Конспект лекций для студентов – заочников судостроительных специальностей.
Общесудовые системы. Конспект лекций.
Северодвинск ББК Лебедева Е.Г. Общесудовые системы. Конспект лекций для студентов – заочников судостроительных специальностей – Северодвинск: РИО Севмашвтуза, 2009-57с.
Ответственный редактор к.т.н., профессор, зав. кафедрой А.И.Лычаков
Учебно-методическое пособие предназначено для студентов– заочников судостроительных специальностей, изучающих курсы: «Общесудовые системы и устройства», а также при выполнении курсовых работ, связанных с гидравлическим расчетом судовых систем. Печатается по решению редакционно-издательского совета Севмашвтуза.
Севмашвтуз, 2009г. Оглавление. Введение.___________________________________ 5 Классификация.______________________________ 6 Глава 1. Трубопроводы и путевые соединения. 1.1.Условные проходы и давления._____________ 8 1.2.Трубы.__________________________________ 9 1.3.Путевые соединения.______________________ 11 1.4.Фасонные части.__________________________ 11 1.5.Арматура.________________________________ 12 1.6.Приводы арматуры.________________________ 13 1.7.Механизмы судовых систем.________________ 14 1.8.Контрольно – измерительные приборы и устройства.__________________________________ 14 Глава 2. Принципы проектирования. 2.1.Основные этапы проектирования.____________ 14 2.2.Принципы трассировки трубопроводов.______ 16 2.3.Маркировка._____________________________ 17 Глава 3. Трюмные и балластные системы. 3.1.Осушительная система.____________________ 19 3.2.Водоотливная система.____________________ 22 3.3.Перепускная система.____________________ 22 3.4.Балластные системы.______________________ 23 3.5.Дифферентная система.____________________ 25 3.6.Креновая система.________________________ 25
Глава 4. Системы пожаротушения. 4.1. Мероприятия по предотвращению пожаров.__ 26 4.2. Система водяного пожаротушения._________ 28 4.3.Система водяного орошения._______________ 30 4.4.Система водяных завес.___________________ 30 4.5.Систему водораспыления._________________ 30 4.6.Спринклерная система.___________________ 31 4.7.Система паротушения.___________________ 31 4.8.Система пенотушения.___________________ 32 4.9.Система объемного химического тушения._________________________________ 34 4.10.Система углекислотного тушения._____ 35 4.11.Система тушения инертными газами.____ 35 4.12.Система порошкового тушения.______ 36 4.13.Системы пожарной сигнализации._________ 36 Глава 5. Системы бытового водоснабжения. 5.1. Система питьевой воды.__________________ 38 5.2.Система мытьевой воды.__________________ 38 5.3.Система бытовой горячей воды.____________ 39 5.4.Система бытовой забортной воды.__________ 39 5.5.Сточные системы.________________________ 39 Глава 6. Системы микроклимата. 6.1.Системы отопления.______________________ 41 6.1.1.Система парового отопления._____________ 41 6.1.2.Система водяного отопления._____________ 43 6.1.3.Электрическое отопление судовых помещений._________________________________ 44 6.2.Система вентиляции.______________________ 44 6.3.Системы кондиционирования воздуха._______ 46 6.3.1.Система комфортного кондиционирования__ 46 6.3.2.Система технического кондиционирования__ 46 Глава 7. Специальные системы нефтеналивных судов. 7.1.Свойства нефтепродуктов.__________________ 50 7.2. Специальные системы нефтеналивных судов._ 52 7.2.1. Грузовая и зачистная системы.____________ 52 7.2.2.Газоотводная система.____________________ 53 7.2.3.Система мойки танков.___________________ 55 7.2.4.Система подогрева жидких грузов._________ 57 Список рекомендуемой литературы._____________ 59 Общесудовые системы. Введение. Эффективность работы морского транспорта зависит от многих факторов — объема грузопотока, степени механизации погрузочно-разгрузочных работ, мореходных качеств судов и степени их оснащенности средствами борьбы с пожарами и удаления из отсеков воды и влаги.
Большую роль в обеспечении безопасности плавания, условий обитаемости, сохранности грузов и оборудования играют трубопроводные устройства, получившие название судовых систем. Судовые системы представляют собой совокупность гидравлических и газодувных машин; трубопроводов, транспортирующих различные капельные жидкости и газы; арматуры; контрольно-измерительных приборов и приводов управления. Для снабжения судовых энергетических установок топливом, водой, маслом или воздухом предназначены особые трубопроводные устройства, получившие название судовых трубопроводов и входящие в состав СЭУ. Системы бывают как автоматически сложными или полуавтоматически работающими, так и простыми трубопроводными устройствами с ручным управлением. Степень автоматизации работы систем определяется их назначением, условиями эксплуатации и экономической целесообразностью. Основными элементами судовых систем являются: 1) трубы и гибкие шланги; 2) путевая арматура для соединения труб и шлангов, для присоединения труб к насосам, вентиляторам, цистернам; 3) фасонные части трубопроводов, используемые для разветвления трубопроводных сетей и прохода труб через настилы судовых перекрытий; 4) арматура для открывания или закрывания проходов труб при пуске, остановке или регулировании работы системы, а также арматура для выпуска сред из труб и приема этих сред из помещений или емкостей; 5) гидравлические и газодувные машины, в состав которых входят насосы, вентиляторы и компрессоры, нагнетающие рабочие среды; 6) приводы управления арматурой, машинами и аппаратами; 7) контрольно-измерительные и сигнальные приборы; 8) приборы и аппараты для тепловой и влажностной обработки сред систем, очистки этих сред от нежелательных газов, жидкостей и других примесей; 9) цистерны, баллоны, расходные баки и другие емкости; 10) подвески и кронштейны для крепления труб и арматуры; 11) компенсаторы удлинений и сжатий труб под воздействием температур окружающих сред, а также при изгибах судовых конструкций; 12) протекторы для защиты труб и арматуры от разрушающего действия электрохимической коррозии.
