CC BY
13Учитывая совершенствование технико-эксплуатационных характеристик судовых малооборотных дизелей (табл. 2), перспектива комплектации энергетических установок проектируемых морских судов дизелями с низкой частотой вращения и передачей мощности непосредственно на гребной винт остаётся по прежнему высокой. В современных СЭУ с МОД и В Г ходовые режимы обеспечиваются на одном сорте тяжелого топлива с минимальными эксплутационными затратами. Дальнейшее совершенствование МОД позволит не только повысить показатели энергоиспользования но и сократить число вспомогательных механизмов.
В настоящей статье использованы материалы фирм изготовителей двигателей, а также материалы, которыми располагает кафедра «Судовых двигателей внутреннего сгорания и технической эксплуатации» Одесской государственной морской академии.
ANALYSIS OF TRENDS IN DEVELOPMENT OF SHIP LOW SPEED DIESELS
S. А. Khanmamedov, V. D. Kaluzhny
Prospects of development of skip energy by anatyzing the main /rends and directions of MAN
В & У low speed engines impro veinent are deseribed.
УДК 621.67.035.001.63
С. Г. Яковлев, к. т. н„ доцент,
Н. Ф. Попов, д. т. профессор,
Н. А. Пономарев, к. т. п., доцент, ВГАВТ.
603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЗЕМЛЕСОСА ПРОЕКТА 1-517-03 С БУСТЕРНЫМ ГРУНТОВЫМ НАСОСОМ
В статье рассматривается возможность установки бустерного грунтового насоса осевого типа на землесосе проекта 1-517— 03. Различные условия эксплуатации (глубина извлечения грунта, крупность песка) землесоса, определяемые Волжским ГБУ ВП и С, учтены при расчете производительности по грунту, увеличение которой составляет от 39 до 59%. Себестоимость извлечения и транспортирования кубометра грунта при этом существенно снижается.
Известно, что для более полного использования технических возможностей ГруН“ тонасосной установки землесосов целесообразно применять бустерные насосы. При этом установка таких насосов позволяет решать задачи повышения как всасывающей, так и гидротранспортирующей способностей землесосов.
Для исследования возможности применения бустерного грунтового насоса осевого типа на землесосе проекта 1-517-03 проведем анализ его рабочих характеристик, с учетом того, что Волжское ГБУ ВП и С предполагает использовать эти землесосы на участках Н. Новгород - Городец и Астрахань - Волгоград.
На участке Н. Новгород - Городец глубина разработки грунта при выполнении разовых работ принимает равной Ягл = 20 м. С этой целью длина всасывающей линии увеличена до ¿вс = 43 м. Длина плавучего грунтопровода ¿пл = 500 м, длина корпусного грунтопровода ¿корп = 78 м. Рассматриваемый участок работы характеризуется песками средней крупности, поэтому примем коэффициент транспортабельности
#^Г = 2-° о
. Возвышение оси основного грунтового насоса над уровнем воды составляет ЯО.Н. = 1 м, высота центра выкидного патрубка плавучего грунтопровода Ясб = 1 м, диаметр всасывающего грунтопровода £>вс = 0,95 м, диаметр напорного грунтопровода £>н - 0,9 м. Принимаемая в расчете плотность грунтовой смеси составляет р = 1,1; 1,2; 1,3; 1,35 т/мЗ.
Для определения режимов работы существующей грунтонасосной установки построим графики зависимости потерь напора от расхода во всем грунтопроводе НЕ =/("0 и потерь напора от расхода во всасывающем грунтопроводе Яве = /(0). Расчет потерь напора в грунтопроводе, пересчет напорной характеристики Я = /(0 насоса и допускаемой вакуумметрической высоты всасывания ^доп “ с БОдЫ на гнд. росмесь производятся на ЭВМ, в соответствии с методикой, изложенной в работе [1].
Таблица 1
и
Результаты расчета потерь напора во всем грунтопроводе 2
,1схс„ = 2,0,= 43м (Нгл=20м, ’ ) (участок Н. Новгород ~ Городец)
р т/мЗ б, мЗ/ч
7000 10000 12000
1,1 19,8 21,5 23,2
1,2 25,2 26,9 28,0
1,3 29,5 30,8 32,0
Таблица 2
Результаты расчета потерь напора во всасывающем грунтопроводе
Н л/сГГ = 2,0,1^. = 43м
вс (Нгл~20м, ’ ) (участок Н. Новгород - Городец)
Рт/мЗ а мз/ч
7000 10000 12000
1,1 4,4 4,5 4,7
1,2 6,6 6,8 6,9
1,3 _ м _ ... 8,6 8,8
1,35 9,3 9,4 9,6
Результаты расчетов для подач 7000 мЗ/ч> 10000 мЗ/ч, 12000 мЗ/ч представлены в виде графиков НЕ - ДО) и Яве —/(& на рис. 1 и в табл. 1,2 в метрах столба перекачиваемой гидросмеси.
