Судовая пропульсивная установка это



Александр Попов, "Морская Техника": Мы нашли компактное решение гибридной пропульсии для маломерных судов

10 Октября 2017
В рамках 17-й выставки «НЕВА» Группа компаний «Морская Техника» представила систему гибридной пропульсии для судов малого водоизмещения. Новинка с потенциально высоким спросом из-за экономичности и экологичности не могла не заинтересовать Sudostroenie.info. На вопросы нашего портала любезно ответил руководитель конструкторского бюро «Морской Техники» Александр Попов.
– В чём заключается уникальность гибридной пропульсивной системы от «Морской Техники»?
– Наша гибридно-пропульсивная установка позволяет эксплуатировать двигатели внутреннего сгорания, установленные на судне, в соответствии с их оптимальными характеристиками и с их оптимальной загрузкой.
Поясню на примере. Путём анализа некоторых проектов рабочих судов небольшого водоизмещения мы получили объективную картину, что большую часть своего времени данные суда либо находятся в режиме ожидания, либо передвигаются со скоростями 5-6, максимум 7 узлов. При этом работа главных двигателей происходит при загрузке 10-15, максимум 20%, что чрезвычайно негативно отражается на ресурсе данных двигателей, так как не успевают прогреться масло и водяная рубашка двигателя, идёт повышенный расход топлива и масла. Соответственно, происходит коксование поршневых колец, интеркулеров и других узлов, что резко снижает ресурс дизелей.
Уникальное преимущество нашей системы в том, что она позволяет на низких скоростях движения использовать установленные на судне дизель-генераторы, которые будут работать на 80-90% своей загрузки, т.е. в оптимальном режиме. Главная машина при этом не задействуется. Соответственно, когда главные двигатели выключены, ресурс у них не уменьшается.
– Есть данные, на сколько именно снижается ресурс двигателя в результате эксплуатации на малой мощности?
– Всё зависит от марки установленного двигателя. Но, как правило, у 90% производителей двигателей внутреннего сгорания (ДВС) есть ограничения. Во-первых, с нагрузкой до 20% разрешается непрерывно работать не более 20 минут. Далее нагрузку необходимо увеличивать, разогревая двигатель. Во-вторых, работа с низкой нагрузкой не должна превышать 10% от общего времени наработки. Эта проблема стоит достаточно остро.
– Как проводилось упомянутое вами исследование работы двигателей малых судов?
– Достаточно просто. Есть хороший сайт – MarineTraffic. Там можно сделать выборку по типу судна, допустим, лоцманскому. Далее смотрим средние показатели, с какими скоростями, и какое время такое судно эксплуатируется.
– В России это первая система электродвижения для маломерных судов?
– Совершенно верно. Подобных пока ещё нет ни у кого. Электродвижение достаточно распространено на больших судах – 100-метровых сухогрузах, танкерах, ледоколах, а суда небольших размерений не охвачены. По причине достаточно скромных машинных отделений, куда некуда устанавливать дополнительное оборудование.
Мы же нашли чрезвычайно компактное решение, которое помещается не только в строящиеся суда, специально спроектированные под установку данных изделий, но и в существующие корпуса. Так что судно, подвергающееся переоборудованию, так же может быть оснащено данной гибридной силовой установкой.
– Ваша установка так же предназначена для размещения в машинном отделении?
– Да, она ставится в машинное отделение. Комплект оборудования включает в себя сверхкомпактный электродвигатель/валогенератор переменного тока с постоянными магнитами и специализированный выпрямитель/трансформатор тока и напряжения.
– Электроэнергия в гибридную систему подаётся от уже установленных на судне дизель-генераторов?
– Да, на скоростях до 6 узлов энергия для движения судна генерируется при помощи дизель-генераторов. Выше 6 узлов – уже с помощью главных машин. При этом при движении на высоких скоростях при работе главных машин можно выключать дизель-генераторы, так как в данном случае гребные электродвигатели начинают работать в качестве валогенератора, обеспечивая электроснабжение всего судна.
– По сравнению с зарубежными системами, есть какие-то принципиальные отличия? Допустим, с той же Wartsila?
– Разница принципиальная. Мы предлагаем применение нашего ноу-хау – генератора с переменной частотой вращения, который позволяет использовать дизельные двигатели на максимальной мощности с максимальной частотой вращения.

