FUEL EFFICIENCY OF SHIP PROPULSION PLANT
Authors:
1.
Baltic Fishing Fleet State Academy
2.
Baltic Fishing Fleet State Academy
Type:
Article
Pages:
from 95
to 98
Status:
Published
Received:
20.05.2014
Accepted:
25.05.2014
Published:
25.05.2014
Subject area:
UDK 621.436.0046
GRNTI 45.01 Общие вопросы электротехники
GRNTI 55.42 Двигателестроение
GRNTI 55.45 Судостроение
GRNTI 73.34 Водный транспорт
GRNTI 44.31 Теплоэнергетика. Теплотехника
GRNTI 45.01 Общие вопросы электротехники
GRNTI 55.42 Двигателестроение
GRNTI 55.45 Судостроение
GRNTI 73.34 Водный транспорт
GRNTI 44.31 Теплоэнергетика. Теплотехника
Language:
Russian
Keywords:
ship, propulsion plant, fuel efficiency factor, significance factor, analysis, calculation, chemical/product tanker
Abstract (English):
The composition of the chemical/product tanker propulsion plant and the calculations of fuel efficiency factor, subject to voyage orders are presented. The power utilization factor of the main engine, the service life factor of the main engine and propeller slip factor with their corresponding significance coefficients are calculated. There have been designed the propeller curves for the chemical tanker "CPO Germany" in different operational conditions, including the work of the main engine for the shaft with damaged propeller. The main operational modes of the propulsion system of the tanker of this type are analyzed in terms of fuel consumption efficiency.
The composition of the chemical/product tanker propulsion plant and the calculations of fuel efficiency factor, subject to voyage orders are presented. The power utilization factor of the main engine, the service life factor of the main engine and propeller slip factor with their corresponding significance coefficients are calculated. There have been designed the propeller curves for the chemical tanker "CPO Germany" in different operational conditions, including the work of the main engine for the shaft with damaged propeller. The main operational modes of the propulsion system of the tanker of this type are analyzed in terms of fuel consumption efficiency.
Keywords:
ship, propulsion plant, fuel efficiency factor, significance factor, analysis, calculation, chemical/product tanker
ship, propulsion plant, fuel efficiency factor, significance factor, analysis, calculation, chemical/product tanker
В судовой энергетической установке (СЭУ) из агрегатов, вырабатывающих механическую, электрическую и тепловую энергию, основным потребителем топлива является машинно-движительный комплекс (МДК). Эффективность топливоиспользования комплекса зависит от целого ряда эксплуатационных факторов, оцениваемых технико-экономическими показателями. Эти показатели выбираются с использованием принципа гибкого приоритета, учитывающего их значимость [1]. Нами были проведены эксплуатационные испытания МДК танкера химовоза-продуктовоза (ТНХ-П), в состав которого входит главный двигатель (ГД) 6ДКРН 50/200 (6S50MC-C) мощностью 9480 кВт при 127 об/мин, с прямой главной передачей на винт фиксированного шага. На основании полученной статистической информации на рис. 1 представлены винтовые характеристики. Нами учитывались такие факторы, как состояние корпуса и винта на ходовых испытаниях в балласте и грузу, в процессе длительной эксплуатации, в случае повреждения винта и его восстановления. Анализ результатов на рис. 1 показывает, что при постоянной частоте вращения 117 об/мин разница в мощности ГД при повреждении винта и при длительной эксплуатационной нагрузке составляет 3000 кВт. С учетом значимости выбраны технико-эксплуатационные показатели, такие как - коэффициент использования мощности ГД (power utilization factor), представляющий собой отношение значения текущей мощности к паспортной длительной эксплуатационной; - коэффициент значимости использования мощности ГД (power utilization significance factor), представленный отношением удельных эффективных расходов топлива и при и режимах нагружения ГД; - ресурсный коэффициент ГД (main engine service