Анализ представленных на рис. I зависимостей показывает, что максимальная производительность по грунту £>гр = 1050 мЗ/ч достигается при подаче по смеси 0см = 7500 мЗ/ч прир ~ 1,15 т/мЗ.
Дальнейшие увеличение плотности смеси не приводит к росту производительно-
. /ТО) // “ /ТО)
сти по грунту. Анализ кривых доп ~ } и ю “ ■'свидетельствует об отсутствии ограничений по всасыванию.
Аналогичные расчеты выполнены для условий работы землесоса проекта 1-517-03 на участке Астрахань - Волгоград. Исходные данные для расчета следующие:
глубина разработки Ягл = 6,5 м; длина всасывающего грунтопровода ¿вс = 33 м; длина плавучего грунтопровода ¿пл = 500 м; длина корпусного грунтопровода ¿корп = 78 м;
¡С =2,5
коэффициент транспортабельности * ;
возвышение оси насоса над уровнем воды НО.Н. = 1 м;
высота центра выкидного патрубка плавучего грунтопровода Ясб = 1 м;
диаметр всасывающего грунтопровода £>вс = 0,95 м;
диаметр напорного грунтопровода £>Н = 0,90 м.
Результаты расчетов по приведенной выше методике представлены в табл. 3,4.
На рис. 2 представлены характеристики грунтонасосной установки при глубине
/С =2,5
извлечения грунта Ягл = 6,5м и коэффициенте транспортабельности ’ гср . Результаты расчетов свидетельствуют, что максимальная производительность по грунту в данном случае составляет Огр = 2050 мЗ/ч при подаче по смеси Осм = 8800 мЗ/ч и р = 1,25 т/мЗ.
//вак = 14 — ?{(У\
Взаимное расположение кривых доп и ес ~ / (У) показывает на отсут-
ствие ограничения по всасыванию при указанных значениях плотности гидросмеси.
Таблица 3
Результаты расчета потерь напора во всем грунтопроводе ЯГ
Ж1 = 2,5,1е -33л.
(Игл = 6,5 м, ' у ) (участок Астрахань - Волгоград)
р, т/мЗ 0, мЯ'ч
7000 10000 12000
1.1 16,9 І 18,7 20,4
1,2 20,3 22,5 23,5
1.3 22,9 ! 24,2 25,4
Таблица 4
Результаты расчета потерь напора во всасывающем грунтопроводе Нее
= 2,5, ¿вс = 33м
(Нгл=6,5м, 4 ) (участок Астрахань ~ Волгоград)
р, т/мЗ О, мЗ/ч
7000 10000 12000
1,1 2.8 3,0 3,1
і,2 3.9 4,1 4,2
1,3 4,8 5,0 5,1
1,35 5,3 5,4 5,6
Для увеличения гидротранспортирующей способности грунтонасосной установки целесообразно установить бустерный фунтовой насос. Рекомендуемые параметры бустерного насоса: напор Яб.н. = 3. ..3,5 м на подаче 06.н. = 10000мЗ/ч. Эти значения выбираются из условия мощности приводного электродвигателя бустерного насоса М>.н. = 250 кВт и максимальной мощности основного фунтового насоса
1168 кВт. Тип бустерного насоса определяется по коэффициенту быстроходности:
5000 10000 15000 (З,м3/ч
Рис. 1. Характеристика грунтонасосной установки землесоса пр. 1-517-03 при работе на участке Н. Новгород - Городец
Рис. 2. Характеристика грунтонасосной установки землесоса пр. 1-517-03 при работе на участке Астрахань - Волгоград
10000
15000 <*,м3/ч
Рис. 3. Характеристики модернизированной грунтонасосной установки при работе на участке Н.Новгород - Г'оролсц
Рис. 4. Характеристики модерн тированной грунтонасосной установки при работе на участке Астрахань - Волгоград
3,65пбнл/0бТ Ъ----------7Ш-------- 0)
«б.н.
>
где и - частота вращения бустерного насоса, п ~ 330 мин-1, Яб.н. = 3,5 м..
Рассчитанный при указанных параметрах пБ = 772 соответствует осевому типу бустерного насоса.
Для определения технических параметров натурного бустерного осевого грунтового насоса используются результаты модельных испытаний осевого насоса [2], рабочее колесо которого представляет шнек постоянного шага, и теории подобия. Число геометрического масштаба Л находится по выражению:
где Об.н. и £)М - подача соответственно бустерного грунтового насоса и модельного насоса, 06.н. = 10000 мЗ/ч, QM =115 мЗ/ч,-
лб.н. /¡М - частота вращения соответственно бустерного грунтового насоса и модельного насоса; иб.н. = 330 мин-1, пМ = 1500 мин-1.
Расчет числа геометрического масштаба (к — 7,34) позволяет найти напор Яб.н. бустерного осевого грунтового насоса на режиме максимального к.п.д. ф.\\. ~ 63%
'г, 42
Пб.Н.
