Научная статья на тему 'Определение перерасхода топлива судового дизель-генератора'

Определение перерасхода топлива судового дизель-генератора Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY-NC
304
32
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
судовой дизель-генератор / перерасход топлива / мощность и коэффициент мощности нагрузки / удельный расход топлива / методика расчета / marine diesel genset / fuel overconsumption / power / load coefficient / specific fuel consumption / calculation procedure

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Кузнецов Сергей Емельянович, Алексеев Николай Андреевич, Виноградов Андрей Александрович

Объект и цель научной работы. Объектом работы являются дизель-генераторные агрегаты (ДГА) со среднеоборотными дизелями и трехфазными синхронными бесщеточными генераторами. Цель работы – получение аналитического выражения для определения возможного перерасхода топлива в конкретных эксплуатационных режимах работы судовой электростанции. Материалы и методы. Использовались результаты заводских испытаний, приведенные в паспортных данных конкретного ДГА, а именно значения расхода и удельного расхода топлива при разной электрической нагрузке и коэффициенте мощности cosφ = 1. Основные результаты. Получено аналитическое выражение зависимости расхода топлива от мощности электрической нагрузки генератора и коэффициента мощности cosφ – Q (PГ, cosφ) для исправного ДГА при использовании штатного дизельного топлива. По выражению Q (PГ, cosφ) рассчитывается расход топлива для конкретного значения мощности и коэффициента мощности cosφ, т.е. для любого эксплуатационного режима судна. Возможный перерасход топлива определяется путем сравнения фактически измеренного штатным судовым расходомером значения расхода топлива при фиксированной электрической мощности нагрузки и рассчитанного по выражению Q (PГ, cosφ) значения расхода топлива при тех же электрической мощности и cosφ нагрузки. Если величина перерасхода топлива существенна, это свидетельствует о снижении технического состояния ДГА или об использовании нештатного дизельного топлива. Заключение. В случае значительного перерасхода топлива обслуживающий персонал должен принять соответствующие меры по устранению причин, вызвавших перерасход. Изложенная методика позволяет осуществлять контроль технического состояния судовых ДГА и контроль соответствия используемого дизельного топлива штатному дизельному топливу.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Кузнецов Сергей Емельянович, Алексеев Николай Андреевич, Виноградов Андрей Александрович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

DETECTION OF FUEL OVERCONSUMPTION BY MARINE DIESEL GENSET

Object and purpose of research. This paper studies diesel gensets with medium-speed diesels and three-phase synchronous brushless generators. The purpose of the study was to obtain calculation formula for possible fuel overconsumption in specific operational conditions of ship power plant. Materials and methods. The study relied on factory test data given in technical certificates of specific diesel gensets, namely consumption and specific consumption of fuel at different electric loads and power coefficient cosφ = 1. Main results. This study yielded the formula for fuel consumption depending on electric load and power coefficient cosφ – Q (PГ, cosφ) for an operational diesel genset running on its intended diesel fuel. This expression, Q (PГ, cosφ), is used to calculate fuel consumption for specific values of power and cosφ, i.e. for any scenario of ship operation. Possible overconsumption of fuel is determined through comparison of actual fuel consumption (as measured by standard flow meter aboard the ship) at given electric load versus the consumption obtained as per Q (PГ, cosφ) expression for the same values of load and cosφ. Significant overconsumption of fuel might imply that diesel genset is not in good order or that its current fuel is not optimal. Conclusion. Once significant overconsumption of fuel is detected, the crew must take appropriate measures to fix this problem. The procedure described in this paper enables technical monitoring of marine diesel gensets and optimal selection of their respective fuels.

Текст научной работы на тему «Определение перерасхода топлива судового дизель-генератора»

DOI: 10.24937/2542-2324-2019-3-389-113-120 УДК 621.436:621.182.3.001.5

C.E. Кузнецов, H.A. Алексеев, А.А. Виноградов

ФГБОУ ВО ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова, Санкт-Петербург, Россия

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРЕРАСХОДА ТОПЛИВА СУДОВОГО ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРА

Объект И цель научной работы. Объектом работы являются дизель-генераторные агрегаты (ДГА) со среднеоборотными дизелями и трехфазными синхронными бесщеточными генераторами. Цель работы - получение аналитического выражения для определения возможного перерасхода топлива в конкретных эксплуатационных режимах работы судовой электростанции.

