Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...
Украинский государственный морской технический университет

Украинский государственный морской технический университет

имени адмирала Макарова

Кот Виктор Павлович

УДК 629.5.03-84

Повышение эффективности дизельных установок

транспортных рефрижераторов

Специальность 05.08.05 Судовые энергетические установки

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Николаев 2001

Актуальность темы

Работа выполнена в Украинском государственном морском техническом университете

Министерства образования и науки Украины

Научный руководитель к.т.н., проф. Шостак В.П. Украинские

государственный морской технический университет

профессор кафедры

Официальные оппоненты:

д.т.н.., Проф. Ивановский В. Одесский государственный морской университет

заведующий кафедрой

д.т.н.., Проф. Ханмамедов С.А. Одесская государственная морская академия

заведующий кафедрой

Ведущая организация: Севастопольский государственный технический университет

Министерства образования и науки Украины,. Севастополь

Защита состоится "21" января 2002 в 10:00 на заседании диссертационного совета

Д 38.060.01 в Украинском государственном морском техническом университете

по адресу: г.. Николаев, ул. Героев Сталинграда 9.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УГМТУ.

Автореферат разослан "12" декабря 2001

Ученый секретарь

диссертационного

совета д.т.н. профессор В.Ф.Квасницький

Общая характеристика Работы

Основная часть украинского флота транспортных рефрижераторов (г.. Севастополь, ОАО "Югрефтрансфлот") построена на Николаевском ГП "Судостроительный завод имени 61 коммунара». Большинство судов имеет возраст более 20 лет, в связи с чем возникает вопрос о списании судов и пополнения флота новыми транспортными рефрижераторами (ТР).

В современных условиях особоеого значение приобретает предельно возможная конкурентоспособность новых ТР, обеспечивается оптимальным тактико-техническими характеристиками, которые определяются на стадии проектирования или модернизации проектов серийных судов, строящихся. Важную роль при этом играют характеристики пропульсивной комплекса и, в первую очередь, рабочие оптимизированы параметры главного двигателя (ГД), как правило, малооборотных дизеля (МОД).

Однако определение рациональных значений этих параметров является слабо изученным вопросом, а сама процедура такого определения носит по сути волевой характер, что не соответствует современным возможностям науки и техники.

Актуальность темы. Научное решение задачи определения рациональных параметров ГД, основанный на достижениях в математическом моделировании сложных технических систем, в частности судовых энергетических установок (СЭУ), с использованием обобщенной статистической информации, отражающей современное положение на мировом рынке производства судов, судового энергетического оборудования и морских транспортных услуг позволит вооружить проектантов ТР такими сведениями, которые будут способствовать повышению эффективности и конкурентоспособности вновь построенных Рефрижерато ров. Исследования в этой области будут способствовать обогащению теории и практики судовой энергетики, снизит, наконец, себестоимость морских перевозок.

Связь работы с научными программами, планами, темами. Диссертационная работа включает в себя разработки, выполненные в соответствии с планом НИР УГМТУ Министерства образования и науки Украины с тем №ДР0196U025004 "Исследование взаимосвязи и выбора характеристик СЭУ и суда на начальных стадиях проектирования транспортных судов", №ДР0196U025018 "Разработка методологических принципов оптимизации СЭУ и минимизации рейсовых расходов топлива ", с программой ОАО" Югрефтрансфлот "по пополнению транспортными рефрижераторами СП" Лавиния Югрефтрансфлот "согласно постановлению кабинета министров Украины № 467 от 20 мая 1997 рок в.

Цель и задачи исследования. метой настоящей диссертационной работы является повышение эффективности дизельных установок транспортных рефрижераторов путем определения при проектировании рациональных спецификационные мощности и положение точки оптимизации главного малооборотных двигателя.

В ходе исследования решались следующие задачи:

анализ способов решения оптимизационных задач судовой энергетики и разработка общей методики проведения диссертационного исследования;

выбор критериев сравнительной эффективности СЭУ с альтернативными МОД, различающихся спецификационные мощностью и положением точки оптимизации;

разработка укрупненной математической модели критерия;

сбор, анализ и обобщение поступающей информации для определения критерия;

проведения машинных экспериментов (на ЭВМ) для установления влияния значений спецификационные мощности и мощности в точке оптимизации МОД на эффективность судна и расход топлива и для определения рациональных значений этих мощностей;

разработка рекомендаций относительно значений оптимизированных рабочих параметров МОД при проектировании и эксплуатации пропульсивних комплексов транспортных рефрижераторов.

Объектом исследования является повышение эффективности энергетических установок (ЭУ) транспортных рефрижераторов с прямой передачей мощности на винт, а предметом исследования спецификационные мощность и положение точки оптимизации на поле для длительной работы их ГД.