^б.„. - ям
«м
(3)
где ЯМ - напор модельного осевого насоса, ЯМ = 1,5 м.
Таким образом, на подаче по воде 0б.н. = 10000 мЗ/ч осевой грунтовой насос создаст Яб.н. = 3,9 м при >/б.н. = 63%. Наружный диаметр рабочего колеса £Н5.н. — 1 360мм.
Для построения характеристики бустерного грунтового осевого насоса используется теория подобия, результаты расчета сведены в табл. 5.
Таблица 5
Характеристика бустерного осевого грунтового насоса при иб.н. = 330 мин-1
бб.н.,мЗ/ч Яб.н., м >їб.н., %
6960 4,4 48
10000 63
10450 3,4 60
11310 2,1 52
12610 0 0
При расчете характеристики бустерного осевого насоса используется участок характеристики модельного насоса, соответствующий наибольшим значениям к.п.д.
Характеристики грунтонасосной установки модернизированного землесоса с установленным бустерным осевым грунтовым насосом при работе на участке Н. Новгород - Городец представлены на рис. 3. Для получения характеристики Н' —ДО) совместно работающих основного и бустерного насосов следует сложить напоры насосов при постоянных значениях подачи. Аналогично поступают для по-
//вак г {(0Л ы — Г((у\ и _ ?((у\
строения доп . Зависимости 1 и “ ^ остаются без измене-
ний. Производительность землесоса по грунту определяется по формуле [1]:
Г \
0ф=О,930см -Н--1 (4)
1
где 0см - подача по смеси, 0,см = 8800 мЗ/ч; р - плотность смеси, р - 1,2 т/мЗ
Расчет показывает, что <2гр = 1670 мЗ/ч. Мощность насоса при этом составит
^6.Н.—6||Я6Н- (5)
%н.
>
где //б.н. = 4 м; 0б.н. = 2,44 мЗ/с; ^б.н. = 0,55; р = 1,2 т/мЗ.
Мощность насоса при работе на смеси составляет М5.н. = 209 кВт. С учетом мощности лопастной системы гидроуплотнения /Угу = 20 кВт мощность осевого фунтового насоса = 229 кВт. Мощность основного грунтового насоса при указанных выше условиях ЛТ.Н. = 940 кВт.
Характеристики фунтонасосной установки землесоса пр. 1-517-03 с установленным бустерным осевым грунтовым насосом при работе на участке Астрахань - Вол-
Н' — ^увак — /(О)
гофад показаны на рис. 4. Получение характеристик •' и доп
является результатом сложения характеристик последовательно работающих основного и бустерного осевого насосов. Расчеты показывают, что при модернизации землесоса подача на смеси составляет 0см - 10200 мЗ/ч при р = 1,3 т/мЗ, а производительность по фунту0ф = 2850 мЗ/ч. К.п.д. насоса при этом составляет ~ 0,6. Мощность осевого насоса с учетом мощности системы гидроуплотнения составляет Ш = 236 кВт, мощность основного фунтового насоса при указанных выше условиях Л/г.н. = 1040 кВт.
Таким образом, установка бустерного грунтового насоса на землесосе проекта 1-517-03 позволяет в различных условиях эксплуатации за счет увеличения гидротранспортирующей способности существенно повысить производительность по фунту: при глубине извлечения фунта Ягл ~ 20 м производительность по фунту увеличивается от 1050 мЗ/ч до 1670 мЗ/ч (рост 59 %); при глубине извлечения фунта Ягл = 6,5 м увеличение составит 39 % (от 2050 мЗ/ч до 2850 мЗ/ч).
Использование модернизированной грунтонасосной установки с указанными выше параметрами обеспечит работу без перегрузки главного двигателя. При этом практически полностью используется мощность приводного электродвигателя осевого насоса.
Себестоимость извлечения и транспортирования кубометра грунта при работе на глубине 20 м может быть снижена на 21%. на глубине 6,5 м — на 9,2% расход топлива на 1 м3 грунта может быть уменьшен соответственно на 18,6% и 7,2%.
Список литературы
[1] Иванов В.А., Лукин Н.В., Разживин С.Н. Суда технического флота. - М.: Транспорт, 1982. - 366 с.
[2] Яковлев С.Г. Определение оптимальных параметров рабочих органов осевого фунтового насоса. // Тезисы докладов восьмой научно-технической конференции молодых ученых Волго-Вятского региона. - Горький: 1988.-С. 314-315.
THE WORK CONDITIONS RESEARCH OF THE SAND SUCKER OF THE PROJECT 1-517-03 WITH THE BOOSTER SAND PUMP
S. G. Yakovlev, N. F Popov, N. A. Ponomarev
This article considers the possibility of the installation of the booster sand pump of the axial type on the sand sucker of the project I-517-03. The different conditions of the sand sucker work being determined by the organization exploiting the sand suckers were taken into account when calculating the sand sucker capacity the increase of which makes up from 39 to 59%l Prime cost of one cubic meter of sand extraction and transportation is essentially decreased in this case.