Материалы И методы. Использовались результаты заводских испытаний, приведенные в паспортных данных конкретного ДГА, а именно значения расхода и удельного расхода топлива при разной электрической нагрузке и коэффициенте мощности coscp = 1.

Основные результаты. Получено аналитическое выражение зависимости расхода топлива от мощности электрической нагрузки генератора и коэффициента мощности coscp - Q (Рг, coscp) для исправного ДГА при использовании штатного дизельного топлива. По выражению Q (Рг, coscp) рассчитывается расход топлива для конкретного значения мощности и коэффициента мощности coscp, т.е. для любого эксплуатационного режима судна. Возможный перерасход топлива определяется путем сравнения фактически измеренного штатным судовым расходомером значения расхода топлива при фиксированной электрической мощности нагрузки и рассчитанного по выражению Q (Рг, coscp) значения расхода топлива при тех же электрической мощности и coscp нагрузки. Если величина перерасхода топлива существенна, это свидетельствует о снижении технического состояния ДГА или об использовании нештатного дизельного топлива. Заключение. В случае значительного перерасхода топлива обслуживающий персонал должен принять соответствующие меры по устранению причин, вызвавших перерасход. Изложенная методика позволяет осуществлять контроль технического состояния судовых ДГА и контроль соответствия используемого дизельного топлива штатному дизельному топливу.

Ключевые слова: судовой дизель-генератор, перерасход топлива, мощность и коэффициент мощности нагрузки, удельный расход топлива, методика расчета.

Авторы заявляют об отсутствии возможных конфликтов интересов.

DOI: 10.24937/2542-2324-2019-3-389-113-120 UDC 621.436:621.182.3.001.5

S. Kuznetsov, N. Alekseev, A. Vinogradov

Admiral Makarov State University of Maritime and Inland Shipping St. Petersburg, Russia

DETECTION OF FUEL OVERCONSUMPTION BY MARINE DIESEL GENSET

Object and purpose Of research. This paper studies diesel gensets with medium-speed diesels and three-phase synchronous brushless generators. The purpose of the study was to obtain calculation formula for possible fuel overconsumption in specific operational conditions of ship power plant.

Materials and methods. The study relied on factory test data given in technical certificates of specific diesel gensets, namely consumption and specific consumption of fuel at different electric loads and power coefficient coscp = 1. Main results. This study yielded the formula for fuel consumption depending on electric load and power coefficient coscp - Q (Pr, coscp) for an operational diesel genset running on its intended diesel fuel. This expression, Q (Pr, coscp), is used to calculate fuel consumption for specific values of power and coscp, i.e. for any scenario of ship operation. Possible overconsumption of fuel is determined through comparison of actual fuel consumption (as measured by standard flow meter

Для цитирования: Кузнецов C.E., Алексеев Н.А., Виноградов А.А. Определение перерасхода топлива судового дизель-генератора. Труды Крыловского государственного научного центра. 2019; 3(389): 113-120.

For citations: Kuznetsov S., Alekseev N., Vinogradov A. Detection of fuel overconsumption by marine diesel genset. Transactions of the Krylov State Research Centre. 2019; 3(389): 113-120 (in Russian).

aboard the ship) at given electric load versus the consumption obtained as per Q (PT, coscp) expression for the same values of load and coscp. Significant overconsumption of fuel might imply that diesel genset is not in good order or that its current fuel is not optimal.

Conclusion. Once significant overconsumption of fuel is detected, the crew must take appropriate measures to fix this problem. The procedure described in this paper enables technical monitoring of marine diesel gensets and optimal selection of their respective fuels.

Keywords: marine diesel genset, fuel overconsumption, power, load coefficient, specific fuel consumption, calculation procedure.

Authors declare lack of the possible conflicts of interests.

