System chłodniczy z jednym agregatem chłodniczym zewnętrznym z wentylatorami osiowymi jest jednym z najczęstszych i dość prostych systemów. Jako nośnik ciepła w układzie z reguły stosuje się wodę, w niektórych przypadkach można zastosować nośniki ciepła o niskich temperaturach zamarzania (roztwór glikolu etylenowego, solanki itp.).
Obieg chłodziwa w układzie odbywa się za pomocą grupy pompującej. Na schemacie pokazanym jako przykład, grupa pompująca składa się z dwóch pomp, z których jedna jest główną, a druga rezerwową.
Zbiornik z membraną rozprężną służy zarówno do zapobiegania wstrząsom hydraulicznym podczas pracy pompy, jak i do kompensacji zmian objętości płynu chłodzącego spowodowanych zmianami jego temperatury.
Zbiornik-akumulator ma za zadanie zwiększyć bezwładność cieplną systemu i zmniejszyć liczbę cykli start/stop agregatu chłodniczego.
W przypadku korzystania z odbiorników o zmiennym natężeniu przepływu nośnika ciepła (na przykład klimakonwektory z regulacją wydajności chłodniczej poprzez zmianę natężenia przepływu za pomocą zaworów dwudrogowych) konieczne jest zapewnienie stałego przepływu cieczy przez parownik wymiennik ciepła agregatu chłodniczego. Schemat przedstawia opcję z regulatorem różnicy ciśnień zainstalowanym w kolektorze pomiędzy rozdzielaczami, aby zapewnić stały przepływ przez parownik. W przypadku stosowania odbiorników ze stałym przepływem (zawory trójdrogowe z obejściem na wymiennikach ciepła odbiorników) nie jest wymagana zworka do regulatora różnicowego.
Wady rozważanego schematu układu chłodniczego:
W niektórych przypadkach (przy znacznej wydajności chłodniczej układu, konieczności częściowej redundancji urządzeń chłodniczych) konieczne staje się zainstalowanie kilku maszyn chłodniczych pracujących na jednym układzie chłodniczym. Jako przykład pokazano schemat z instalacją dwóch agregatów chłodzonych powietrzem.
Zasada działania systemu jest podobna do systemu z jednym agregatem chłodniczym.
Wady rozważanego schematu systemu chłodniczego to:
Chiller to maszyna do chłodzenia wodą zaprojektowana w celu obniżenia temperatury wody lub płynnych chłodziw. Ta strona omówi szczegółowo schemat i urządzenie chillera a także jak to działa.
Oparta na cyklu praktycznie non-stop (w zależności od typu konsumenta). polega na schłodzeniu wody podgrzanej przez odbiorcę o kilka stopni i doprowadzeniu jej w takiej postaci do odbiorcy lub do pośredniego wymiennika ciepła, w którym woda (jeśli jej temperatura nie pozwala na jej bezpośrednie wpuszczenie) jest schładzana praktycznie o dowolną ilość stopni. Wymagana wartość obniżenia temperatury chłodziwa - jest ustawiana przez przyszłego użytkownika chłodnicy wodnej, w zależności od rodzaju i właściwości chłodziwa wymaganego przez konsumenta tego samego chłodziwa. Urządzenia wymagające zimnej energii przekazywanej z maszyny schładzającej wodę do chłodziwa mogą mieć szerokie spektrum odbiorców: obrabiarki, systemy klimatyzacyjne, wtryskarki, maszyny indukcyjne, pompy olejowe, maszyny do folii polietylenowych i inne systemy wymagające stałej dostarczyć mu schłodzoną wodę. Różnorodność modyfikacji i szeroki zakres wydajności chłodzenia pozwala na zastosowanie chłodnic wodnych, zarówno dla jednego odbiorcy z bardzo małym wydzielaniem ciepła, jak i dla przedsiębiorstw posiadających dużą liczbę maszyn o dużej mocy cieplnej. Ponadto chłodnice wodne znajdują zastosowanie w przemyśle spożywczym na wielu liniach produkcyjnych do produkcji napojów i innych produktów, do zapewnienia chłodzenia lodowisk i lodowisk, w obróbce metali (piece indukcyjne), w laboratoriach badawczych (zapewniające eksploatację komory badawcze) itp. itp.
 |
 |
 |
||
 |
 |
 |
Wybór maszyny do chłodzenia wodą to poważne zadanie, które wymaga tak szczegółowej wiedzy, jak urządzenie chłodnicze, a także zasada współdziałania agregatu chłodniczego z innymi elementami całego obwodu. Aby podjąć kompetentną decyzję o tym, która chłodnica optymalnie wpasuje się w schemat wspólnej pracy wszystkich odbiorców i samej chłodnicy, konieczne jest posiadanie dużego doświadczenia w obliczeniach, doborze i późniejszym pomyślnym wdrożeniu zestawu urządzeń opartych na chłodnicach wodnych w proces technologiczny, którym dysponują nasi specjaliści. Osobnym obszarem jest automatyzacja chillera, która pozwala jeszcze bardziej usprawnić pracę urządzenia poprzez optymalizację sterowania i zarządzania wszystkimi zachodzącymi procesami. Oczywiście w celu doboru agregatu chłodniczego nie trzeba znać wszystkich zawiłości obsługi agregatu chłodniczego i automatyki agregatu chłodniczego, ale podstawowa znajomość zasad pomoże w jak najjaśniejszym sformułowaniu warunków zamówienia do kalkulacji i profesjonalnego doboru wszystkich elementów, z których następnie zostanie zmontowany wspólny schemat z konsumentami.
Na poniższym rysunku zostanie zdemontowany, podano opis jego elementów oraz ich przynależność funkcjonalną. Dzięki temu zrozumiesz, jak działa chiller i wszystkie jego elementy.