– Кто является поставщиками оборудования?
– На данный момент поставщиками оборудования являются наша компания и финский производитель.
– Электродвигатель ваш?
– Нет, электрическая начинка как раз финская. Наши – двигатели и дизель-генераторы, которые устанавливаются на новое судно.
– Рассматриваете ли вы российских поставщиков для участия в проекте?
– На выставке «НЕВА» мы нашли несколько производителей, готовых импортозаместить оборудование. Те же самые инверторы можно выпускать на отечественной микроэлектронной базе. Это возможно.
– Когда возможно достижение стадии локализации и производства компонентов в России?
– По самым оптимистичным оценкам серийное производство можно наладить в течение года, но это будет зависеть от активности отечественных производств, потому что электрооборудование – вещь достаточно тонкая. Это же не изготовление якорей и цепей на уже заточенных производствах, а это всё-таки микроэлектроника, в некоторых случаях, и достаточно точная механика.
– Кого вы видите в качестве заказчика гибридной пропульсии?
– Потенциально мы, безусловно, рассчитываем на применение системы на судах, которые мы проектировали. Но также заказчиком может выступить владелец любого судна водоизмещением от 20 т и выше. Такие системы применимы абсолютно везде.
– Но ведь возможность установки зависит от проекта судна. Если монтаж производится на действующее судно, не возникнут ли в данном случае определённые ограничения?
– Безусловно, они будут. Но, тем не менее, по своим характеристикам система применима. Если раньше сделать полноценное электродвижение на небольших судах считалось невозможным, по причине больших габаритов электродвигателей и инверторов, то сейчас это возможно.
– Со стороны военных есть интерес к проекту?
– Мы видим очень большую потребность на рынке. Есть интерес не только со стороны владельцев гражданских судов, но и военных. Ведь военно-морской флот включает в себя не только большие суда, но и суда вспомогательного флота. Ещё есть также катера охраны, например, ФСО. Коллеги с сайтов, связанных с околовоенной тематикой, так же запрашивают информацию, как это может быть локализовано, и где это может быть применено.
– Какова примерная стоимость системы?
– Если сравнивать стандартное новое дизельное судно и судно, оснащённое дизель-электрической гибридной установкой, то удорожание составит порядка 15-18%.
– Каков период окупаемости устанавливаемого оборудования?
– По нашим расчётам при средней интенсивности эксплуатации система полностью окупается за срок порядка пяти лет.
– Какие показатели заявлены по экономии топлива?
– Эти показатели будут зависеть от времени работы: чем больше мы эксплуатируем, тем экономия становится виднее.
Помимо этого, экономия топлива достигается за счёт того, что в любой момент мы эксплуатируем ДВС в оптимальном режиме. В результате мы получаем огромную экономию, увеличивая ресурс и сервисные интервалы обслуживания практически в два раза. Если, допустим, главные машины работали порядка 3 тысяч моточасов в год, то теперь они будут работать 1,5 тысячи моточасов. Приплюсуйте к этому стоимость сменных запасных частей и горюче-смазочных материалов, которые надо менять, вызов сервисных инженеров и так далее. Сумма набирается приличная.

Читайте также:  Услуги установки ванны унитаза

Источник

Управление пропульсивной судовой установкой

Управление пропульсивной судовой установкой является одной из главных задач по управлению техническими средствами судна.

На большинстве транспортных и промысловых судов в качестве главной энергетической установки (ГЭУ) применяются:

    — малооборотные силовые дизели работающие как на винт фиксированного шага (ВФШ), так и на винт регулируемого шага (ВРШ);
    — одно и двухмашинные дизель-редукторные агрегаты (ДРА) на базе среднеоборотных дизелей, работающие как на ВФШ, так и на ВРШ.