Введение

Introduction

Дизель-генераторные агрегаты со среднеоборотными дизелями и трехфазными синхронными бесщеточными генераторами (СГ) используются на морских судах в качестве основных и аварийных источников электроэнергии [1, 2]. При этом важной является задача снижения расхода топлива ДГА в процессе эксплуатации. Например, одним из способов снижения расхода топлива при работе ДГА с недогрузкой может быть изменение частоты вращения вала дизеля в зависимости от мощности нагрузки [3, 4], но при этом для поддержания частоты электрического напряжения необходимы преобразователь частоты и соответствующая система автоматического регулирования. В данной работе задачу снижения расхода топлива ДГА для судов в эксплуатации предлагается решать путем определения для конкретных режимов работы судовой электростанции (СЭС) возможного перерасхода топлива. Он находится сравнением фактического расхода топлива (по показаниям штатного судового расходомера) с соответствующим расходом топлива, рассчитанным по паспортным данным ДГА. При существенном перерасходе топлива определяются причины его возникновения и принимаются соответствующие меры по их устранению.

Решение этой задачи усложняется тем, что в паспортных данных ДГА обычно приводятся результаты заводских испытаний ДГА при активной элек-

Таблица 1. Результаты заводских испытаний Table 1. Factory test data

трической нагрузке, т.е. при коэффициенте мощности coscp = 1, а судовая электрическая нагрузка - активно-индуктивная, и коэффициент мощности может быть существенно меньше единицы. Следует также учитывать то, что при параллельной работе ДГА штатный расходомер измеряет только суммарный расход топлива параллельно работающих ДГА.

В связи с этим для определения перерасхода топлива необходимо, прежде всего, получить аналитические зависимости расхода и удельного расхода топлива для каждого ДГА от мощности и коэффициента мощности электрической нагрузки, которые позволяют рассчитать соответствующий расход топлива по паспортным данным ДГА (результатам заводских испытаний), т.е. расход топлива исправного ДГА со стандартным дизельным топливом при фактических значениях мощности и коэффициента мощности электрической нагрузки.

Перерасход топлива ДГА может быть вызван следующими основными причинами: снижение уровня технического состояния ДГА, т.е. увеличение потерь мощности в дизеле и (или) в генераторе; пониженное качество используемого дизельного топлива; неустановившиеся (переходные) режимы работы ДГА в связи с изменением электрической нагрузки.

Аналитическое описание

Analytical description

Рассмотрим, как может быть определен перерасход топлива судовых ГА при его наличии на основе

Рд, кВт 200 401 601 801 881

Рг, кВт 189 385 577 763 836

% 94,5 96,1 96,0 95,3 94,9

Q, кг/ч 46,8 81,0 117,6 158,1 175,2

<7д, г/(кВт-ч) 234,4 202,7 196,2 197,6 198,9

qr, г/(кВт-ч) 247,6 210,4 203,8 207,2 209,6

паспортных данных ДГА. Для примера возьмем судовой ДГА с синхронным бесщеточным генератором HF С6506-14Е фирмы Hyundai и дизелем MAI 113 8 W6L23/30H с частотой вращения 720 об/мин. В паспортных данных этого ДГА приведены результаты испытаний при разной электрической нагрузке с указанием выходной механической мощности дизеля Рд (кВт), выходной электрической мощности генератора Рр (кВт), КПД генератора г)г и соответствующего расхода топлива Q (кг/ч) при коэффициенте мощности coscp = 1 (активная нагрузка), а также номинальных значениях механической мощности дизеля Рдн = 801 кВт и электрической мощности генератора Рш= = 763 кВт. Исходя из этих данных определен удельный расход топлива по отношению к мощности дизеля ¿7Д = 1030/РД (г/(кВт-ч)) и к мощности генератора qY = 1О30/РГ (г/(кВт-ч)). Полученные результаты приведены в табл. 1.

По данным заводских испытаний построены зависимости расхода топлива <9, удельного расхода топлива Ш КПД г) синхронного генератора и потерь мощности РПг в генераторе от выходной мощности дизеля Рд при coscp = 1 (рис. 1), а также зависимости О и q от выходной электрической мощности Рг генератора (рис. 2).