Chłodziarka wodna działa na zasadzie sprężania gazu z wydzielaniem ciepła i jego późniejszego rozprężania z absorpcją ciepła, tj. wysięk z zimna. maszyna do chłodzenia wodą składa się z czterech głównych elementów: sprężarki, skraplacza, zaworu rozprężnego i parownika. Element, w którym wytwarzane jest zimno, nazywany jest parownikiem. Zadaniem parownika jest odprowadzenie ciepła z chłodzonego medium. W tym celu przepływa przez niego czynnik chłodzący (woda) i czynnik chłodniczy (gaz, czyli freon). Przed wejściem do parownika gaz w postaci skroplonej znajduje się pod wysokim ciśnieniem, dostając się do parownika (gdzie utrzymuje się niskie ciśnienie), freon zaczyna wrzeć i odparowywać (stąd nazwa Parownik). Freon wrze i pobiera energię z czynnika chłodniczego, który znajduje się w parowniku, ale jest oddzielony od freonu hermetyczną przegrodą. W rezultacie czynnik chłodniczy ochładza się, a czynnik chłodniczy podnosi swoją temperaturę i przechodzi w stan gazowy. Gazowy czynnik chłodniczy dostaje się następnie do sprężarki. Sprężarka spręża gazowy czynnik chłodniczy, który po sprężeniu nagrzewa się do wysokiej temperatury 80...90 ºС. W tym stanie (gorący i pod wysokim ciśnieniem) freon dostaje się do skraplacza, gdzie jest schładzany przez przedmuchiwanie powietrzem otoczenia. W procesie chłodzenia gaz - freon ulega kondensacji (dlatego blok, w którym odbywa się ten proces, nazywany jest kondensatorem), a podczas kondensacji gaz przechodzi w stan ciekły. Na tym rozpoczyna się łańcuch przekształcania freonu z cieczy w gaz i odwrotnie. Początek i koniec tego procesu oddziela zawór TRV (termo-rozprężny zawór), który jest zasadniczo dużym oporem w kierunku ruchu freonu od skraplacza do parownika. Opór ten zapewnia spadek ciśnienia (przed zaworem rozprężnym – skraplacz wysokociśnieniowy, za zaworem rozprężnym – parownik niskociśnieniowy). Na drodze ruchu freonu w obiegu zamkniętym znajdują się również elementy wtórne usprawniające proces i zwiększające wydajność opisywanego cyklu (filtr, zawory i elektrozawory oraz regulatory, dochładzacz, układ dodawania oleju do sprężarki i odolejacza, odbiornik itp.).
Poniższy schemat przedstawia obraz kompaktowej maszyny schładzającej wodę - agregat chłodniczy, wersja monoblok w formie częściowo rozmontowanej (osłony boczne obudowy zostały usunięte). Ten obraz wyraźnie pokazuje wszystkie elementy wskazane na schemacie tej maszyny do chłodzenia wodą, a także elementy obwodu wodnego, które nie są uwzględnione na schemacie obwodu (pompa wody, przełącznik przepływu na rurociągu doprowadzającym chłodziwo do konsumenta, woda filtr, manometr do pomiaru ciśnienia płynu chłodzącego, zbiornik na wodę, filtr wodociągowy).
Peter Kholod jest dostawcą przemysłowych agregatów wody lodowej i urządzeń klimatyzacyjnych. Jesteśmy gotowi zaprojektować i zbudować chillery odpowiednie dla Twoich profesjonalnych potrzeb. Zajmujemy się również serwisem, naprawą i automatyzacją chillerów. Niezależnie od tego, czy chcesz zdalnie sterować własnym sprzętem, czy chcesz uchronić go przed typowymi problemami, automatyka chillerów pozwoli Ci osiągnąć wszystkie te cele. Nasz zespół jest gotowy do realizacji projektów o dowolnej wielkości i złożoności. Wystarczy, że skontaktujesz się z nami w dogodny dla Ciebie sposób, a doradzimy w każdej interesującej Cię kwestii.
W skład systemu wchodzą:
Pompy odśrodkowe do wody słodkiej typ KRZV-150/360 - dwie sztuki, wydajność - 30m 3 / h, ciśnienie - 0,3 MPa;
Chłodnica wody słodkiej typ 524.15112/3253 o powierzchni chłodzenia 66,9 m 2 ;
Grzejnik typ 521.12089/625 o powierzchni grzewczej 11,89 m 2 ;
Rurociągi, armatura, zbiornik wyrównawczy;
Woda chłodząca cylindry doprowadzana jest do silnika od strony przeciwnej do sprzęgła, przez główny rozdzielacz. Wchodząc do bloku cylindrów, woda unosi się, opływa tuleje cylindrów i dostaje się do pokryw cylindrów, a stamtąd do prefabrykowanego kolektora znajdującego się nad głowicami cylindrów. Powyżej znajdują się kolektory rozdzielcze i zbiorcze do chłodzenia komórek zaworów wydechowych. Woda jest dostarczana i odprowadzana z każdej komórki osobno.
Aby zapobiec zjawisku korozji w obiegu wody chłodzącej, do świeżej wody chłodzącej dodawany jest środek antykorozyjny. Polecany "Arosta M" lub ferroman 90 BF, 3*K-0 lub Rokor NB.
Ilość świeżej wody w obiegu wynosi około 8,5 m 3 .
System chłodzenia wodą morską
W skład systemu wchodzą:
Pompa wody zaburtowej typu KRZV150/360 - dwie sztuki, wydajność - 230 m3/h, przy ciśnieniu 0,3 MPa;
Pompy wody zaburtowej typu KRZIH200/315 - dwie sztuki, wydajność - 400 m3/h, przy ciśnieniu 0,33 MPa;
Pompy wody zaburtowej do chłodzenia sprężarek powietrza typu WBJ32/I-200 - dwie sztuki, wydajność - 5 m3/h;
Kingstony, rurociągi, armatura, filtry;
Podłączony do systemu:
Chłodnice wody słodkiej GD;
chłodnice oleju DG;
Chłodnice wody słodkiej VDG;
Zakłady odsalania;
Chłodzenie łożysk wału;
Chłodnica kondensatu z kotłowni;
Chłodnice powietrza doładowującego DG;
Chłodnice sprężarek powietrza.
