Автоматизированное проектирование и оптимизация судовых вспомогательных энергетических комплексов

• Автор: Боровикова, Ирина Анатольевна
• Шифр специальности: 05.08.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 222 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список основных сокращений и обозначений

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Состояние вопроса и постановка задачи исследования

1.1. Обзор методов определения расчетных значений главных параметров и комплектации ВЭК основным оборудованием
1.2. Оптимизация проектных решений по СТС - объектам морской техники, подсистемам транспортного судна

1.3. Постановка задачи исследования

Глава 2. Модели определения потребностей судна во вспомогательных видах энергии и пресной воде и методика формирования альтернативных вариантов покрытия этих потребностей

2.1. Структура САПР эскизного проектирования ВЭК

2.2. Модели определения потребностей в электрической и тепловой энергии и

пресной воде на ранних стадиях проектирования транспортных судов
2.3. Модели анализа ресурсов утилизации потерь энергии судовых двигателей
2.4. Разработка базы данных по характеристикам комплектующего оборудования

Глава 3. Влияние параметров вспомогательных энергетических комплексов на эффективность транспортного судна и разработка моделей согласованной системной оптимизации ВЭК
3.1. Транспортное судно как сложная техническая система. Критерии эффективности СТС в целом
3.2. Влияние системных параметров ВЭК на показатели эффективности судов
3.3. Критерии согласованной системной оптимизации ВЭК
3.4. Модели согласованной оптимизации ВЭК

Глава 4. Исследование эффективности технических решений по вспомогательным
энергетическим комплексам
4.1. Сравнительный анализ вариантов комплектации СЭС автономными источниками электрической энергии
4.2. Анализ эффективности применения валогенераторов и ТКС в сочетании с ВФШ
4.3. Анализ эффективности применения валогенераторов в сочетании с ВРШ
4.4. Сравнительный анализ вариантов комплектации ВКУ
4.5. Влияние утилизационного комплекса на результаты оптимизации ПК с МОД
и СОД
4.6. Анализ вариантов комплектования судовой опреснительной установки
Глава 5. Анализ устойчивости результатов оптимизации ВЭК в условиях нестабильности экономической ситуации и изменения условий
использования судна
5.1. Анализ типа величин оказывающих влияние на выбор оптимальных технических решений по ВЭК
5.2. Анализ влияния изменения переменных, не обладающих повторяемостью, на эффективность вариантов СЭС с автономными дизель-генераторами
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

Список основных обозначений и сокращений
СЭУ — судовая энергетическая установка;
ПК - судовой пропульсивный (движительный) комплекс;
ВЭК — вспомогательный энергетический комплекс - обобщение СЭС, ВКУ и ОУ; СЭС — судовая электроэнергетическая установка (электростанция);
ВКУ — вспомогательная теплоэнергетическая (котельная) установка;
ОУ — судовая водоопреснительная установка;
ГД — главный судовой двигатель;
ДВС - двигатель внутреннего сгорания;
МОД - малооборотный ДВС;
СОД — среднеоборотный ДВС;
ВОД - высокооборотный ДВС;
ДГ - дизель-генератор;
ВГ — валогенератор;
УГТ - утилизационная газовая турбина, эквивалент ТКС;
ТКС - турбо-компаундная система;
ТГ — турбогенератор, работающий на паре;
УТГ — турбогенератор, работающий на паре утилизационного котла;
ГА - генераторный агрегат - обобщение ДГ, ВГ, УГТ, УТГ - электрогенератор с приводом на общей фундаментной раме с необходимым комплектом навешенных вспомогательных механизмов;
ГРЩ - главный распределительный щит;
ВПГ — вспомогательный парогенератор (паровой котёл);
ВВК — вспомогательный водогрейный котёл;
ВК - вспомогательный котел, работающий на топливе, обобщение ВПГ и ВВК; УПГ - утилизационный парогенератор (паровой котёл);
УВК - утилизационный водогрейный котёл;
КИ - котел - инсениратор; (
МДМ - максимальная длительная мощность главного двигателя, кВт;
НМДМ - номинальная МДМ;
СМДМ - спецификационная МДМ;
ДЭМ - длительная эксплуатационная мощность;
ВФШ - винт фиксированного шага;
ВРШ - винт регулируемого шага;
ПУ — подруливающее устройство;
СТС — сложная техническая система;
РЭЛ - средства радиоэлектроники;
У ФО - ультрафиолетовое облучение;
СВО - система водяного отопления;
1ЯО - международная организация по стандартизации;
Г) - полное водоизмещение судна, т;
ВIV - дедвейт - переменная часть водоизмещения, т;
По - водоизмещение порожнего судна, т;
Ср - грузоподъемность судна, т
- длина судна между перпендикулярами, м;
- наибольшая ширина судна, м;
Яб - высота борта до главной палубы, м;
Тг - расчетная осадка судна, м;
Я — эффективная мощность главного двигателя, кВт;
V - расчетная скорость судна, узлы;

Для стояночных режимов математическое ожидание интегральной мощности СЭС может быть определено с использованием следующих зависимостей:
Рср [3] = 10 D при £><11 тыс.т;
Рср [3] = 0,8 £>+117 при £>< 11 тыс.т. (2.6)
Среднее квадратичное отклонение для стояночных режимов: ст[3] = 4,2 D0’5. (2.7)
Необходимая мощность основных генераторов на i — ом режиме эксплуатации может быть представлена в следующем виде:
P*JLi~P«aJLkl+ZMVA (2-8)
где к = 1 или 3 в соответствии с тем, к ходовым или стояночньм режимам относится анализируемый режим i; 2АР[г,у] - сумма j - ых дополнительных потребителей, не входящих в число стандартных и включенных на i - ом режиме эксплуатации. Мощности дополнительных потребителей, связанных со спецификой судна, рекомендовано определять по данным технического задания на проектирование судна. При отсутствии таких данных в ТЗ следует обратиться к данным судов— прототипов: При отсутствии данных по судам - прототипам возможно использование корреляционных зависимостей, приведенных указанном РД.
В соответствии с рассмотренным методом определения нагрузки СЭС на спектре режимов эксплуатации разработаны компоненты САПР, реализующих начальный блок структуры, рассмотренной в параграфе 2.1. Эти материалы приведены в Приложении 1 к настоящей работе.
Корреляционные зависимости для определения составляющих нагрузки СЭС, приведенные в нормативных документах, нуждаются в корректировке, так как с течением времени происходят изменения требований к характеристикам СЭС со стороны потребителей электрической энергии на судне. Со временем энерговооруженность судов увеличивается. Этот вполне очевидный факт ярко характеризуется изменением корреляционных коэффициентов зависимостей для определения Рср в двух последовательных изданиях РД «Технико — эксплуатационные требования к оптимальной комплектации СЭС морских транспортных судов», ссылки на которые приведены в первой главе настоящей работы. В издании 1996 года рекомендована зависимость (2.3), приведенная выше. В то же время в издании 1990 года приведены другие формулы:
Рср [1] = 46 Ne при Ne <9 МВт;
Рср [1] = 13 Ne + 330 при Ne <9 МВт. (2.9)
Это свидетельствует о целесообразности производить регулярную сверку используемых зависимостей и практики проектирования судов и СЭУ и вносить