Как видно, паспортные данные о расходе топлива при разных мощностях нагрузки даны для coscp = 1, поэтому они должны быть приведены к фактическому значению coscp в рассматриваемом режиме работы СЭС.

Анализ паспортных данных (рис. 1, 2) [5-7] показывает, что расход топлива О ДГА изменяется пропорционально выходной мощности дизеля Рд, и поэтому может быть представлен линейной зависимостью от мощности дизеля в виде

0(Рд) = Опост+КпРп, кг/ч.

(1)

где Опост, кг/ч - постоянная составляющая расхода, соответствующая расходу топлива на холостом ходу при Рд = 0; % кг/(кВт-ч) - постоянный коэффициент.

Выходная активная мощность Рг генератора равна выходной мощности дизеля Рд минус суммарные потери мощности в синхронном генераторе:

Рр - Рд РПГ ,

кВт.

(2)

В судовом синхронном генераторе при изменении нагрузки и неизменных напряжении и частоте электрического тока потери мощности мо-

â <7- I'm

200

100 200 300 400 500 600 700 Рд, кВт —■— Q. кг/ч —1

q, г/(кВт-ч) il, %

Рис, 1. Расход топлива Q, удельный расход топлива q, КПД q генератора и потери мощности РПг при разных мощностях Ра дизеля

Fig. 1. Fuel consumption Q, specific fuel consumption q, genset efficiency n and power losses Рпг at different diesel capacities PD

гут быть представлены квадратичной функцией тока в виде

РПГ=РП+КГ1'

кВт,

(3)

где Рд, кВт - постоянная составляющая потерь мощности, соответствующая потерям в генераторе на холостом ходу; /, А - ток нагрузки; Кг, кВт/А -постоянный коэффициент.

Значения Одост- А«, Рп и Кт вычисляются по результатам испытаний ДГА при разной нагрузке.

Q 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0

1 1 кг/ч ;:(KBÏ

—»— (J.

ч- •4J

h \

N V Ш

/ -A- -Л

я

Ч

283 267 250 233 217 200 183 167 150

0 100 200 300 400 500 600 700 Рг, кВт

Рис. 2. Расход Q и удельный расход топлива q при разной мощности генератора

Fig. 2. Fuel consumption Q and specific fuel consumption q at different generator capacities

При известной активной мощности I'\ и коэффициенте мощности coscp ток нагрузки синхронного генератора определяется по формуле

/ = 103 Рг / фи cos <р), А, (4)

где U, В - напряжение генератора.

Тогда с учетом (1) и (4) расход топлива, соответствующий паспортным данным ДГА и фактическим значениям coscp и Р\. можно определить по формуле

Q(PT) =

: бпост + Кп

Рг+Рп+Кг

Р/ • 10ь 3и2 cos2 Ф

кг/ч. (5)

J

qT = Q(PT ). 103 /Рг, г/(кВт-ч)

Чт

"(йюст+ад)/

/рг+кп + кп

/(3U2 cos2 ф)

КГРГ

•106/

10

(7)

Из полученной формулы видно, что значение Рго(со5ф), соответствующее минимальному удельному расходу топлива, уменьшается прямо пропорционально оптимальному значению мощности генератора при совф = 1, т.е.

Рго (cos ф) = Рго (cos ф = 1) cos ф. (9)

Соответственно, оптимальный коэффициент нагрузки генератора при минимальном удельном расходе топлива также будет пропорционален совф, т.е.

г , ч Рго (cos ф) ^го (cos ф = 1)

(cos ф) = -— = ^—1—-cos ф =

Этот расход топлива будет соответствовать паспортным данным, приведенным к фактическому значению совф, если постоянные в (5) (),„,„. Кд и Кг определены по паспортным данным, т.е. при исправном состоянии ДГА и штатном дизельном топливе.

