4.1.1. Состояние и перспективы развития судовых дизелей
Главным критерием при выборе типа ГД являются эксплуатационные затраты,
которые состоят из расходов на топливо и ремонтные работы. Отсюда
вытекают основные требования к судовому двигателю — уменьшение
удельного; расхода топлива и возможность использования дешевых сортов
топлив, высокая надежность и большая продолжительность периодов между
моточистками (12 ... 15 тыс. ч) [29,
36, 37]. За последнее десятилетие расходы на топливо увеличились в 4 ...
5 раз и составляет более 25 % общей стоимости эксплуатации судов.
Относительная доля МОД как наиболее экономичных и приспособленных для
работы на тяжелых сортах топлив в суммарной мощности всех СЭУ судов
дедвейтом более 2000 т, построенных за период 1972—1982 гг., выросла с
50 до 74,45 %. Например, из 1111 судов, построенных в мире в 1982 г., на
684 было установлено 690 МОД общей мощностью 5,9 млн кВт.
По выпуску дизелей всех типов, установленных в качестве ГД на судах
дедвейтом 2000 т и более, в период 1976—1980 гг. первые пять мест
занимали компании „Зульцер” (Швейцария), Б и В (Дания), МАН (ФРГ), „Пилстик”
(Франция), „Мицубиси” (Япония). Около 90 % судовых МОД, построенных в
указанный период приходилось на долю фирмы „Зульцер”, Б и В и МАН, а
около 30 % выпуска СОД и ВОД — на долю компаний ,,Пилстик” и МАН (ФРГ).
Ведущим производителем МОД долгое время являлась фирма „Зульцер”. Однако
начиная с 1981 г., лидирующее положение по выпуску всех типов дизелей
занимает объединение МАН—Б и В. Резко уменьшилось производство СОД и ВОД
фирмой „Пилстик”. В табл. 4.1 указаны основные поставщики мирового
дизелестроения.
Основные направления современного развития двигателестроения — повышение
экономичности, агрегатной мощности, ресурса и надежности, снижение
трудовых затрат на обслуживание в процессе эксплуатации и удельной
металлоемкости.
Главное в развитии современных конструкций судовых дизелей — это
повышение топливной экономичности за счет увеличения пропуль-сивного
коэффициента движительного комплекса, повышения максимального давления
цикла и давления впрыска топлива, улучшения газораспределения,
применения наддува, утилизации тепла отработавших газов и охлаждающей
воды.
У потребителей за последние годы возрос спрос на
МОД с малым числом цилиндров, что объясняется следующими причинами.
Появление винтов с большим диаметром и оптимальной частотой вращения (50
... 100 мин'1) открыло новые возможности повышения про-пульсивного
коэффициента, обусловив создание длинноходовых МОД. Фирма Б и В,
увеличив ход поршня на судовом двигателе типа LGF на 22 % и снизив таким
образом частоту вращения на 18 %, добилась повышения пропульсивного
коэффициента на 5 %.
По данным фирмы „Зульцер” и объединения МАН-Б и В „сверхдлин-ноходовые”
(s/d = 2,5 ... 3) МОД должны обеспечить 10-кратное снижение расхода
топлива. Фирме Б и В удалось достигнуть в двигателе 6L90GB удельного
расхода топлива ge =167 г/ (кВт-ч), что соответствует термическому КПД
50,7 %.
Уменьшение числа цилиндров примерно пропорционально снижает расходы на
обслуживание двигателя (на ремонт и запчасти). При более коротком и
высоком двигателе рациональнее используется объем судна. Фирмы МАН—Б и В
и „Зульцер” разработали новые серии МОД с минимальным числом цилиндров,
равным четырем.
Некоторые верфи в 1981—1982 гг. в целях повышения пропульсивного
коэффициента построили несколько судов с малооборотными ДРА. Например,
японской компанией „Мицубиси” на судне было установлено
два МОД мощностью по 14 ООО кВт (и = 145 об/мин),
обеспечивающих частоту вращения винта 57 об/мин, а шведской верфью „Удевилла”
на танкере было установлено два СОД по 6600 кВт (и = 150 об/мин),
частота вращения винта 55 об/мин.