Основными задачами управления являются:

    — пуск, реверсирование и остановка дизелей и ДРА (для пропульсивных установок с ВФШ);
    — две повторные попытки пуска в случае неудавшегося запуска, и автоматическая блокировка пуска после трех неудачных попыток (для пропульсивных установок с ВФШ);
    — автоматическое медленное проворачивание дизеля перед пуском после стоянки более 30 минут и возможность отмены медленного проворачивания (для пропульсивных установок с ВФШ );
    — управление частотой вращения коленчатых валов дизелей и ДРА во всем рабочем диапазоне (для пропульсивных установок с ВФШ);
    — совместное комбинаторное (см. Рис.1, 2) управление частотой вращения и углом поворота лопастей ВРШ (для пропульсивных установок с ВРШ);
    — раздельное (резервное) управление частотой вращения и углом поворота лопастей ВРШ (для пропульсивных установок с ВРШ);
    — управление углом поворота лопастей ВРШ во всем рабочем диапазоне и частотой вращения валопровода в ограниченном диапазоне (валогенераторный режим);
    — программный вывод на заданный режим работы и вывод из номинального режима (для подготовки к значительным изменениям нагрузки дизелей в период швартовных операций) по программам (см. Рис.3):
    — нормальной (разогрева);
    — экстренной;
    — охлаждения;
    — быстрое прохождение зон критических частот вращения и запрет работы в них;
    — сохранение заданного режима работы дизеля в случае неисправности системы или в случае потери питания;
    — экстренную остановку дизеля с мостика, с крыльев мостика и из ЦПУ;
    — контроль исправности системы, линий связи с датчиками, цепи экстренной остановки;
    — защиту дизеля с его остановкой по аварийным параметрам или снижением частоты вращения по предупредительным параметрам;
    — возможность отключения действия защиты при включении экстренной программы вывода дизеля на режим или включение программы экстренного реверса;
    — возможность ограничения заданной нагрузки из ЦПУ и отмены ограничения с мостика;
    — сигнализацию о перегрузке дизелей и ДРА;
    — защиту от перегрузки дизелей и ДРА за счет уменьшения угла поворота ВРШ (для пропульсивных установок с ВРШ);
    — световую исполнительную и светозвуковую аварийно-предупредительную сигнализацию по параметрам дизелей, ДРА и системе управления
    — регистрация маневров судна и аварийных событий
    — диагностику дизеля в объеме:
    — контроль давления в цилиндрах дизеля в процессе сжатия, сгорания топлива и рабочего хода;
    — контроль давления и момента впрыска топлива;
    — построение индикаторной диаграммы давления в цилиндре;
    — расчет цилиндровой мощности и мощности, развиваемой дизелем;
    — сравнение полученных результатов с эталонными, выдача данных по техническому состоянию дизеля и рекомендаций по его улучшению;
    — дистанционное управление вспомогательными механизмами, обеспечивающими работу дизеля и контроль их состояния в обьеме:

      — выбор основных и резервных насосов;
      — автоматический пуск резервного насоса при неисправности основного;
      — программный запуск насосов систем смазки, охлаждения, топливной после обесточивания судна.

    Структура типовой системы управления пропульсивной установкой судна с ВРШ представлена на рис.4

    Управление частотой вращения валопровода осуществляется с пульта судовождения в рулевой рубке перемещением рукоятки машинного телеграфа в требуемое положение. Задание режимов и программ вывода на заданный режим осуществляется с помощью переключателей и кнопок управления на пульте судовождения. Контроль исполнения и состояние пропульсивной установки отображается на световых табло сигнализации на панели контроля и индикации на пульте судовождения, приборах адресной и обобщенной сигнализации в жилых и служебных помещениях, а также на пульте в ЦПУ (при его наличии).

      — Комплект приборов, обеспечивающих решение задач управления, защиты, диагностики дизеля, управления вспомогательными механизмами, регистрации маневров, включая панели управления и индикации для мостика, крыльев мостика и ЦПУ;
      — комплект приборов машинного телеграфа;

    В качестве средств технической реализации интегрированных систем систем управления и контроля техническими средствами (ИСУ ТС) судов, в том числе и для управления пропульсивными установками в «НПО «Аврора» принят базовый комплект средств автоматизации «Авролог». С учетом сложности и разнообразия задач, решаемых системами, жесткой конкуренцией на мировом рынке гражданского судостроения и, как следствие, необходимость соответствия требованиям целого ряда зарубежных морских классификационных обществ, в качестве основы вычислительного ядра в комплекте «Авролог» используются покупные программно-аппаратурные средства компании «Шнейдер Электрик». На основе данных средств создавались и создаются приборы СЛТ (программируемые микропроцессорные контроллеры), реализуется обмен информацией между приборами СЛТ. На комплект «Авролог», включающий в свой состав базовую аппаратуру, на которой реализуются задачи систем управления, получен допуск Морского Регистра Судоходства РФ к использованию на судах. Разработаны базовые технические условия, одобренные ГУ Морского Регистра Судоходства РФ. Основу микропроцессорных средств составляют контроллеры Modikon TSX Premium и Modikon TSX Micro. Контроллер Modikon TSX Premium.