Таким образом, наличие перерасхода топлива в анализируемом режиме работы судна за счет снижения уровня технического состояния ДГА или пониженного качества используемого топлива может быть определено путем сравнения расхода топлива, рассчитанного по формуле (5), с его измеренным значением.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

По измеренному значению расхода топлива и его паспортному значению, приведенному к фактическим величинам совф и Р\. рассчитываются соответствующие значения удельного расхода топлива по отношению к мощности генератора

■^гном : Кяо (cos ф = 1) • COS ф,

Рг,

(10)

где Ргном - номинальное значение мощности генератора.

Значения <2„ост, Кд, 1'\\ и Ку в формуле (5) определяются по паспортным данным испытаний ДГА следующим образом.

бпост, Кд определяются на основе (1) по данным таблиц заводских испытаний, приведенных в паспортных данных ДГА, с использованием метода наименьших квадратов [8]:

£ад)-ад2-ад-ад)ад

ПОСТ _ , ч-> 5 V11/

п ( п

»■ад-

/=1 V г=1

п п

(6) к.

и абсолютные значения расхода топлива в единицах массы или объема за определенное время работы ДГА в рассматриваемом режиме, а также экономические потери при наличии перерасхода топлива.

Из (5) и (6) следует

"■ад - ад

г= 1 \.i=\

(12)

Если найти производную dqyldPy и приравнять ее к нулю, то можно определить значение оптимальной мощности Ргопт, соответствующее минимальному удельному расходу топлива:

РГО (cos ф) = Si! • 10~3 cos ф х

(8)

где п - количество экспериментальных точек, п = 5 по данным таблиц заводских испытаний.

Для рассматриваемого ДГА по данным заводских испытаний функции (1) и (3) представляются в виде

<2(Рд,) = бпост + • Рд = 6,838 + 0,1888 • Рд; (13)

Рпс =рп +КТ12 =8,38 + 3,1 МО"5/2. (14)

Таким образом, для данного ДГА при исправном его состоянии и стандартном топливе расход топлива с учетом (13) и (14) определяется зависимостью

Q(PT) = 6,838 + 0,1888х

х[Рг + 8,38 + 31,1 • Рр / (3 • £/2 • cos2 ф)].

(15)

Таблица 2. Сравнение результатов расчетов и испытаний для расхода топлива дизель-генераторного агрегата

Table 2. Fuel consumption of diesel genset: calculation vs experiment

Рт, кВт 189 385 577 763 836

Оисп, кг/ч 46,8 81,0 117,6 158,1 175,2

Орасч, кг/ч 44,45 82,54 120,58 158,18 173,01

до, % 5,02 -1,90 -2,53 -0,05 1,25

Погрешность расчетов по формуле (15) представлена в табл. 2

(С?исп С?расч )

^•100%,

Как видно из таблицы, результаты расчетов по формуле (15) достаточно хорошо согласуются с результатами испытаний, поэтому формула (15) может быть использована для расчета расхода топлива при разных нагрузках генератора Рг и коэффициенте мощности coscp для исправного ДГА при стандартном топливе.

Определение перерасхода топлива

Calculation of fuel overconsumption

Формула (5) позволяет определить увеличение расхода топлива при coscp, отличающемся от coscp = 1, в виде

АО(]\ ; cos ср) = Q(1\ . cos ф) -0(1\. cos ф I)

-Жд ■ Ш}г • 106<РГ2 • (1-ГО5"ф) . д 3-U--cos" ср

(16)

ляется их общий расход топлива, и после производится сравнение общего расхода топлива с его измеренным значением в рассматриваемом режиме.

Таким образом, определяется перерасход топлива из-за снижения уровня технического состояния ДГА и (или) использования нестандартного топлива.

Перерасход топлива из-за неоптимальности нагрузки ДГА наиболее точно можно определить, если имеются зависимости удельного расхода топлива от нагрузки каждого ДГА при фактически используемом топливе и исправном ДГА. Однако в условиях эксплуатации судна получить такие зависимости, как правило, не представляется возможным. В этом случае перерасход топлива из-за неоптимальности нагрузки можно оценить на основе сравнения удельного расхода топлива для исправного ДГА со стандартным топливом (при фактической мощности генератора) с минимальным удельным расходом топлива для этого ДГА по рис. 2.

