом от суммы основной и дополнительной заработной платы.

9. Стоимость износа инструмента и приспособлений, руб.



10.Цеховые расходы, руб.

ЦР_Н= СН,

Цеховая себестоимость двигателя ЦС_Н определяется как сумма всех затрат по пунктам 1--10.

11. Общезаводские расходы, руб.

ОР_Н= З_НЗ_Б ·ОР_Б,

Производственная себестоимость, руб.

ПС _н = ЦС_Н + ОП_н.

12. Внепроизводственные расходы, руб.

Тогда полная себестоимость, руб.

С_н = ПС_Н + ВР_н.

Отпускная цена двигателя, руб.

где Р -- рентабельность двигателя, %.

После расчета отпускной цены статьи затрат для базового и нового двигателя для удобства анализа желательно свести в таблицу.

Определение: Эксплуатационные затраты определяются в следующей последовательности соответственно для нового и базового двигателей.

1. Рассчитывается годовая производительность базового В_Б и нового В_н двигателей, кВт·ч.

B = Ne· К_м · t_r

где К_м -- коэффициент использования мощности; t_r -- средняя годовая наработка двигателя в год.

2. Годовые текущие затраты на топливо 3_ТБ и 3_ТБ, руб.

3_T=g_T·Ne·Ц_T·K_M·t_r=g_T·B_Т·Ц_T,

где g_T -- среднеэксплуатационный удельный расход топлива,

г/(кВт·ч); Ц_т -- цена топлива, руб./г.

3. Годовые текущие затраты на масло Змн и 3_МБ , РУб

З_м-g_M·В·Ц_M ,

где g_M -- удельный расход циркуляционного масла, г/кВт·ч); Цм -- цена циркуляционного масла, руб./г.

Если в системе смазки двигателя используются различные масла, например для лубрикаторной смазки, необходимо определить затраты отдельно на каждую марку масла, а затем их суммировать.

4. Годовые текущие затраты на ремонт, руб.

з_р = ,



где в_пер = (0,03...0,05) -- стоимость текущего и навигационного ремонтов двигателя в долях от его цены; t_пер -- ресурс до переборки двигателя, ч.

5. Годовые затраты на техническое обслуживание, руб.

где С _T.O -- средняя стоимость технического обслуживания, руб.;

R_TO-- периодичность проведения техобслуживания, ч.

6. Годовые амортизационные отчисления, руб.

З_KP= ,

где Т_п -- полный годовой ресурс двигателя, ч.

Просуммировав эксплуатационные годовые затраты по позициям 1-6 соответственно для нового и базового двигателей получим эксплуатационные издержки И_н и И_Б, а затем определим удельные эксплуатационные расходы, УР_Н и УР_Б, руб./(кВт · ч).

Определив эксплуатационные затраты, можно приступать к расчету экономического эффекта от производства и эксплуатации нового двигателя в сравнении с базовым по затратной концепции, руб.

Э_ср = Цб ·K_П -Цн + ,

где К_п = Bб/B_Н -- коэффициент приведения базового варианта двигателя к сопоставимой годовой производительности; И_Б, И_н -- годовые эксплуатационные расходы без учета амортизационных отчислений, руб./год; Е_н~ 0,1...0,15 -- нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; Р_н -- норма реновации нового двигателя с учетом фактора времени Т (табл. 6.8).

Таблица 6.8Норма реновации новой техники

Применительно к одному году эксплуатации двигателя экономический эффект определяется по формуле

Э = ,

где Д = Уф_і ·В; i -- порядковый номер выполняемой работы; ф -- тариф за единицу выполняемой работы, руб.

Лучшим является вариант, у которого экономический эффект будет максимальным.

2.3 Технико-экономическая оценка СДУ

Технико-экономическая оценка проекта может производиться по методике, позволяющей определить приведенные затраты на единицу продукции для каждого варианта проекта и выбрать оптимальный. Приведенные затраты определяются по формуле



З_Н -- Е_НК + С,

где Е_н -- нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; К -- капитальные вложения на единицу продукции; С -- текущие затраты на единицу продукции.