    Основные параметры контроллера:

      — дискретных входов/выходов – до 1024;
      — аналоговых входов – до 128;
      — емкость памяти процессора до 112 К слов (с расширением – до 256);
      — виды внешней сетевой связи: Fipway, Uni-telway, Asi, Modbus плюс, Ethernet;
      — количество абонентов (контроллеров) на сети:

        — сеть Fipway (частота тактов –1 МГц) – до 2-х сегментов с 32-мя абонентами в сегменте;
        — сеть Uni-telway (быстродействие – 19,2 Кбод) – до 28 абонентов.

      Контроллер Modikom TSX Micro.

      Основные параметры контроллера:

        — дискретных входов/выходов – до 128;
        — аналоговых входов – до 12;
        — емкость памяти процессора – до 40 К слов;
        — внешние связи : Fipway, Uni-telway, Modbus, Asi.

      Модули контроллеров компании «Шнейдер Электрик» являются высоконадежными – время наработки на отказ составляет от 150 до 350 тыс. часов (в зависимости от типа модуля).

      Целесообразно системы управления пропульсивными установками судов включать в состав создаваемых интегрированных систем управления и контроля техническими средствами судов (ИСУ ТС). Это позволит комплексно решать задачи представления информации, формирования обощенной и адресной аварийно-предупредительной сигнализации, компоновки пультов управления, создания единого с КСУ ТС комплекта ЗИП, минимизировать массогабаритные характеристики аппаратуры и снизить совокупные затраты на автоматизацию. Предлагаемая структура системы управления судовой пропульсивной установкой и методы ее реализации позволяют обеспечить выполнение всех необходимых функций по управлению и контролю с техническими характеристиками соответствующими лучшим мировым образцам подобных систем.

      Источник

      Что такое ПРОПУЛЬСИВНАЯ силовая установка

      пропульсивная силовая установка — это та, которая предназанчена для создания пропульсии, т.е. тяги.
      Если дизель работает на гребной винт, то он "пропульсивный". А если он работатет только на генератор или на привод брашпиля, тогда он "обычный".

      #7 inicom

      Доброго времени суток! На днях смотрел каталог Yanmar там познакомился с пропульсивной системой, суть ее сводится к следующему:

      1. Дизельный ДВС

      2. на место редуктора устанавливается насос гидравлики

      3. приблуда для переключения реверса (тоже гидравлика)

      4. канистара с маслом

      5 ременная передача на вал винта.

      ДВС он же дизель может стоять в любом месте судна (в рамках разумного) т.е. не привязан ни к колонке ни к валопроводу.

      суть системы сведена к тому что вал винта вращает гидравлика а не ДВС через реверс-редуктор.

      Сообщение отредактировал inicom: 02 февраля 2015 — 09:08

      #8 катерщик

      • Из: Ростов на Дону
      • Судно: катер

      #9 franz

      Рулевой 1-го класса

      • Из: serpuhov
      • Судно: СВП Эксплорер
      • Название: строится

      Ремни для редукции похоже.очень интересует эта тема.
      Ссылочку не подкинете.

      Гидропривод используется и на австралийском СВП Пионер довольно успешно.

      #10 amgjet

      Рулевой 2-го класса

      • Из: тольятти
      • Судно: катер
      • Название: Amadeus7Cjet

      Плоскозубчатый ремень , у нас в станках применяется , хорошая штука !

      #11 Qwazar

      Доброго времени суток! На днях смотрел каталог Yanmar там познакомился с пропульсивной системой, суть ее сводится к следующему:

      1. Дизельный ДВС

      2. на место редуктора устанавливается насос гидравлики

      3. приблуда для переключения реверса (тоже гидравлика)

      4. канистара с маслом

      5 ременная передача на вал винта.