Замена однорядного дизеля двумя или двухрядными позволяет отключить один
из них при необходимости уменьшения потребной мощности и добиться
значительной экономии топлива. Таким образом фирма „Хитачи” при
сохранении скорости судна добилась экономии топлива 3200 т в год.
Стремление к использованию дешевых мазутов привело к созданию
малоразмерных МОД с диаметром цилиндров 350 ... 400 мм и частотой
вращения около 200 об/мин.
Характерным для развития МОД всех фирм является применение прямоточной
продувки с одним клапаном и одноступенчатого изобарного наддува со
вспомогательными воздуходувками для пуска и работы дизеля на малых
нагрузках.
СОД по сравнению с МОД при использовании в качестве ГД при одинаковой
мощности имеют следующие преимущества: меньшую удельную массу и
габариты, особенно по высоте; возможность ремонта одного из ГД без
вывода судна из эксплуатации и улучшение условий ремонта из-за меньшей
массы деталей; возможность привода электрогенератора от ГД в целях
уменьшения числа стояночных генераторов. Основными недостатками СОД
являются необходимость использования топлива повышенного качества,
повышенный расход масла, сложность конструкции из-за наличия редукторов
и муфт.
СОД целесообразно применять в СЭУ тех судов, при эксплуатации которых
требуется перераспределение мощности ГД между пропульсив-ным комплексом
и потребителями электроэнергии. К таким судам относятся добывающие суда
промыслового флота и суда служебно-вспомога-тельного назначения, имеющие
энергоемкое оборудование (промысловые механизмы, холодильное и
технологическое оборудование, насосы, краны и т. п.). СЭУ компонуются в
виде ДРА с отбором мощности на валогене-ратор и механизмы.
Наибольшее применение СОД в качестве ГД получили на промысловых и речных
судах.
4 - четырехтактный, Д — двухтактный, ДЦ -
двухтактный двойного действия, Р — реверсивный, С — судовой (с
реверсивной муфтой), П — с ре-дукторной передачей, К — крейцкопфный, Н —
с наддувом. Цифры впереди букв обозначают число цилиндров, после букв —
диаметр цилиндра и ход поршня в сантиметрах. Некоторые двигатели
отечественного производства, кроме стандартного, имеют условное
заводское обозначение.
В системе СЭВ цифры впереди и после сочетаний букв имеют такое же
значение, но цифра, стоящая после дефиса, обозначает модификацию. Буквы
имеют следующие значения: Д - двухтактный (четырехтактные двигатели
обозначения не имеют), Т — с газотурбинным наддувом, Р — реверсивный, РП
— с реверсивной передачей, К — крейцкопфный.
Например, изготовленный в СССР шестицилиндровый, четырехтактный,
реверсивный двигатель с газотурбинным наддувом, с диаметром цилиндра 36
см и ходом поршня 45 см, второй модификации имеет обозначение
6ТР-36/45-2 (СССР).
В марках четырехтактных дизелей ЧССР приняты латинские буквенные
обозначения: L - судовой (нереверсивный), Р — реверсивный, А, В, С - ряд
(тип) дизеля. Цифры после букв обозначают: степень наддува (1 — низкий,
2, 3 - средний, 4 - высокий); первая цифра в обозначении указывает число
цилиндров, последующие цифры — диаметр цилиндра в миллиметрах.
Например, марка дизеля 6L275A21 означает: шестицилиндровый с
диаметром цилиндра 275 мм, типа А, с наддувом второй степени, судовой.
Буквенные обозначения двигателей производства ГДР следующие: D - дизель;
V - реверсивный; Z - двухтактный; К, N - с малым и средним отношением
хода поршня к диаметру цилиндра; А — с надцувом;
5 — вертикальный; R — рядный; W — охлаждаемый водой.
Зарубежные фирмы не имеют стандартов на маркировку двигателей и
производят ее по своему усмотрению (табл. 4.2).
На промысловых (добывающих) судах флота рыбной промышленности в качестве
ГД эксплуатируются в основном СОД, на транспортных — МОД отечественного
и иностранного производства. В количественном отношении из общего парка
дизелей 76 % составляют ВОД и СОД. Марки и параметры наиболее
распространенных на промысловых судах дизелей указаны в табл. 4.3.