Для транспортных судов приведенные затраты могут быть определены на 1 т годовой провозной способности судна

З_С = Е_Н К_С + С_С = µЯ+

Приведенные капитальные затраты К_с на перевозку 1 т груза, руб./т, определяется так:

K_C = = .

В этих формулах S_c = S_K + S_y -- общая стоимость судна, руб., равная сумме стоимостей корпуса с оборудованием S_K и энергетической установкой Sy, Е_н= 1 /Т_ок = 0,12 -- нормативный коэффициент эффективности (Т_ок -- срок окупаемости судна, годы); П -- провозоспособность судна, т/год; µ -- коэффициент, учитывающий дополнительные затраты на вспомогательные и производственные работы по судну, швартовные, ходовые, сдаточные испытания, доковые работы, а также накопления и начисления за- вода-строителя; Я -- коэффициент, учитывающий затраты на проектирование и технологическую оснастку.

Приведенные эксплуатационные затраты по судну в год С_с на 1 т перевезенного груза определяются по формуле

С_С = = .



где Р_ГР = DW -- G₃ -- чистая грузоподъемность, т (DW, G₃ -- дейд- вейт и запасы, т); f_D -- средний коэффициент загрузки судна за круговой рейс, i = - числокруговыхрейсов за год;

Тх ~*ст

ф_р -- плановое время отстоя в ремонте, сут/год; Т_х -- ходовое время с учетом маневров за круговой рейс, ч; Т_ст -- время стоянки за круговой рейс (складывается из времени проведения грузовых операций и времени непроизводительных стоянок), ч.

Годовые эксплуатационные затраты по судну, руб./год, составляют

Э_с =э_т,м +э_эк +э_АМ +э_Р+э_н +э_кос.

Стоимость топлива и масла Э_тм подсчитывается по прейскурантам с учетом пояса и стоимости бункеровки. Затраты на содержание экипажа Э_эк включают зарплату, премии, надбавки, оплаты отпусков, начисления на зарплату и затраты на бесплатное коллективное питание.

Для ориентировочных расчетов затраты на содержание экипажа, руб./сут., могут быть определены по существующим нормативам.

Амортизационные отчисления состоят из двух частей -- отчислений на восстановление (реновацию) и отчислений на капитальный ремонт и модернизацию в течение срока службы судна. Ориентировочные нормы амортизационных отчислений для морских судов приведены в табл. 6.9.



Таблица 6.9 Нормы амортизационных отчислений для дизельных судов морского флота

Типы судов	Нормы амортизационных отчислений, %
	Всего	На реновацию	На капитальный ремонт
Грузопассажирские	5,9	3,3	2,6
и пассажирские
Сухогрузные	6,4	3,8	2,6
Танкеры	7,8	4,5	3,3
Буксиры	6,9	4,0	2,9
Ледоколы	6,4	4,0	2,4

Отчисления на текущий ремонт и снабжение Э_р включают затраты на профилактические и ремонтные работы, выполняемые как судоремонтными предприятиями, так и силами команды. Нормы отчислений на текущий ремонт грузовых судов составляют 0,8-- 1,4% (в зависимости от бассейна) строительной стоимости судна.

Расходы на материально-техническое снабжение судна не превышают 0,5% строительной стоимости. В них входит оплата приобретаемых материалов и инвентаря, необходимых для поддержания технического состояния судна.

Навигационные расходы Э_Н являются общепроизводственными расходами. Они включают расходы на оплату буксиров и ледоколов, приобретение морских карт, лоций, очистку водяных цистерн, технические осмотры и др.

Косвенные расходы Э_кос представляют собой накладные расходы пароходства, отнесенные на содержание судов. Они включают заработную плату и премии административно-управленческому аппарату, затраты на содержание, текущий ремонт и амортизацию основных портовых сооружений, расходы на подготовку кадров, медико-санитарные мероприятия, содержание морских агентств, отчисления на научно-исследовательские работы и др. Эти расходы в среднем составляют 4,5--5,5% суммы прямых расходов, не считая затрат на топливо и смазочные материалы.