      ДВС он же дизель может стоять в любом месте судна (в рамках разумного) т.е. не привязан ни к колонке ни к валопроводу.

      суть системы сведена к тому что вал винта вращает гидравлика а не ДВС через реверс-редуктор.

      Имеет смысл ежели двигло конструктивно не возможно разместить там, где необходимо, либо что б соблюсти развесовку (дифферент), как же удобно применять подобный подход на 2х корпусных судах, там где двигло тупо не поставить в узкие поплавки — опять же двигло одно, гидронасос — один, а гидропривода — два, удобно играть перепускным клапаном, перебрасывая тягу (скорость вращения) с одного на другой.

      Вариантов масса — рассматривал подобный вариант, но у него и минусов хватает.

      На мелких корпусах — бессмысленно, на корпусах боле 16 метров — тем более.

      В основном моторные катамараны.

      Нюанс — масла нада дохрена, у меня на 7 кВт лебёдке бак масляный 100 литров.

      Источник

      Состав и характеристики пропульсивного комплекса.

      Как было отмечено в теме 1, главной энергетической установкой (ГЭУ) считается та часть СЭУ, которая обеспечивает движение судна. ГЭУ называют также пропульсивной установкой (пропульсивным комплексом).

      В состав пропульсивной установки (ПУ) включены машины и механизмы, с помощью которых механическая энергия вырабатывается, передается движителю (например, гребному винту) и преобразуется им в упор. Часто на движение судна расходуется более 90% всей вырабатываемой энергии СЭУ.

      Основными элементами пропульсивной установки являются: главные двигатели, главная передача, валопровод, гребной винт и корпус судна.

      Судовой валопровод служит для передачи мощности от главных двигателей к движителям и для передачи упора движителей на корпус судна.

      Судовой движитель преобразует подводимую к нему механическую энергию главных двигателей в упор и полезную тягу, которые передаются через главный упорный подшипник на корпус, что обеспечивает движение судна с заданной скоростью.

      На морских теплоходах (т.е. судах с дизельной ЭУ) в качестве движителя наиболее широко применяются гребные винты фиксированного и регулируемого шага.

      Главный двигатель, соединенный через передачу и валопровод с гребным винтом, работает а гидродинамическом комплексе:

      Все эти элементы пропульсивной установки взаимосвязаны. Поэтому от каждого из них зависят мореходные качества судна и в итоге его технико-экономические показатели.

      Элементы пропульсивного комплекса характеризуются в работе следующими показателями:

      главный двигатель – крутящим моментом, мощностью, частотой вращения вала;

      главная передача – моментом, мощностью, частотой вращения ведущего и ведомого валов;

      гребной винт – упором, вращающим моментом, частотой вращения, скоростью поступающей на лопасти воды;

      корпус судна – сопротивлением воды и воздуха его движению, скоростью судна.

      В частности, корпус должен иметь такие обводы подводной части, при которых сопротивление движению судна было бы наименьшим. Однако сопротивление движению судна увеличивается по мере загрязнения корпуса при обрастании водорослями, морской травой и рачками. Этому способствует разрушение слоя краски и эрозия металла корпуса.

      Со временем загрязняется и поверхность винта, что также увеличивает сопротивление движению судна.

      Сопротивление может также увеличиваться из-за волнения водной поверхности, направления течения (особенно встречное и боковое) и ветра. При ходе судна против лобовой волны сопротивление может увеличиваться более чем на 50…100% от полного сопротивления при тихой погоде.

      Работа главного двигателя отличается большим диапазон эксплуатационных нагрузок. Это связано с систематическим изменением условий плавания судна из-за метеорологической обстановки, характера выполняемого задания (ход в грузу, в балласте, буксировка воза, траление, работа на швартовых и т.п.), а также от технического состояния корпуса судна.

      Таким образом, работа главных дизелей происходит в различных условиях и связана со значительным изменением их показателей: мощности, экономичности, тепловой и механической напряженности и др. Совокупность значений этих показателей характеризует режим работы двигателя.

      Источник

Adblock
detector