life factor) как отношение выработанного ресурса к паспортному ; - коэффициент значимости ресурсного показателя (main engine service life significance factor), представленный выражением [1 -/(+)], где - увеличение удельного эффективного расхода топлива по мере вырабатывания ресурса ГД; - коэффициент проскальзывания гребного винта (propeller slip factor) как отношение приращения значения проскальзывания к оптимальному проскальзыванию, выраженному в процентах; - коэффициент значимости проскальзывания (propeller slip significance factor), представленный выражением [[1 - /(+)], где - приращение удельного эффективного расхода топлива при увеличении проскальзывания винта. Рис. 1. Винтовые характеристики танкера химовоза «CPO Germany» в различных условиях эксплуатации Все указанные технико-эксплуатационные показатели отнесены к наилучшему значению для приведения к безразмерному виду [2] для расчета коэффициента эффективности топливоиспользования (KFE) МДК: =, (1) Результаты расчета представлены в таблице. Позиции 1-5 таблицы соответствуют режимам работы ГД с частотой вращения коленчатого вала 117 об/мин: на ходовых испытаниях; в условиях длительной эксплуатации; с поврежденным винтом; после ремонта гребного винта и через 19 460 часов работы ГД соответственно. Результаты расчета, приведенные в таблице, представлены в графической форме на рис. 2, где отражено изменение в каждом из отдельно рассматриваемых случаев. Анализ гистограммы (рис. 2) показывает, что увеличение и в длительных условиях эксплуатации приводит к снижению , вследствие чего возникает необходимость поиска причин их изменения. Результаты расчета Величина Обозначение Единица измерения Расчетные значения 1 2 3 4 5 Эксплуатационный, на ходовых испытаниях при 117 об/мин КВ ГД Длительная эксплуатация при 117 об/мин КВ ГД Поврежденный винт 117 об/мин КВ ГД После ремонта винта 117 об/мин КВ ГД Наработка ГД 19460 часов при 117 об/мин КВ ГД Проскальзывание винта S % % 4,5 5,1 9,5 3,1 4,6 Эффективная мощность N кВт 7519 6350 9312 6027 5767 Наработка R тыс. час 0 5,8 12,5 12,5 19,46 Коэффициент проскальзывания Ks % 0 0,133 1,111 0 0,022 Коэффициент использования мощности KPU 1 0,845 0,807 0,802 0,767 Коэффициент ресурсный KR 0 0,181 0,391 0,391 0,608 Коэффициент значимости (проскальзывания) Ksig S % 0 0,011 0,021 0 0,010 Коэффициент значимости (использования мощности) KsigPU 1 0,973 0,853 0,896 0,905 Коэффициент значимости (ресурса) KsigR 0 0,034 0,091 0,057 0,044 Удаленный эффективный расход топлива ge г/(кВт∙ч) 180,0 185,0 211,0 201,0 199,0 Коэффициент эффективности топливоиспользования KFE 1,00 0,81 0,63 0,70 0,67 Рис. 2. Графическое представление результатов расчета коэффициента эффективности топливоиспользования по формуле (1) Так, , в комплексе отражающий техническое состояние ГД, в разной степени зависит от состояния таких его отдельных элементов, как системы топливоподачи и наддува и цилиндропоршневая группа. Коэффициент проскальзывания может расти и снижаться в процессе эксплуатации при постоянной частоте вращения винта за счет влияния осадки, крена, дифферента судна, ветровых и волновых сопротивлений, сопротивления движению из-за обрастания корпуса и изменения геометрии винта. Экспериментальные исследования на каждом типе судна позволяют учесть вышеперечисленные факторы и рассчитать с целью поиска решений для уменьшения их влияния. В общем случае может решаться вопрос об объеме технического обслуживания отдельных элементов и ГД в целом, а также о поддержании требуемого состояния комплекса корпус-винт.
1. Petuhov V. A. Sovershenstvovanie ocenki effektivnosti toplivoispol'zovaniya v sudovyh dizel'nyh ustanovkah V. A. Petuhov // Dvigatelestroenie. 1988. № 6. S. 40-42.
2. Popov E. S. Raschetnyy koefficient effektivnosti toplivoispol'zovaniya // Nauch.-tehn. razrabotki v reshenii problem rybopromyslovogo flota i podgotovki kadrov: materialy 12 mezhvuz. nauch.-tehn. konf. aspirantov, soiskateley i doktorantov. Kaliningrad: Izd-vo BGARF, 2012. 1 elektron. opt. disk (CD-ROM).