При испытаниях ДГА минимальный удельный расход топлива qmm при совф = 1, согласно рис. 2, соотносится с оптимальной выходной мощностью Pro- что соответствует оптимальному коэффициенту нагрузки генератора

С наименьшей погрешностью расход топлива исправного ДГА со стандартным топливом (которое использовалось при заводских испытаниях ДГА) при cos ф 1 находится следующим образом. По измеренной мощности ДГА Рг в рассматриваемом режиме по рис. 2 определяется расход топлива Q(PT: со5ф = 1), т.е. при совф = 1, а затем к нему прибавляется часть расхода A(J(!', : coscp), соответствующая измеренному значению совф, которая рассчитана по формуле (16). Полученное значение расхода топлива 0(РГ; совф) сравнивается с измеренным значением расхода топлива ДГА в конкретном режиме работы СЭС.

При параллельной работе ДГА расход топлива 0(Pf, coscp) находится отдельно для каждого параллельно работающего ДГА, суммированием опреде-

Kw (COS ф = 1) = Pro (COS ф = 1) / Рг ном

(17)

и составляет

1шт (рго; COS ф = 1) = 0{РТО: COS ф = 1) / РТО, (18)

где /гном - номинальная электрическая мощность ДГА, кВт.

Как было показано в (9) и (10), при фактическом значении coscp оптимальный коэффициент нагрузки будет меньше:

Ijjo (cos ф) = Кя0 (cos ф = 1) COS ф.

Оптимальная мощность генератора, соответствующая минимальному расходу топлива, составит

Zpo(COS ф) = Pro (cos ф = l)cos ф.

При фактическом значении coscp и мощности Рго coscp расход топлива увеличится на Д0(Рг; coscp) (16).

Суммарный расход топлива ДГА при оптимальном коэффициенте нагрузки и фактическом значении coscp будет равен

Qon = ес^го, COS Ф = 1) + А 0(РГ, cos q>), (19)

а минимальный удельный расход топлива, соответственно, составит

с?тт(^го,С05ф) = еоп/Рго. (20)

Отсюда следует, что из-за отличия фактического коэффициента нагрузки /\ — Рг /Ргном от его оптимального значения К\ |(, удельный расход топлива исправного ДГА при стандартном топливе увеличится в процентном отношении:

Aq=m(q-qmm)/qmm,%. (21)

Если полагать, что при фактическом техническом состоянии ДГА и фактически используемом топливе удельный расход топлива возрастает в том же процентном отношении (21), то перерасход топлива AQk при фактическом Кя составит

где - фактическое (измеренное) значение расхода топлива ДГА.

Рассчитаем перерасход топлива рассматриваемого ДГА при его работе со следующими осред-ненными значениями необходимых измеряемых показателей: Рг = 461,54 кВт; Кя = 0,62; совф = 0,83; QCp (соэф = 0,83) = 105,9 кг/ч; с/(соБф = 0,83) = 229,6 г/(кВт-ч).

При среднем значении совф = 0,83 увеличение расхода топлива (16) для исправного ДГА при стандартном топливе с учетом (15) и (16) составит

AQ(pr = 461,54 кВт; совф = 83) =

_ 0,1888-3,11-КГ5 -10б -461,542(1-0,832) _ (3-4502 -0,832)

= 0,93 кг/ч.

Расход топлива исправного ДГА со стандартным топливом при совф = 1 определяется по рис. 2 и при Рг = 461,54 кВт равен

Q(Pr = 461,54 кВт; совф = 1) = 96,0 кг/ч.

Таким образом, расход топлива исправного ДГА при стандартном топливе и совф = 0,83 должен составить

Q(Pr = 461,54 кВт; cos ф = 0,83) = = 96,0 + 0,93 = 96,93 кг/ч.

Суммарный перерасход топлива ДГА в этом режиме равняется

Aß = ßCp ~Qi = 105,9-96,93 = 8,97 кг/ч,

что в процентном отношении будет

AQ = (Aß / Q) • 100% = (8,97 / 96,93) • 100 = 9,25 %.

