Судовой дизельный агрегат

 

Изобретение позволяет повысить надежность агрегата. Силовая турбина 12 подключена к выхлопному коллектору (К) 8 главного двигателя 2 параллельно с турбиной газотурбинного нагнетателя и кинематически связана с синхронным генератором 11, питающим электроэнергией судовую электросеть. Генератор 11 кинематически связан с вспомогательным турбокомпрессором наддува и выпускным К 17, включенным в магистраль подачи отработавших газов к турбокомпрессору. Коллектор 8 перепускной трубой 21 соединен с магистралью. Точка соединения трубы с магистралью размещена в К 17. Орган 22 регулирования расхода по разности между давлением в магистрали и давлением наддува в двигателе 10 установлен в трубе. Такое выполнение позволяет повысить перепад давлений на продувку двигателя 10 и регулировать объем отработавших газов, поступающих в турбину 19. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

)5)1 4 F 02 В 37> 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4202074/25-06 (22) 26.02.87 (31) 793/86 (32) 27.02.86 (33) СН (46) 07.04.89, Бюл. )) 13 (71) ББЦ АГ Браун, Бовери унд Ко (СН) (72) Ханс Рудольф Амманн, Ханс Йерг

Эггер, Адриан Штройли (СН) (53) 621,32,052 (088.8) (56) НАИВА — БсЬЫfahrt — БсЬ1ЕЕЬап

Haffen — 122. — Jahrgang, )985, N 22, р. 2308. (54) СУДОВОЙ ДИЗБЛЬНЬЁ АГРЕГАТ (57) Изобретение позволяет повысить надежность агрегата. Силовая турбина

12 подключена к выхлопному коллектору (К) 8 главного двигателя 2 парал.лельно с турбиной газотурбинного на„„SU„„1471952 А 3 гнетателя и кинематически связана с синхронным генератором 1), питающим электроэнергией судовую электросеть.

Генератор ll кинематически связан с вспомогательным турбокомпрессором наддува и выпускным К 17, включенным в магистраль подачи отработавщих газов к турбокомпрессору. Коллектор

8.перепускной трубой 21 соединен с магистралью. Точка соединения трубы с магистралью размещена в К 17.

Орган 22 регулирования расхода по разности между давлением в магистрали и давлением наддува в двигателе

10 установлен в трубе. Такое выполнение позволяет повысить перепад давлений на продувку двигателя 10 и регулировать объем отработавших .газов, поступающих в турбину )9.

2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1471952

10

25

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к системе наддува судового дизельного двигателя.

Пель изобретения — повышение надежности судового дизельного агрегата.

На чертеже представлена схема судового дизельного агрегата °

Газотурбинный нагнетатель 1 предназначен для.наддува главного судового двигателя (дизеля1 2, который через вал 3 непосредственно приводит во вращение гребной винт 4. Сжатый воздух поступает в воздушный ресивер 5 из компрессора 6 газотурбинного нагнетателя, .у которого турбина

7 подключена к выхлопному коллектору 8 главного дизеля ?. Отработавшие газы из турбины 7 через ее выпускной патрубок и дымовую трубу 9 .выбрасываются в атмосферу.

Для питания судовой сети электроэнергией предусмотрен вспомогательный двигатель,.также выполненный в виде дизеля, и связанный с этим дизелем

10 синхронный генератор 11, Вспомогательный дизель 10 выполнен с регулированием скорости вращения, например на 1200 об/мнй, С тем же генератором 11 связана силовая турбина 12, а между ней и генератором установлена муфта 13 свободного хода. Силовая турбина через клапан 14 подключена к выхлопному коллектору 8 главного дизеля параллельно турбине газотурбинного нагнетателя. Трубопровод 15 и запорный клапан 16 предусмотрены для перепуска отработавших газов главного дизеля мимо турбины

7 газотурбинного нагнетателя. Отработавшие газы главного дизеля можно перепускать в выхлопной трубопровод 17 вспомогательного дизеля 10.