System chłodzenia jest typu rekuperacyjnego, ponieważ znajduje się w nim zbiornik na wodę morską i można regulować temperaturę wody morskiej.
System uruchamiania i sterowania
Uruchomienie silnika głównego odbywa się za pomocą trzech cylindrów powietrznych do ogólnego zużycia. Rozruch silnika głównego jest również możliwy za pomocą rozruchowego cylindra pneumatycznego.
Jedna z dwóch sprężarek pracuje jako główna, a druga jest w rezerwie. Za pomocą działającej sprężarki powietrza wszystkie butle ze sprężonym powietrzem są napełniane. Sprężarka sterowana jest automatycznie, w zależności od ciśnienia powietrza w cylindrach, po osiągnięciu wartości granicznych regulacji 2-położeniowej. Dalszy spadek ciśnienia poniżej wartości granicznej powoduje podłączenie zapasowej sprężarki powietrza. Obwód zabezpieczający w przypadku braku ciśnienia oleju smarującego i wody chłodzącej, a także odchyleń od normalnych wartości ciśnienia pośredniego w cylindrach, powoduje wyłączenie sprężarek. W przypadku awarii zasilania w pustych butlach powietrznych istnieje możliwość napełnienia butli powietrznej o pojemności 40 litrów ręczną sprężarką. W ten sposób możesz uruchomić jeden z VDG.
Zawory rozruchowe zamontowane w głowicach cylindrów otwierane są pneumatycznie przez szpule wałków rozrządu uruchamiane przez krzywkę rozruchową wałka rozrządu i zamykane siłą sprężyny.
Stanowisko kontrolne znajduje się z boku silnika wysokoprężnego, naprzeciwko sprzęgła. Na sterze za pomocą koła zamachowego można ustawić żądany dopływ paliwa, wraz z możliwością ustawienia dopływu na regulatorze prędkości.
Typowe problemy z silnikiem.
Głównymi wadami są uszkodzenia stopu przeciwciernego górnych osłon łożysk głównych, koksowanie aparatu dyszy turbiny.
Z analizy wynika, że podczas pracy silnika szyjki ramy wykonują drgania poprzeczne, zarówno w płaszczyźnie pionowej, jak i poziomej. W tym przypadku łożyska ramy odbierają bardzo duże obciążenia, które prowadzą do zniszczenia warstwy przeciwciernej.
Środki operacyjne poprawiające hydrodynamiczny reżim smarowania łożysk ramy są następujące: wartości luzów olejowych przy montażu łożysk ramy i korby należy ustawić zgodnie z minimalnymi wartościami luzu zalecanymi przez producenta. Zmniejszy to amplitudę drgań poprzecznych czopów ramy w łożyskach i obciążenia dynamiczne na nich. Ciśnienie oleju smarującego (LU) łożysk powinno być utrzymywane na górnej wartości zalecanej przez producenta.
Podczas eksploatacji turbosprężarek gazowych (GTN) zainstalowanych na silnikach 6 ChN 42/48 obserwuje się następujące uszkodzenia: zacieranie i rysy na łopatkach wirnika sprężarki (KM), pękanie wirnika KM, zakoksowanie turbiny aparatury dyszowej, deformacji łopatek wirnika i prowadnic łopatek dyszy turbiny.
Przyczyną tych uszkodzeń może być kontakt łopatek wirnika turbiny z łopatkami kierującymi aparatu dyszy turbiny, na skutek drgań wirnika na granicy zużycia jego łożysk.
Aby zapobiec drganiom części GTN, łożyska wirnika powinny być wymieniane w czasie zalecanym przez producenta GTN.
Zdarzają się również awarie urządzeń paliwowych (TA): w wysokociśnieniowych pompach paliwowych (wysokociśnieniowej pompie paliwowej) - zacinanie się par nurników, utrata gęstości par nurników i utrata gęstości zaworu tłocznego; przy dyszach - zawieszenie igły w korpusie, spadek jakości sprayu.
Główną przyczyną awarii TA jest korozja powierzchni części precyzyjnych w wyniku złej jakości przygotowania paliwa. Doświadczenia eksploatacyjne pokazują, że w przypadku przywiązywania dużej wagi do przygotowania paliwa, przypadki awarii HE zdarzają się bardzo rzadko, nawet podczas pracy na ciężkich i siarkowych paliwach.
Można zatem stwierdzić, że do bezawaryjnej pracy silnika konieczne jest przestrzeganie zalecanych przez producenta zasad eksploatacji technicznej (PTE).
Elektrownia okrętowa.
Aby zapewnić energię elektryczną odbiorcom elektrycznym, statek jest wyposażony w dwa generatory prądu przemiennego z silnikiem diesla, dwa generatory wałowe prądu przemiennego i jeden awaryjny generator z silnikiem wysokoprężnym.
Charakterystyka prądnicy wałowej AC:
Typ DGFSO 1421-6
Moc, kW 1875
Napięcie, V 390
Prędkość, min -1 986
Rodzaj bieżącej zmiennej
Sprawność przy obciążeniu znamionowym, % 96
Alternator typu DGFSO 1421-6 napędzany jest silnikiem głównym. Wirnik generatora jest napędzany przez przekładnię za pomocą odłączonego sprzęgła elastycznego. Generator wykonany jest na nogach z dwoma łożyskami ślizgowymi osadzonymi w osłonach. Łożyska są smarowane z przekładni. Pierścienie ślizgowe i generator początkowego wzbudzenia znajdują się po przeciwnej stronie napędu.