Для оценки рентабельности использования судна на заданной линии пользуются коэффициентом рентабельности. Этот коэффициент для судов каботажного плавания составляет

K= ·100% ,

где Д = Т_фП -- доход судна, руб./год; Т_ф -- тариф за доставку груза, руб./т.

Принятый для судна тип СДУ будет существенно сказываться на показателе его экономической эффективности. Капитальные затраты (строительная стоимость S_у,) современных транспортных судов могут достигать 45--50% общих затрат на судно. Величина эксплуатационных расходов на СДУ зависит от продолжительности ходового времени в течение года. Так, для универсальных сухогрузных судов коэффициент ходового времени составляет приблизительно 0,5, а доля затрат на СДУ в эксплуатационных расходах судна достигает 35-55%. Для танкеров, у которых коэффициент ходового времени равен 0,7-0,85, эксплуатационные затраты составляют 45-48% общих затрат на судно. Изменение типа СДУ приводит к изменению ее массогабаритных показателей, а также массы энергетических запасов, что, в свою очередь, ведет к изменению грузоподъемности судна и мощности, требуемой для обеспечения заданной скорости.

Сравнительная оценка экономической эффективности различных типов СДУ может быть произведена по приведенным затратам З_у, отнесенным к 1 кВт энергии, выработанной главным двигателем за навигационный период.

Приведенные затраты по СДУ, руб./кВт, определятся по формуле

З_У Е_Н К_У + С_У = ,

где S_y -- строительная стоимость СДУ, руб., представляющая собой сумму стоимостей S_гд-- главного двигателя(дизель-редукторного агрегата) и S_M,0 -- механического оборудования

(S_y = S_гд + S_M,0);

У= N_e f_N iT_x - -- суммарное количество энергии, кВт·ч, выработанной ГД в течение навигации; N_e -- номинальная мощность главного двигателя, кВт; f_N -- средневзвешенный коэффициент использования мощности ГД за навигацию (для сухогрузных судов f_N = 0,77...0,82, для танкеров f_N = 0,88...0,92), i -- число круговых рейсов за навигацию; Т_х -- средняя продолжительность ходового времени (с учетом маневров за круговой рейс), ч.

Стоимость главных двигателей и механического оборудования может определяться по удельной стоимости единицы мощности (Р_ГД , руб./кВт) или единицы массы комплектующего оборудования (Р_м.о, руб./т):

S_ГД = Р_ГД N_еГД или S_M.O = P_M.O G_M.O .

В стоимость главного двигателя (главного дизель-генератора с гребным электродвигателем) входит стоимость всего оборудования в объеме поставки по техническим условиям (редуктор, запчасти, инструмент, контрольно-измерительные приборы и т.д.). В стоимость механического оборудования СДУ входит стоимость движителя, валопровода, вспомогательных механизмов и оборудования, установки, трубопроводов и т.д. Если имеется установка, аналогичная проектируемой, то стоимость оборудования проекта, S_y, руб., может быть рассчитана по удельной стоимости единицы мощности установки Р_У, руб./кВт:

S_y=P_yУ

Для СДУ нового типа, где нет прототипа, S_y подсчитывается по статьям калькуляции, для которой исходными данными служит таблица нагрузок по разделу «машинная установка». В этом случае определяют стоимость каждого механизма (или группы), устройства, системы и т.д. Этот метод, несмотря на некоторую громоздкость, дает более точные результаты.

Эксплуатационные затраты на выработанную СДУ энергию , руб./год, определяются по формуле :

= .

Затраты на топливо и масло , руб./год, составляют :

,

где в -- коэффициент, учитывающий затраты на смазочные материалы

(для ДУ с МОД в = 1,025, для ДУ с СОД в =1,04);

S_T --стоимость топлива и масла с учетом бункеровки, руб./т; -- расход топлива на установку, кг/ч.

...