Для достижения поставленной в работе цели использованы следующие методы исследования:

метод статистического моделирования (метод Монте-Карло) с построением имитационных математических моделей при определении законов распределения нагрузки ГД, математических ожиданий расхода топлива, приведенного прибыли в течение длительной эксплуатации судов с альтернативными СЭУ;

графоаналитический метод сочетания поля выбора рабочих параметров, нагрузочной диаграммы и винтовых характеристик МОД при определении его степени нагрузки на режимах полного хода судна;

метод научно-техничного прогнозирования при получении обобщенных исходных данных и представлении их значительной части в вероятно-определенной форме для нахождения критериев сравнительной эффективности альтернативных СЭУ.

Научная новизна работы и полученных результатов заключается в том, что впервые, в отличие от существующих интуитивных методов назначения оптимизационной и спецификацийнои мощностей МОД, разработаны и научно обоснован метод определения оптимальных значений этих мощностей, обеспечивающих повышение эффективности судовых дизельных установок, при этом

впервые формализована функция рейсовых расходов топлива за длительный срок эксплуатации судна, исследована относительно ТР его поведение и показано, что диапазон рациональных значений мощности в точке оптимизации МОД отличается от рекомендованного фирмой МБД и составляет 62 ... 95% от спецификацийнои мощности; < / p>

установлено ранее неизвестный, неочевидный характер зависимости эффективности транспортных судов от дефорсировкы современных МОД, а именно: снижение их спецификацийнои мощности сопровождаются сначала некоторым (для ТР до 6%) увеличением прибыли судна с последующим резким его падением;

разработаны, не имеющие аналогов, расчетные методики для определения эксплуатационных винтовых характеристик, расхода топлива ГД и приведенного прибыли судов в течение их нормативного срока службы, совместно с известными методиками позволяют находить оптимальные значения управляемых при проектировании СЭУ мощностных параметров МОД. < / p>

Основное научное положение, сформулированное автором и представлено к защите, заключается в том, что одним из путей повышения эффективности дизельных установок является оптимизация мощностных параметров МОД на основании математических моделей с входной стохастической информации об условиях строительства и эксплуатации транспортных судов.

Практическое значение полученных результатов заключается в разработке рекомендаций по определению оптимальных показателей мощности малооборотных двигателей при установке их на судно, повремя благодаря чему повышается конкурентоспособность транспортных рефрижераторов (ТР). Разработанные математические модели и полученные на их основании результаты использованы при формировании тактико-технических требований, предъявляемых к новым ТР, которыми планируется пополняться ОАО "Югрефтрансфлот". Основные результаты работы использовались проектной организацией ОАО "Черноморсудопроект" при проектировании энергетических установок современных транспортных рефрижераторов и внедрены в ОАО "Югрефтрансфлот" при заказе новых судов и в учебный процесс УГМТУ при курсовом и дипломном проектировании.

Экономическая эффективность внедрения диссертационного исследования заключается в снижении затрат на топливо от 0,5 в 4,5% в зависимости от особенностей рейса и повышении прибыли ТР на 2 ... 5%.

Основные результаты, приведенные в диссертации, полученные автором за период с 1991 по 2001 г.. В процессе работы на судах и в береговых службах ОАО "Югрефтрансфлот" и во время прикрепления с 1999 по 2001 гг. До УГМТУ в качестве соискателя. < / p>

Личный вклад соискателя в получении научных результатов заключается в постановке цели, формулировке задач исследования, разработке расчетных методик расхода топлива и приведенного прибыли, построении математических моделей, обобщении исходных данных для количественного определения критериев альтернативных СЭУ, анализе результатов математического моделирования и разработке рекомендаций для проектирования и эксплуатации судов. С участием автора разработана методика для определения эксплуатационных винтовых характеристик, выполненные расчеты на ЭВМ, собранные исходные данные и осуществлены натурные испытания на транспортных рефрижераторах. В этих совместных исследованиях, где непосредственное участие соискателя составляет 60%, участвовали В.И.Гершаник, В.К.Приходько, В.И.Романов и В.П.Шостак, с которыми у соискателя есть 4 публикации.

Апробация результатов работы. Материалы диссертационной работы рассматривались и по ним были сделаны доклады: на конференциях профессорско-преподавательского состава УГМТУ (г.. Миколаив, 1999-2001 гг.), на семинаре-презентации дизеля 6S50МС-С в 1999 году. (Россия, г.. Брянск), на семинаре фирмы "МАН Бил Дизель А / С" в 1999 году. (Россия, г.. С .-Петербург), на международной научно-практической конференции по общему управлению качеством и окружающей средой в 2001 г.. (г.. Севастополь).