Generator wyposażony jest w cztery elektryczne elementy grzejne o łącznej mocy 600 W.
W celu zdalnego pomiaru temperatury w gniazdach generatora umieszczono sześć rezystancji termicznych. Trzy oporniki termiczne działają, reszta jest oszczędna. Podobny opór cieplny jest zainstalowany w przepływie powietrza wchodzącego i wychodzącego. Wszystkie rezystancje termiczne są połączone z ilorazomierzem za pomocą przełącznika. Do zdalnej sygnalizacji ekstremalnych temperatur agregat wyposażony jest w dwa termostaty zainstalowane w strumieniu powietrza wylotowego. Jeden z termostatów jest zarezerwowany. Termostaty są ustawione na działanie w temperaturze 70°C.
Ograniczenia temperatury łożysk sygnalizowane są za pomocą termometrów kontaktowych z bezpośrednim wskaźnikiem temperatury oraz stykiem zdalnej sygnalizacji, który pracuje w temperaturze 80 °C. Do sygnalizacji granicznej temperatury uzwojeń przewidziano dwa specjalne termostaty.
Charakterystyka generatora diesla:
Numer 2
Moc znamionowa, kW 950
Napięcie, V 390
Prędkość obrotowa, s -1 (min -1) 16,6 (1000)
Rodzaj bieżącej zmiennej
Silnik napędowy alternatora S 450 LG jest silnikiem pomocniczym. Wirnik generatora jest napędzany przez przekładnię za pomocą odłączonego sprzęgła elastycznego. Generator wykonany jest na nogach z dwoma łożyskami ślizgowymi osadzonymi w osłonach. Łożyska są smarowane z przekładni. Pierścienie ślizgowe i generator początkowego wzbudzenia znajdują się po przeciwnej stronie napędu.
Generator jest wykonany z samowentylacją. Powietrze chłodzące pobierane jest z maszynowni przez specjalne filtry. Wylot powietrza z generatora prowadzony jest do systemu wentylacyjnego statku przewodem odgałęzionym.
Generator jest przeznaczony do pracy ciągłej przy niezrównoważonym obciążeniu do 25% pomiędzy dowolnymi fazami. Asymetria napięcia nie przekracza 10% wartości nominalnej. Generator, działający w ustalonym trybie termicznym, dopuszcza następujące przetężenia: 10% przez godzinę przy współczynniku mocy 0,8; 25% przez 10 minut przy współczynniku mocy 0,7; 50% przez 5 minut przy współczynniku mocy 0,6.
Układ samowzbudny i AVR generatora typu 2A201 są wykonane zgodnie z zasadą sprzęgania prądu za pomocą półprzewodnikowego regulatora napięcia. Aby zapewnić niezawodne samowzbudzenie, do obwodu wprowadza się generator wstępnego wzbudzenia.
Elementy układu samowzbudnego i AVR znajdują się na generatorze w specjalnej zdejmowanej szafce. System AVR zapewnia, że napięcie na zaciskach generatora jest stałe z błędem nieprzekraczającym ±2,5% przy współczynniku mocy 0,6 do 1. Gdy obciążenie jest przyłożone do generatora w 100% lub obciążenie jest odrzucane odpowiednio do 50% prądu znamionowego, przy współczynniku mocy równym 0,4%, chwilowa zmiana napięcia nie przekracza 20% wartości nominalnej i jest przywracana z błędem nie większym niż ±2,5% w ciągu 1,5 s.
Ochrona generatorów diesla przed prądami zwarciowymi jest realizowana przez maksymalne wyzwalanie selektywnych urządzeń automatycznych (prąd znamionowy automatu wynosi 750 A, maksymalny wyzwalacz to 375 A, czas reakcji 0,38 s, prąd zadziałania 750 A ). Prądnica wałowa AC jest zabezpieczona wyłącznikiem automatycznym (prąd znamionowy maszyny 1500 A, prąd maksymalny wyzwalacza 125 A, czas pracy 0,38 s, prąd pracy 2500 A). Generatory są osłabiane przez przekaźnik podważający.
Ochrona generatorów diesla przed przeciążeniami odbywa się w dwóch etapach. Przy 95% obciążeniu generatora przekaźnik przeciążeniowy pierwszego stopnia jest aktywowany odpowiednio z opóźnieniem czasowym 1 s i włącza alarmy świetlne i dźwiękowe. Jeśli obciążenie generatora diesla nadal rośnie i osiąga 105%, uruchamiany jest kolejny przekaźnik przeciążeniowy drugiego stopnia z opóźnieniem czasowym 2,5 s, włączany jest dodatkowy alarm świetlny i jednocześnie dostarczane jest zasilanie, aby wyłączyć kolejnych odbiorców : nagrzewnice, urządzenia cargo, agregat chłodniczy, wentylacja, RMU, sklep rybny, wyposażenie kuchni i inni nieodpowiedzialni konsumenci. Gdy obciążenie osiągnie 110%, generatory są odłączane od sieci.
Zabezpieczenie generatora wałowego realizowane jest w trzech etapach.
Ochronę zasilaczy przed prądem zwarciowym zapewniają wyłączniki automatyczne serii AZ-100 i AK-50.
Statek wyposażony jest w trójfazową elektrownię na napięcie 380 V, częstotliwość 50 Hz. Do zasilania odbiorników o parametrach odbiegających od parametrów elektrowni statku przewidziane są odpowiednie przekształtniki i transformatory.
Do napędów mechanizmów zelektryfikowanych instalowane są asynchroniczne klatkowe silniki elektryczne prądu przemiennego trójfazowego z rozruchem ze stacji magnetycznych lub rozruszników magnetycznych.
Wszystkie urządzenia elektryczne zainstalowane na pokładach otwartych i w zakładach przetwórstwa rybnego są wodoodporne. Urządzenia elektryczne montowane w specjalnych obudowach i szafach mają konstrukcję chronioną. Silniki elektryczne serii AOM służą do napędu mechanizmów sklepu rybnego.