Вспомогательный дизель также выполнен с наддувом и подачей сжатого воздуха во впускной трубопровод 18 от турбокомпрессора, который выполнен в виде турбины 19 и компрессора

20, Перепускная труба 21 соединяет выхлопной коллектор 8 главного дизеля с магистралью подачи газов в турбокомпрессор вспомогательного дизеля. На чертеже показано, что точка соединения . перепускной трубы с магистралью размещена в выхлопном трубопроводе 17 вспомогательного

55 дизеля, В перепускной трубе установлен орган 22 регулирования расхода, Силовая турбина 12 одновременно с вспомогательным дизелем используется для привода электрогенератора.

Для этого она подсоединена к свободному концу агрегата дизель — гене. ратор. Естественно она может быть подсоединена к другому концу вала со стороны вспомогательного дизеля.

Силовая турбина может выключаться из работы посредством клапана

14, Эта возможность имеет значение для газотурбинного нагнетателя, турбина 7 которого рассчитана на неполную нагрузку. При отключении силовой турбины возрастает давление отработавших газов перед турбиной 7, В двухтактных двигателях и в четырехтактных двигателях с продувкой увеличение давления может возрасти не более такой величинь|, при которой еще обеспечивается достаточная продувка т.е. почти до значения давления наддува, Повышенное давление в коллекторе 8 отработавших газов достигается за счет того, что сечение для прохода газов уменьшается со 1007. (при расчете на полную нагрузку) до 807. В результате повышения давления может использоваться более значительная часть располагаемой энергии отработавших газов, так как потери на дросселирование сокращаются

Для достижения заданного давления наддува, т.е. для обеспечения необходимой мощности компрессора, для турбины 7 не требуется вся располагаемая энергия. Остальная часть этой энергии срабатывается в силовой турбине 12.

В этом случае при параллельном соединении силовой турбины и турбины газотурбинного нагнетателя общая площадь сечения турбин может распределяться следующим образом: 707 площади приходится на турбину 7, а

107 на силовую турбину 12.

Эта мера позволяет при полной нагрузке главного дизеля 2, несмотря на незначительное снижение плотности заряда, т.е. среднего давления на

1-27., добиться снижения расхода топлива и получить экономию топлива примерно на 37. При этом как тепловые, так и механические нагрузки главно1471952 го дизеля на режиме полной нагрузки не повышаются.

Отключение силовой турбины при неполной нагрузке приводит к уменьшению суммарной площади проходного сечения турбин на 307, а по сравнению с неотключаемой силовой турбиной к уменычению, примерно на 107. Это вызывает повышение давления отработавших газов в коллекторе 8 и, как следствие, существенное повышение давления наддува в ресивере 5. В результате этого в диапазоне неполной нагрузки снижается удельный расход топлива.

На тот случай, когда силовая турбина выключается по другой причине, т.е. клапан 14 закрыт, между линией подвода газов к силовой турбине и дымовой трубой 9 размещен трубопровод 15 перепуска газов с запорным клапаном 16, Его самое узкое поперечное сечение должно быть выбрано в соответствии с площадью проходного сечения силовой турбины 12. Благодаря этому даже в аварийном режиме турбина 7 допжна будет пропускать лишь такое количество газа, на которое она рассчитана, Силовая турбина 12 выполнена небольшой скоростной, например

23000 об/мин, Поэтому частоту ее вращения следует снизить с помощью редуктора до необходимых 1200 об/мин, соответствующих частоте тока 60 Гц, Для смазки силовой турбины 12 и редуктора можно использовать смазочный контур вспомогательного дизеля 10.

Пример, Работа однодвигательной установки на контейнеревозе с непосредственным приводом гребного винта. Используемый двухтактный мощный

12-цилиндровый дизель имеет приводную мощность около 35000 кВт.