Публикации. Результаты диссертации опубликованы в шести статьях научных журналов и сборниках научных трудов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5-ти глав, заключения, списка литературы из 74-х наименований и приложений. Общий объем работы 169 страниц, в том числе 144 страницы основного текста, 6 страниц списка литературы, 57 рисунков, 17 таблиц и 3 страницы приложений.

Содержание работы

Вступление посвященный обоснованию выбранной тематики по повышению эффективности дизельных установок транспортных рефрижераторов; в нем излагаются цели и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

В первом разделе для постановки целей и основных задач исследования сделан обзор литературных источников по вопросам повышения эффективности ЭУ морских транспортных судов, а также по некоторым вопросам совершенствования пропульсивных качеств судов и системных исследований в стационарной энергетике. Кроме этого, дана общая характеристика отечественных ТР, рассмотрен их проектное назначение и фактическое использование, проведенный анализ развития судовых МОД ведущей фирмы "МАН Бил Дизель А / С" (МБД) и охарактеризованы особенности определения рабочих параметров МОД при проектировании СЭУ на современном этапе. < / p>

Обзор литературы показывает, что для большинства морских транспортных судов доминирующим типом СЭУ остается дизельная с МОД, а их системные исследования по оптимизации параметров связанные с использованием известных и определенных значений параметров корпуса судна и винто-рулевого комплекса. Такие исследования, как правило, могут проводится в соответствии с конкретной группы морских судов.

В составе отечественногофлота, кроме других судов, находящихся в эксплуатации рефрижераторы с прямой передачей мощности на винт типа "50 лет СССР", "Бухта Русская" и "Фрио Хелленик", которые построены на Николаевском ГП "Судостроительный завод имени 61 коммунара». Строительство двух последних типов судов осуществляется в настоящее время.

Наиболее широкое распространение на судах получили МОД фирмы МБД. Последнему поколению этих двигателей (семейству МС) присуща высокая термодинамическая эффективность, которая практически не меняется в течение последних двух десятилетий их производства. Вместе с тем, эти двигатели имеют широкие адаптационные возможности к конкретным проектам судов и условий их эксплуатации за счет дефорсировкы по мощности, подбора соответствующего турбокомпрессора (ТК) и регулирования газораспределения; благодаря этому минимизируются затраты топлива.

Анализ литературных источников, особенностей эксплуатации ТР, развития судовых МОД и определения рабочих параметров на стадии проектирования СЭУ указывает на то, что одним из путей создания конкурентоспособных судов является установление на них МОД с рациональными значениями оптимизированных рабочих параметров. Вместе с тем, определение при проектировании СЭУ для МОД его спецификационные мощности и мощности в точке оптимизации, которые существенно влияют как на перевозоспроможнисть судна, так и на удельные и рейсовые расходы топлива, является в значительной степени произвольным, крайне мало изученным. В целом можно отметить, что нахождение оптимальных значений и, которые обеспечивают наибольшую эффективность ТР и отвечали бы современному уровню постановки и решению оптимизационных задач судовой энергетики, является нерешенным вопросом в теории и практике СЭУ. В связи с этим сформулированы цель и задачи исследования.

Второй раздел посвящен разработке укрупненной математической модели критериев для сравнения альтернативных СЭУ с МОД, различающихся и (или).

Сначала анализируются различные методы сравнения технических альтернатив и для данного исследования выбирается по основной метод математичногв моделирования, заключается в разработке и реализации расчетной модели, состоит из аналитических уравнений, которые, в свою очередь, описывают физические процессы в элементах СЭУ, пропульсивные параметры судна, его эксплуатационные показатели и взаимосвязи с внешними параметрами, а также состоит из входных данных в аналитической, графической или табличной форме. Затем разработана общая методика исследования, основные этапы которой заключаются в выборе критериев сравнительной эффективности СЭУ, собранные и обобщении исходных данных, часть которых подается в вероятно-определенной форме, разработке расчетного алгоритма и проведении расчетов с определением математического ожидания критериев. Заключительным этапом является анализ полученных результатов, формулирование теоретических выводов и разработка рекомендаций.

Далее в этом разделе обоснованные критерии. Критерия для определения взяты расходы топлива МОД на режиме полного хода судна (без ограничения скорости хода по безопасности мореплавания) ... B ...

Каждому значению будут отвечать определенные проектная скорость хода, параметры вспомогательного энергетического оборудования, расход топлива, стоимость и перевозоспроможнисть судна и тому подобное. Для определения критерием выступает приведен к началу эксплуатации судна прибыль, полученная в течение нормативного срока службы, который определяется как ... П ...