За сутки t = 24 ч в рассматриваемом режиме работы СЭС при работе ДГА перерасход топлива по сравнению с расходом топлива исправного ДГА при стандартном (дизельном) топливе составит

AQ-t = 8,97-24 = 215,28 кг.

Основными причинами этого перерасхода топлива могут быть пониженное качество используемого тяжелого топлива по сравнению со штатным дизельным топливом и (или) снижение уровня технического состояния ДГА (увеличение потерь в ДГА) по сравнению с тем техническим состоянием (исправным), которое имел ДГА при его заводском испытании. Уменьшить или исключить перерасход топлива можно, используя стандартное (дизельное) топливо, а также повысив уровень технического состояния ДГА до начального состояния (исправного, когда ДГА отвечает всем требованиям документации) посредством технического обслуживания или ремонта. Определить, какая из указанных причин перерасхода топлива является основной, можно путем проведения измерений расхода топлива на судне при работе ДГА в установившихся режимах при разной электрической нагрузке.

Рассчитаем перерасход топлива от недогрузки работающего ДГА, если такой перерасход есть при фактических значениях. Например, в ходовом режиме коэффициент нагрузки Кя = 0,62 иРг = 461,54 кВт.

Для рассматриваемого ДГА в исправном состоянии при стандартном топливе и совф = 1, согласно рис. 2, оптимальная мощность

Рго (cos ф = 1) = 577 кВт

соответствует расходу топлива

Q(Pro = 577 кВт, coscp = 1) = 117,6 кг/ч

и минимальному удельному расходу топлива qmm(Pro = 577 кВт; cosq) = 1) = 203,81 г/(кВт-ч).

При этом оптимальный коэффициент нагрузки генератора будет равен, согласно рис. 2,

Кно (Рго = 577 кВт; cos = 1) = 577 / 750 = 0,77.

Соответственно, при coscp = 0,83 оптимальный коэффициент нагрузки и оптимальная мощность составят

^но (cos ф = 0,83) = = Кяо (Рго = 577 кВт, cos ф = 1) cos ф = = 0,77-0,83 = 0,64;

Рго (cos ф = 0,83) = Рго (cos ф = 1) cos ф = = 577-0,83 = 479 кВт.

Как видно, оптимальные значения АГНо = 0,64 и Рго = 479 кВт достаточно близки (в пределах точности расчета) к фактическим значениям Кн = 0,62 и Рг = 461,54 кВт. Следовательно, можно считать, что в рассматриваемом режиме существенного перерасхода топлива из-за недогрузки ДГА не происходит.

Заключение

Conclusion

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Представленные в работе аналитические зависимости расхода топлива Q (5) и удельного расхода топлива qr (7) судового дизель-генераторного агрегата от мощности генератора и коэффициента мощности совф его электрической нагрузки позволяют с использованием паспортных данных ДГА рассчитать расход и удельный расход топлива (т.е. для ДГА, находящегося в исправном техническом состоянии, и при использовании штатного дизельного топлива) для конкретного режима работы ДГА.

Перерасход и увеличение удельного расхода топлива определяются путем сравнения рассчитанных значений Q и qY с соответствующими фактическими значениями расхода топлива и удельного расхода топлива. Наиболее вероятными причинами перерасхода могут быть снижение уровня технического состояния ДГА или использование нештатного дизельного топлива.

Библиографический список

1. Конке ГЛ. Мировое судовое дизелестроение. Концепции конструирования, анализ международного опыта. Учебное пособие. М.: Машиностроение, 2005.

2. Петухов В.А. Дизель-генераторные агрегаты (состояние и перспективы развития) // Электросистемы. № 3^1. С. 16-18.

3. Khvatov O.S., Dar'enkovА.В. Power plant based on a variable-speed diesel generator // Russian Electrical Engineering. 2014. T. 85. №. 3. C. 145-149.

4. Хватов O.C., Даръенков А.Б., ТарасовИ.М. Дизель-генераторная электростанция с переменной частотой вращения вала // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. 2010. №2. С. 53-56.

5. Кузнецов С.Е. Потери и коэффициент полезного действия судового синхронного генератора // Эксплуатация морского транспорта. 2009. № 3. С. 67-71.