Na statku przewidziano następujące rodzaje oświetlenia: oświetlenie główne, szperacze i światła tratwy - 220 V; oświetlenie awaryjne (z akumulatorów) - 24 V; oświetlenie przenośne - 12 V; światła sygnalizacyjne i wyróżniające - 24V.
Układ chłodzenia siłowni okrętowej przeznaczony jest do chłodzenia części silników głównych i pomocniczych nagrzanych ciepłem spalania paliwa (tzw. „powierzchni ognia”) w celu zmniejszenia ich odkształceń termicznych i zwiększenia wytrzymałości, ponieważ oraz do odprowadzania ciepła z mediów roboczych (olej, paliwo, woda i powietrze doładowujące). Ponadto za pomocą układu chłodzenia odprowadzane jest ciepło z różnych innych mechanizmów, urządzeń, urządzeń znajdujących się w maszynowni.
Tryb chłodzenia silnika wpływa na efektywność jego pracy. Wraz ze wzrostem temperatury wody chłodzącej spada indykowana sprawność silnika, co tłumaczy się spadkiem współczynnika napełnienia, czasu opóźnienia zapłonu oraz szybkości wzrostu ciśnienia. Jednocześnie na skutek spadku lepkości oleju zmniejszają się straty tarcia (wzrost sprawności mechanicznej) oraz zużycie części silnika. W efekcie zmiana temperatury wody z 50°C do 150°C powoduje nieznaczny wzrost efektywnej sprawności silnika wysokoprężnego.
Poziom temperatury chłodzenia wpływa na ilość i rodzaj tworzenia się lakieru i węgla, wytrącanie i utlenianie oleju. Wraz ze wzrostem temperatury utlenianie oleju przyspiesza, ale zmniejsza się powstawanie lakieru. Tym samym wzrostowi temperatury wody chłodzącej w silniku towarzyszy pewna poprawa jego osiągów. Ponadto obserwuje się korzystną z punktu widzenia odzysku ciepła redystrybucję przepływów wtórnych zasobów energii: zwiększa się ilość ciepła odprowadzanego przez spaliny, a maleje ilość ciepła odprowadzanego przez wodę chłodzącą.
Układ chłodzenia składa się z następujących głównych elementów: pompy wody słodkiej i morskiej, filtry, zbiorniki rozprężne i ściekowe oraz zbiorniki do przygotowania dodatków, chłodzenie wody słodkiej, podgrzewacze wody słodkiej i morskiej, urządzenia poboru i tłoczenia, rurociągi z odcięciem oraz zawory sterujące i urządzenia kontrolno-pomiarowe. Chłodnice są zaprojektowane tak, aby usuwać nadmiar ciepła z chłodziw i ładować powietrze do wody. Naczynie wzbiorcze służy do kompensacji zmian objętości wody w układzie na skutek zmian jej temperatury, uzupełniania strat wody w układzie na skutek przecieków i parowania oraz usuwania powietrza i pary wodnej z układu. Termoregulatory muszą automatycznie utrzymywać temperaturę wody i schłodzonych cieczy w zadanym zakresie.
W tym projekcie zastosowano trójobwodowy układ chłodzenia z centralną chłodnicą wody świeżej. Wybór ten wynika z chęci zwiększenia niezawodności wszystkich chłodzonych urządzeń, w których do odprowadzania ciepła wykorzystywana jest tylko świeża woda, która ma mniej korozyjności. W związku z tym, że w danym projekcie kontenerowiec dowozowy wyposażony jest w silnik wysokoprężny 5G50ME - B9, który posiada dwa obiegi chłodnicze (niskotemperaturowy i wysokotemperaturowy), obieg świeżej wody składa się z dwóch części. Zgodnie z dokumentacją techniczną silnika wysokoprężnego 5G50ME - B9 firmy MAN B&W, do chłodzenia tulei cylindrowej w celu zmniejszenia strat ciepła wodą chłodzącą stosuje się świeżą wodę o temperaturze 75°C na wlocie do przestrzeni płaszcza oraz 85°C na wyjściu z niego. Aby spełnić to wymaganie, w obwodzie świeżej wody układu chłodzenia przyporządkowany jest specjalny obwód wysokotemperaturowy, który komunikuje się z obwodem świeżej wody o niskiej temperaturze za pośrednictwem zaworu sterującego z termostatem. W celu uniknięcia zagotowania wody w przestrzeni płaszcza i kanałach chłodzących głowicy cylindrów, gdzie chłodzone są powierzchnie ognia, w obwodzie utrzymuje się ciśnienie co najmniej 0,25 MPa.
Stabilną cyrkulację świeżej wody uzyskuje się dzięki stałemu odprowadzaniu mieszaniny para-powietrze z wnęk chłodzących, zapewniając całkowite wypełnienie obiegu cyrkulacyjnego wodą (okresowe uzupełnianie wody) oraz możliwość zmiany objętości wody dzięki dynamika procesów chłodzenia podczas eksploatacji. W tym celu w każdym systemie, połączonym szeregowo z głównym obwodem obiegu wody (lub równolegle do niego), zainstalowany jest obwód odwadniająco-kompensacyjny ze zbiornikiem wyrównawczym podłączonym do atmosfery. W tym zbiorniku mieszanina pary i powietrza jest oddzielana od wody. Służy do uzupełniania wycieków wody i pełni funkcję zbiornika buforowego przy zmianach objętości wody.
