Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
Представлен состав машинно-движительного комплекса танкера химовоза-продуктовоза и методика расчета коэффициента эффективности топливоиспользования с учетом основных эксплуатационных факторов, изменяющихся в процессе эксплуатации судна. Определены: коэффициент использования мощности главного двигателя, ресурсный коэффициент главного двигателя и коэффициент проскальзывания гребного винта, а также коэффициенты их значимости. Построены винтовые характеристики танкера-химовоза «CPO Germany» в различных условиях эксплуатации, включая работу главного двигателя на вал с поврежденным гребным винтом. Выполнен анализ основных режимов работы машинно-движительного комплекса танкера данной серии с точки зрения эффективности использования топлива

Ключевые слова:
судно, машинно-движительный комплекс, коэффициент эффективности топливоиспользования, коэффициент значимости, анализ, расчет, танкер химовоз-продуктовоз
Текст
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.
Список литературы

1. Петухов В. А. Совершенствование оценки эффективности топливоиспользования в судовых дизельных установках В. А. Петухов // Двигателестроение. 1988. № 6. С. 40-42.

2. Попов Е. С. Расчетный коэффициент эффективности топливоиспользования // Науч.-техн. разработки в решении проблем рыбопромыслового флота и подготовки кадров: материалы 12 межвуз. науч.-техн. конф. аспирантов, соискателей и докторантов. Калининград: Изд-во БГАРФ, 2012. 1 электрон. опт. диск (CD-ROM).