6. Кузнецов С.Е., Кудрявцев Ю.В. Влияние нагрузки и коэффициента мощности на коэффициент полезного действия судового синхронного генератора // Судостроение. 2011. № 5. С. 29-32.

7. Кузнецов С.Е., Кудрявцев Ю.В. Влияние нагрузки и коэффициента мощности на расход топлива судового дизель генераторного агрегата // Судостроение. 2011. №6. С. 30-32.

8. Львовский Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул. М.: Высшая школа, 1982.

References

1. G.Konks. Global marine diesel engineering. Design concepts and analysis of global experience. Student's Guide. Moscow: Mashinostroyeniye, 2005 (in Russian).

2. V. Petukhov. Diesel gensets (state of the art and prospects)//Electric Systems. No. P. 16-18 (in Russian).

3. Khvatov O.S., Dar'enkovA.B. Power plant based on a variable-speed diesel generator // Russian Electrical Engineering. 2014. T. 85. №. 3. C. 145-149.

4. O. Khvatov, A. Daryenkov. Diesel-generator power plant with adjustable shaft speed. Vestnik of Ivanovo State Power Engineering University. 2010. No. 2. P. 53-56 (in Russian).

5. S. Kuznetsov. Losses and efficiency of synchronous marine generator // Ekspluatatsiya morskogo transporta (Operation of marine transport). 2009. No. 3. P. 67-71 (in Russian).

6. S. Kuznetsov, Yu. Kudryavtsev. Effect of load and power coefficient upon efficiency of marine synchronous generator // Sudostroenie (Shipbuilding). 2011. No. 5. P. 29-32 (in Russian).

1. S. Kuznetsov, Yu. Kudryavtsev. Effect of load and power coefficient upon fuel consumption of marine diesel genset // Sudostroenie (Shipbuilding). 2011. No. 6. P. 30-32 (in Russian).

8. Ye. Lvov sky. Statistical methods for derivation of empirical formulae. Moscow: Vyshaya Shkola, 1982 (in Russian).

Сведения об авторах

Кузнецов Сергей Емельянович, д.т.н., профессор кафедры ФГБОУ ВО ГУМРФ имени адмирала С.О.Макарова. Адрес: 198035, Санкт-Петербург, ул. Двинская, 5/7. Тел.: +7 (921)798-73-48. E-mail: KuznecovSE@gumrf.ru.

Алексеев Николай Андреевич, к.т.н., профессор, заведующий кафедрой ФГБОУ ВО ГУМРФ имени адмирала С.О.Макарова. Адрес: 198035, Санкт-Петербург, ул. Двинская, 5/7. Тел.: +7(911)926-09-05. E-mail: kaf_saees@gumrf.ru.

Виноградов Андрей Александрович, доцент кафедры ФГБОУ ВО ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова. Адрес: 198035, Санкт-Петербург, ул. Двинская, 5/7. Тел.: +7 (952) 351-22-40. E-mail: eric_esseker@mail.ru.

About the authors

Sergey E. Kuznetsov, Dr. Sci. (Eng.), Prof., Admiral Makarov State University of Maritime and Inland Shipping. Address: 5/7, Dvinskaya st., Saint-Petersburg, Russia, post code 198035. Tel: +7 (921) 798-73-48. E-mail: KuznecovSE@gumrf.ru. Nikolay A. Alekseev, Cand. Sci. (Eng.), Prof., Head of Department, Admiral Makarov State University of Maritime and Inland Shipping. Address: 5/7, Dvinskaya st., Saint-Pe-tersburg, Russia, post code 198035. Tel: +7(911)926-09-05. E-mail: kaf_saees@gumrf.ru.

Vinogradov Audrey Aleksandrovich, Associate Prof., Admiral Makarov State University of Maritime and Inland Shipping. Address: 5/7, Dvinskaya st., Saint-Petersburg, Russia, post code 198035. Tel: +7(952)351-22-40. E-mail: eric_esseker@mail.ru.

Поступила / Received: 05.06.19 Принята в печать / Accepted: 24.07.19 © Коллектив авторов, 2019

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.