Zgodnie z wymogami Rejestru każda maszynownia musi posiadać co najmniej dwie skrzynie z wodą obiegową lub chłodzącą, aby zapewnić pobór wody morskiej w każdych warunkach eksploatacyjnych. Obecnie przewidziany jest kanał dystrybucyjny firmy Kingston, do którego woda przepływa ze skrzynek firmy Kingston, a następnie przez zawory szczękowe do układu chłodzenia. Woda jest odprowadzana za burtę przez zawory zwrotne odcinające. Aby uniknąć wnikania podgrzanej wody do wlotów, otwory odpływowy i wlotowy są rozmieszczone na całej długości naczynia, umieszczając je przed odpływami. Otwory spustowe silnika zaburtowego znajdują się z reguły na dnie lub na burcie, nie mniej niż 300 mm poniżej wodnicy największego zanurzenia.
Zasada działania i skład układu chłodzenia silnika głównego.
Rysunek 7 przedstawia schemat układu chłodzenia silnika głównego, który składa się z trzech obwodów (dwa obiegi wody słodkiej z komunikacją oraz obieg wody morskiej). Woda zaburtowa wpływa do układu chłodzenia przez skrzynie denne (poz. 2) i boczne (poz. 1). Następnie woda zaburtowa, po przejściu przez zawór Kingston (poz. 3) i filtr zgrubny (błotniki) (poz. 4), wchodzi do kanału Kingston (poz. 5), do którego woda zaburtowa może pochodzić z innego Kingstona skrzynka. Oczyszczona woda pobierana jest z kanału wody morskiej za pomocą pompy wody zaburtowej (poz. 6) i podawana do centralnej chłodnicy wody słodkiej (poz. 7), gdzie jest podgrzewana i odprowadzana do skrzynki odpływowej (poz. 8). W przypadku bardzo niskiej temperatury wody morskiej część podgrzanej wody morskiej za chłodnicą centralną zawracana jest do skrzyni morskiej za pomocą termostatu, utrzymując w ten sposób wymaganą temperaturę wody morskiej na wlocie chłodnicy centralnej.
Z kolei świeża woda po schłodzeniu w centralnej chłodnicy wchodzi do wlotu pompy obiegowej obwodu niskotemperaturowego (LTC) świeżej wody (poz. 10), gdzie po otrzymaniu niezbędnej energii trafia do równoległego- podłączona chłodnica oleju silnika głównego (poz. 11) i chłodnica powietrza doładowującego (poz. 12). Po przejściu przez te wymienniki ciepła podgrzana świeża woda po zbiegu jest dzielona na dwa strumienie. Jeden przepływ przez podkładkę przepustnicy (poz. 13) przechodzi do jednostki uśredniającej (poz. 14), gdzie po zmieszaniu z nadmiarem świeżej wody obiegu wysokotemperaturowego (HTC) powraca do chłodnicy centralnej zamykając w ten sposób obwód niskotemperaturowy. W celu kontrolowania temperatury wody obiegu niskotemperaturowego jego część, po uśrednieniu za pomocą zaworu automatycznego (poz. 15), kierowana jest na obejście centralnej chłodnicy świeżej wody. Drugi przepływ świeżej wody po zbiegu trafia do zaworu regulatora temperatury wody świeżej obiegu wysokotemperaturowego (poz. 16), który dozuje ilość wody z obiegu niskotemperaturowego doprowadzaną do rozcieńczenia podgrzanej wody HTC. Za termostatem (poz. 16) świeża woda z obwodu wysokotemperaturowego wchodzi do pomp obiegowych VTK (poz. 17). Pompy te, dając wodzie niezbędną energię, dostarczają ją do silnika głównego (poz. 18) w celu schłodzenia cylindrów. Podgrzana woda z silnika głównego wpływa do zaworu upustowego pary (poz. 19), zainstalowanego w celu usunięcia z układu oparów wody i powietrza, które tworzą się w niewielkich ilościach na powierzchniach ogniowych silnika i mogą gromadzić się w układzie. Powietrze i para uwalniane w tym zaworze są odprowadzane do zbiornika wyrównawczego (poz. 22) przez rurociąg (poz. 24). Po opuszczeniu zaworu wylotowego pary, woda podzielona na dwa równoległe strumienie przepływa częściowo przez instalację odsalania utylizacyjnego (poz. 20) a częściowo przez myjkę dławiącą (poz. 21), co powoduje niezbędny spadek ciśnienia do pracy zakład odsalania. Określone równoległe przepływy wody, po przejściu przez przepustnicę i instalację odsalania, łączą się i zbliżają do zaworu regulatora temperatury świeżej wody obwodu wysokotemperaturowego, który przepuszcza niezbędną część gorącej wody do zmieszania z wodą NTK, oraz nadwyżka jest przesyłana do jednostki uśredniającej.
Aby skompensować objętość wody w zamkniętym obiegu świeżej wody podczas jej nagrzewania podczas pracy silnika i jej chłodzenia w okresie postoju, zainstalowano zbiornik wyrównawczy (poz. 22), który jest podłączony do wlotu pompy cyrkulacyjnej VTK za pomocą kompensacyjny wodociąg (poz. 23), niezawodnie zapewniając mu w ten sposób niezbędną rezerwę kawitacyjną.
Ponadto za pomocą specjalnego rurociągu (poz. 25) do układu wprowadzana jest dodatkowa woda przez zbiornik wyrównawczy, kompensujący wyciek i parowanie, a także wprowadzane są różne dodatki. Gdy silnik nagrzewa się przed uruchomieniem, w układzie chłodzenia cylindra stosuje się podgrzewacz pary (poz. 26).
Określenie parametrów głównego sprzętu do kompletacji układu chłodzenia.
Obliczenia układu chłodzenia w ramach tego projektu obejmują określenie głównych parametrów jego uzupełnienia z następującym wyposażeniem - pompy wody słodkiej i morskiej, wymienniki ciepła.
Wydajność pompy świeżej wody.
Wydajność pompy wody zaburtowej.
gdzie W 4 =41,7
Zgodnie z wydajnością ze standardowego asortymentu dobieramy zaburtową pompę wody marki NTSV 315/10A-1-11 o wydajności 315 m3/godz.