Потребляемая электрическая мощность на таком судне составляет в среднем 1200 кВт. Питающую судовую электросеть вспомогательная установка состоит из трех вспомогательных ди зельных двигателей, соединенных с одним генератором мощностью 1600 кВт, Один из вспомогательных дизелей находится в работе для покрытия соот-.. ветствующей потребности в нагрузке, второй вспомогательный дизель работает на холостом ходу и третий вспомогательный дизель находится в резерне.

55 ной коллектор 17 вспомогательного дизеля. Эта мера позволяет значительно повысить перепад давлений на продувку вспомогательного дизеля 10.

Если, например, около 17. количества отработавших газов главного дизеля подать.в турбину 19 вспомогательного дизеля, то благодаря этому можно повысить давление наддува вспомогательного дизеля примерно на 20Х а это в любом случае приводит к желательному положительному перепаду давлений на продувку.

Объем отработавших газов, подлежащих подаче в турбину 19, можно регулировать в зависимости от разности давлений выхлопа и наддува вспомогательного дизеля 10, Для этого

Предусмотреиы три турбокомпрессора для подачи наддувочиого воздуха, Для создания давлений наддува по5 рядка 3 2 бар требуется иэоэнтропиУ ческая мощность компрессора 8000 кВт. При коэффициенте полезного действия компрессора 807. мощность турбокомпрессоров составляет около 9500 кВт, При этом мощность, которую можно получить из располагаемой энергии отработавших газов при достигнутых значениях коэдхЬициента полезного действия, составляет около 10500 кВт при давлении 3,0 бар. Избыточное количество располагаемой энергии отработавших газов утилизируется в силовой турбинеи с ее вала снимается мощность около 1000 кВт, которая передается на вал вспомогательного дизеля, В соответствии с этим из требуемой мощности для судовой электросети 1200 кВт вспомогательный двига-

25 тель должен вырабатывать лишь

200 кВт. Таким обрезом, вспомогатель.ный дизельныи двигатель работает в основном при относительно высокой нагрузке.

30 Вследствие этого возникает повышенная опасность загрязнения его впускных каналов. чтобы найти выход из этого положения, малая часть отработавших газов подается из вы35 хлопного коллектора 8 главного дизеля в систему отработавших газов вспомогательного дизеля 10. В указанном примере для этой цели предусмотрена перепускная труба 2 1. IIo ней часть газов из коллектора 8 главного дизеля перепускается в выхлоп5 14 предусмотрен орган 22, реагирующий на перепад давлений.

Формула изобретения

Составитель M.Ôàéí

Редактор Е.Папп Техред Л.Сердюкова КорректорЛ.Патай

Заказ 1б21/58 Тираж 482 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. 1 агарина,101

1, Судовой дизельный агрегат, содержащий главнъN и вспомогательный двигатели с наддувом, по меньшей мере один газотурбинный н .гнетатель и силовую турбину, которая подключена к выхлопному коллектору главного двигателя параллельно с турбиной газотурбинного нагнетателя и кинематически. связана с синхронным генератором, питающим электроэнергией судовую электросеть, причем с генератором дополнительно кинематически связан вспомогательный двигатель, снабженный турбокомпрессором наддува и выпускным коллектором, включенным в магистраль подачи отработавших газов к турбокомпрессору, о т л и—

7)952 6 чающий с я тем, что, с пелью повышения надежности, выхлопной коллектор главного двигателя при по5 мощи перепускной трубы дополнительно соединен с магистралью подачи отработавших газов.в турбокомпрессор вспомогательного двигателя, 2. Агрегат по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что точка соединения перепускной трубы с магистралью подачи отработавших газов в турбокомпрессор размещена в выпускном коллекторе вспомогательного

15 двигателя.

3. Агрегат по п,l о т л и ч а юшийся тем, что в перепускной трубе установлен орган регулирования расхода по разности между дав2g лением в магистрали подачи отработавших газов в турбокгмпрессор и давлением наддува вспомогательного двигателя.