Измельчение приведенного прибыли на составляющие позволило показать критерий в таком виде ...

В конце второго раздела приведены структурные схемы укрупненных математических моделей для определения В и П, на которых указаны входные и выходные параметры и основные блоки ядра моделей.

Третий раздел включает в себя различные исходные данные для вычисления критериев. В нем приведены сведения, характеризующие условия эксплуатации ТР. Приведены основные маршруты для отечественных ТР и их длина. Показаны в графическом виде дифференциальные функции распределения высот волн для мягкого (с координатами 10 ° 30 ° и 30 ° 50 ° для Северной Атлантики), жесткого(45 ° 55 ° и 20 ° 40 °) и характерного (среднего) районов плавания. Приведены сведения о продолжительности ремонтов, стоянок и нормативный срок службы ТР.

Значительное внимание уделено изменению пропульсивних характеристик в результате коррозии и обрастания подводной части ТР. Отмечается существенное увеличение мощности, развиваемой ГД для поддержания эксплуатационной скорости хода по мере старения судна. Так, для ТР типа "50 лет СССР" при скорости 15 узлов для нового судна мощность составляет 5000, после четырех лет эксплуатации 6000, после восьми 6800 и после двенадцати 7150 кВт. Также приводятся сведения об изменении шероховатости корпуса судна, расхода топлива и пропульсивную мощность в зависимости от возраста судна и времени, прошедшего после доковання. Обобщение этих данных позволило получить стохастическую зависимость закону распределения нормированных значений падения скорости хода вследствие коррозии и обрастания корпуса ТР при ежегодном доковани течение срока службы (25 лет). Эта зависимость, наряду с другими данными, использована для моделирования степени нагрузки МОД на режимах полного хода.

Прочая информация собрана и обобщена по стоимостным показателям. Она приведена в виде удельных показателей на разные промежутки времени в период 1998 ... 2000 гг. И индексов изменения этих показателей с горизонтом прогнозирования до 2025 года. Эти данные представлены в вероятно-определенной форме: функциональные зависимости имеют вид поля возможных значений, а законы распределения этих нормированных на единичном отрезке значений показаны в виде дифференциальных функций. Это позволило использовать метод Монте-Карло при определении математического ожидания критерия. Полученные удельные показатели стоимости ТР, МОД, фрахтовых ставок, топлива и масел, содержание экипажа, ремонта по корпусной и механической частях судна, расходных материалов и т.

При получении обобщенных исходных данных для системных исследований СЭУ руководствовались основными принципами научно-технического прогнозирования: исим методом путем совмещения нагрузочной диаграммы и винтовых характеристик МОД.

Методом имитационного моделирования высот волн и различного воздействия обрастания и коррозии подводной части судна на изменение скорости движения соответствующими расчетами полученные законы распределения значений нагрузки ГД. Для ТР типа "Фрио Хелленик" они показаны на рис.1, где. Согласно этим законам определяются величины, и.

Для определения количества рейсов, совершенных судном за период без ограничений по безопасности мореплавания из-за слеммингу, разгона винтов и т.п., полученное уравнение ...

Далее в этом разделе разработана методика для определения приведенного дохода. Для вычислений приведенного прибыли, долл., Получено уравнение ...

Цена базового судна, долл., Из базовой СЭУ определяется следующим образом ...

Рис.1. Дифференциальная функция распределения нормированных значений степени нагрузки МОД для ТР типа "Фрио Хелленик":

мягкий район плавания ();

характерный район плавания ()

Для определения цены судна с альтернативной СЭУ полученные уравнения, учитывающие изменения

Загрузка...

Страницы: 1 2






Ещё Рефераты по вашей теме

Украинцы в польше: проблема сохранения этнонациональной идентичности как фактор УКРАИНСКИЙ-польских отношений - Автореферат
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ, ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И гистоструктуры ВНУТРЕННИХ ОРГАНОВ молодняка свиней при скармливании БОВИЛАКТУ - Автореферат
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ тренировочного процесса в пожарно-прикладному спорту В СПОРТСМЕНОВ ВЫСОКОЙ КВАЛИФИКАЦИИ - Автореферат
Формирования антикризисной систем управления предприятием (на примере радиотехнических предприятий Украины) - Автореферат
Формирование личности ученика профильного лицея в процессе обучения - Автореферат
Энергетическая безопасность как определяющий фактор экономической независимости Украины - Автореферат
МЕНЕДЖМЕНТ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ В УСЛОВИЯХ РЫНКА (аспекты формирования руководителя-предпринимателя) - Автореферат