Oznaczanie ilości ciepła odprowadzanego przez wodę.
Usuwanie ciepła ze świeżej wody -;
Odprowadzanie ciepła olejem - ;
Odprowadzanie ciepła z powietrza czyszczącego - 5685 = 2840 .
Obliczanie chłodnicy świeżej wody.
gdzie: = 1100 kW - odprowadzanie ciepła z wody słodkiej;
\u003d (2500350) W / - współczynnik przenikania ciepła ze świeżej wody do wody zaburtowej, dla chłodnicy płytowej;
Zaakceptuj 3000 W/.
różnica temperatur, .
gdzie: - różnica temperatur pomiędzy wodą słodką i morską na drugim końcu wymiennika ciepła, gdzie ma to większe znaczenie;
Temperatura świeżej wody na wlocie chłodnicy;
Temperatura świeżej wody na wylocie chłodnicy,
=(30 - 35) - temperatura wody na zewnątrz za chłodnicą;
zaakceptuj 35
=(40 - 45) - temperatura wody na zewnątrz za chłodnicą;
Zaakceptuj 45
70 - 35 = 35
60 - 45 = 15
Obliczenie chłodnicy oleju
Wyznaczanie powierzchni wymiany ciepła
gdzie: - odprowadzanie ciepła przez olej;
350 W/ - współczynnik przenikania ciepła z oleju do wody morskiej, dla chłodnicy płytowej;
różnica temperatur, .
gdzie: - duża różnica temperatur;
Mniejsza różnica temperatur.
Temperatura oleju na wlocie chłodnicy;
Temperatura oleju na wylocie chłodnicy,
35 - temperatura wody morskiej za chłodnicą.
55 - 30 = 25
45 - 35 = 10
Obliczenie chłodnicy powietrza
Wyznaczanie powierzchni wymiany ciepła
gdzie: - odprowadzanie ciepła z powietrza czyszczącego;
\u003d (5075) W / - współczynnik przenikania ciepła z powietrza do wody zaburtowej;
Zaakceptuj 60W/.
różnica temperatur, .
Gdzie: - duża różnica temperatur;
Mniejsza różnica temperatur.
Temperatura powietrza na wlocie chłodnicy;
Temperatura powietrza na wylocie chłodnicy.
30 - temperatura wody zaburtowej za chłodnicą;
40 - temperatura wody zaburtowej za chłodnicą.
Objętość zbiornika wyrównawczego.
Do normalnego smarowania cylindrów silnika konieczne jest, aby temperatura na wewnętrznej powierzchni ich ścianek nie przekraczała 180-200°C. W tym przypadku nie dochodzi do koksowania oleju smarującego, a straty tarcia są stosunkowo niewielkie.
Głównym zadaniem układu chłodzenia jest odprowadzenie ciepła z tulei i pokryw cylindrów oraz, w niektórych silnikach, z głowic tłoków, aby schłodzić krążący olej w celu schłodzenia powietrza podczas doładowania oleju napędowego. System chłodzenia dysz jest autonomiczny.
Nowoczesne instalacje diesla posiadają dwuobwodowy układ chłodzenia składający się z zamkniętego układu świeżej wody, który schładza silniki oraz otwartego układu wody zaburtowej, który odprowadza ciepło poprzez wymienniki ciepła ze świeżej wody, oleju, powietrza doładowującego oraz bezpośrednio z niektórych elementów instalacji (łożyska wału itp.).
Same systemy świeżej wody są podzielone na trzy główne podsystemy chłodzenia:
Cylindry, osłony i turbosprężarki;
Tłoki (jeśli są chłodzone wodą);
Dysze (jeśli są chłodzone wodą);
Układ chłodzenia cylindrów, pokryw i turbosprężarek może mieć trzy wersje:
W ruchu statku chłodzenie odbywa się za pomocą pompy głównej, a na parkingu za pomocą pompy postojowej; Przed uruchomieniem silnik główny rozgrzewany jest wodą z
generatory diesla;
Silnik główny i generatory diesla mają oddzielne systemy, a każdy generator diesla jest wyposażony w autonomiczną pompę i chłodnicę wspólną dla wszystkich silników diesla;
Każdy silnik wysokoprężny jest wyposażony w niezależny układ chłodzenia.
Najbardziej racjonalną opcją jest pierwsza wersja systemu, w której wysoką niezawodność działania i żywotność zapewnia minimalna liczba pomp, chłodnic i rurociągów. W ogólnym przypadku instalacja wody słodkiej składa się z dwóch pomp głównych - głównej w trybie rezerwowym (wykorzystywany jest układ pompy wody morskiej), jednej pompy postojowej (portowej), jednej lub dwóch chłodnic, regulatorów temperatury (regulacja wg. obejście świeżej wody przez lodówkę), zbiorniki wyrównawcze (kompensacja zmian objętości świeżej wody w układzie zamkniętym wraz ze zmianami temperatury, uzupełnianie ilości wody w układzie), odgazowywacze
(usuwanie rozpuszczonego powietrza), rurociągi, instalacje do próżniowego odsalania, oprzyrządowanie.
Rysunek 1 przedstawia schemat ideowy dwuobwodowego układu chłodzenia. Świeża woda jest dostarczana przez pompę obiegową II do chłodnicy wody 8, po czym wchodzi do wnęk roboczych tulei 19 i pokrywy 20. Podgrzana woda z silnika jest dostarczana rurociągiem 14 do pompy II i ponownie do chłodnica 8. Najwyżej położony odcinek rurociągu 14 jest połączony rurą 7 ze zbiornikiem wyrównawczym 5, który komunikuje się z atmosferą. Zbiornik wyrównawczy zapewnia napełnienie wodą układu obiegu chłodzenia silnika. Jednocześnie powietrze jest odprowadzane z tego systemu przez zbiornik wyrównawczy.
Aby zmniejszyć korozyjność świeżej wody, dodaje się do niej roztwór chrompeak (dwuchromian potasu K2Cr2O7 i soda) w ilości 2-5 g na litr wody. Roztwór przygotowuje się w beczce roztworu 6, a następnie opuszcza do zbiornika wyrównawczego 5. Aby kontrolować temperaturę świeżej wody dostarczanej do silnika, stosuje się termostat 9, który oprócz chłodnicy wodnej omija wodę.
System cyrkulacji świeżej wody posiada pompę zapasową 10 połączoną równolegle z pompą główną II.
Woda zaburtowa do chłodzenia jest pobierana przez pokładowy lub dolny kingston 1. Z Kingstona woda przez filtry 18, które wychwytują cząsteczki mułu, piasku i brudu, wpływa do zewnętrznej pompy wody chłodzącej 16, która dostarcza ją do chłodnicy oleju 12 i wody chłodnica 8, a także rura przelotowa 15 do chłodzenia sprężarek, łożysk wałów i innych potrzeb. Ale do rurociągu obejściowego 13 woda może być przepuszczana przez chłodnicę oleju. Podgrzana woda za chłodnicą wody 8 jest odprowadzana za burtę przez odpływowy zawór zaburtowy 4. Przy zbyt niskiej temperaturze wody morskiej i w przypadku dostania się pokruszonego lodu do kamieni odbiorczych część podgrzanej wody może zostać przekazana rurociągiem 2 do linia ssąca. Przepływ podgrzanej wody jest kontrolowany przez zawór 3.
Układ chłodzenia wodą morską ma pompę rezerwową 17 połączoną równolegle z pompą główną 16. W niektórych przypadkach instalowana jest jedna pompa rezerwowa dla wody morskiej i wody słodkiej.
Szczególnie aktywna pod względem korozji jest woda morska zawierająca sole chlorkowe, siarczanowe i azotanowe. Aktywność korozyjna wody morskiej jest 20-50 razy większa niż wody słodkiej. Na statkach rurociągi systemu chłodzenia wodą morską są czasami wykonane z metali nieżelaznych. Aby zmniejszyć korozyjne działanie wody morskiej, wewnętrzna powierzchnia rur stalowych jest pokryta
Ryż. I Schemat układu chłodzenia
powłoki cynkowe, bakelitowe i inne. Temperatura w systemach wody morskiej nie powinna przekraczać 50-550C, ponieważ w wyższych temperaturach następuje wytrącanie soli. Ciśnienie w systemie wody morskiej wytwarzane przez pompy zawiera się w zakresie 0,15-0,2 MPa, aw systemie wody słodkiej 0,2-0,3 MPa.
Temperatura wody morskiej na wlocie do systemu zależy od temperatury wody w basenie, w którym pływa statek. Obliczona temperatura wynosi 28-30°C. Temperaturę świeżej wody na wlocie z silnika przyjmuje się w zakresie 65-90°C, przy czym dolna granica dotyczy silników wolnoobrotowych, a górna – wysokoobrotowych. Pobierana jest różnica temperatur między temperaturą na wylocie i na wlocie do silnika t=8-100C.
Aby stworzyć statyczną głowicę, zbiornik wyrównawczy jest zainstalowany nad silnikiem. System chłodzenia jest napełniany z ogólnego systemu wody słodkiej statku.
Zasady rejestru ZSRR dotyczące systemów chłodzenia wodą słodką pozwalają na instalację wspólnego zbiornika wyrównawczego dla grupy silników. Układ chłodzenia tłoka musi być obsługiwany przez dwie pompy o jednakowej wydajności, z których jedna jest w trybie gotowości. To samo wymaganie dotyczy układu chłodzenia dysz.
Jeżeli w systemie znajduje się instalacja do odsalania próżniowego, należy zapewnić urządzenia do dezynfekcji. Powstały destylat może być wykorzystany na potrzeby techniczne, sanitarne i domowe. Instalacje wyparne muszą być wykonane jako pojedyncza jednostka, posiadać automatykę i muszą być obsługiwane bez specjalnego zegarka.
Układ wody chłodzącej silnik zaburtowy wraz z drugim obwodem układu chłodzenia silnika przeznaczony jest do obniżania temperatury wody świeżej, oleju i powietrza doładowania silnika głównego i generatorów diesla, wyposażenia pomocniczego maszynowni i kotłowni (sprężarki, skraplacze pary , parowniki, agregaty chłodnicze), wał łożyskowy śmigła, posusz itp. System ten można zrealizować według schematu z szeregowym i równoległym układem wymienników ciepła.
Wymagania przepisów rejestrowych ZSRR dla zaburtowego systemu wody chłodzącej w odniesieniu do redundancji jednostek są podobne do wymagań dla systemu wody słodkiej.
Pytania do samodzielnego zbadania
1. Z jakich części i zespołów usuwane jest ciepło z układu chłodzenia diesla?
2. Jak klasyfikowane są systemy świeżej wody chłodzącej?
3. Jakie opcje może mieć układ chłodzenia cylindrów, osłon i turbosprężarek?
4. Jakie jednostki i urządzenia wchodzą w skład systemu świeżej wody chłodzącej?
5. To samo dla systemu wody chłodzącej morze?
6. Jakie są funkcje zbiornika wyrównawczego?
7. Jak regulowana jest temperatura świeżej wody?
8. Które jednostki w układzie chłodzenia wymagają kopii zapasowej?
9. Jakie są parametry wody słodkiej i morskiej w układzie chłodzenia?
10. Do jakich celów wykorzystywany jest destylat uzyskany w zakładzie odsalania próżniowego?
11. Jakie są wymagania przepisów rejestrowych ZSRR dla systemów wody słodkiej i zaburtowej.
12. Dlaczego do chłodzenia silnika stosuje się schemat dwuobwodowy?