Классификация.
- по назначению. - по роду используемой среды. - по величине напора рабочей среды. - по участию в обеспечению живучести судна. - по степени автоматизации работы. Принята классификация по выполняемым ими функциям на судах: 1. Трюмно – балластные; 2. противопожарные; 3. Искусственного микроклимата; 4. санитарные; 5. сжатого воздуха; 6. специальные нефтеналивных судов. Каждую группа делится на подгруппы. Таблица 1. Классификация систем и вспомогательного оборудования.
Требования, предъявляемые к судовым системам.
- должны быть надежны в работе при всех условиях эксплуатации судна (крене, дифференте, качке); - для изготовления систем должны применяться стандартные и типовые унифицированные конструктивные элементы, причем число типоразмеров их по возможности должно быть минимальным; - объемы, занимаемые системами, и масса систем должны быть небольшими; - системы должны быть удобными в обслуживании и при ремонте; - расположение систем должно исключать возможность их механического повреждения при грузовых операциях; - механизмы и аппараты систем должны обладать достаточной экономичностью; - материалы, применяемые для изготовления систем, должны быть стойкими против коррозии и эрозии; - конструктивные элементы систем должны сочетаться с архитектурой обслуживаемых помещений; - работа систем должна исключать возможность загрязнения акватории водами, содержащими остатки нефтепродуктов и других вредных веществ; - запорно-регулирующая арматура должна быть установлена лишь в тех местах, где она действительно необходима; - трубопроводы систем должны иметь минимальное число изгибов и соединений. При проектировании и постройке систем судов руководствуются требованиями Правил Морского Регистра. Основным конструктивным материалом для изготовления труб остаются углеродистые стали, обладающие относительно высокими прочностными и технологическими свойствами. Для защиты от коррозии изнутри на них наносят защитное покрытие. Наибольшее распространение из покрытий получило цинкование. Важной задачей в области совершенствования судовых систем является повышение надежности трубопроводов. Основной причиной повреждений судовых трубопроводов является коррозионно-эрозионный износ материала труб и защитных покрытий. Этому способствуют относительно небольшая толщина стенок труб, высокие скорости движения воды в трубопроводах, малые радиусы погиба труб и резкие переходы сечений трубопроводов, сложность нанесения и контроля качества защитных покрытий, нарушение правил эксплуатации трубопроводов. В большинстве случаев повреждения трубопроводов обусловлены коррозионными явлениями общего и местного характера. Конструктивные элементы судовых систем.
Глава 1. Трубопроводы и путевые соединения. 1.1.Условные проходы и давления. Регламентированы государственным общероссийским стандартом – ГОСТ, в судостроении введен отраслевой стандарт – ОСТ. Для унификации размеров соединительных деталей трубопроводов, арматуры и фасонных частей служат критерии условного прохода и условного давления. Таблица 2. Условный проход – фактический внутренний диаметр прохода арматуры в мм.
Диапазон условных проходов пластмассовых труб и трубопроводных деталей значительно меньше; для винипластовых трубопроводов он находится в пределах Ду6—Ду150. Это объясняется, с одной стороны, ограниченным применением труб с проходом менее Ду6, а с другой — экономической нецелесообразностью винипластовых трубопроводов с условным проходом более Ду150. Для труб, основными параметрами которых являются величина наружного диаметра и толщина стенки, размер условного прохода может и не соответствовать их фактическому внутреннему диаметру. Стандартами и нормами в большинстве стран регламентируется наружный диаметр труб. При изменении толщин стенок в зависимости от применяемых давлений наружный диаметр труб остается постоянным, а внутренний — меняется. Такое решение несмотря на некоторые усложнения гидравлических расчетов является вполне целесообразным, так как это упрощает изготовление труб и делает возможным унификацию арматуры, соединительных частей и фасонных деталей трубопроводов. Условное давление – допустимое давление в трубе при постоянном условном значении температуры среды. Условное давление обозначается Ру с указанием величины давления в килограммах на сантиметр в квадрате, но размерность не проставляется; например, условное давление, равное 10 кг/см2, обозначают так: Ру10. Кроме того, для труб и трубопроводных деталей из углеродистой стали после цифры, указывающей величины условного давления, не проставляются никакие символы, обозначающие материал трубопровода. Если трубопроводные детали изготовлены из молибденовой или хромомолибденовой стали, после цифры, указывающей величину давления, ставится буква «м», например Ру 200м. Если изделие выполнено из чугуна, в символе величины условного давления проставляется буква «ч». Условные давления Ру в кг/см2: 1; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 40; 100; 200; 400. Давление, которое должна выдержать труба при гидравлических испытаниях, называется пробным. 1.2.Трубы. Физико – химические свойства рабочей среды системы (давление, температура, скорость движения, агрессивность, условия монтажа и эксплуатации), определяют выбор материала труб, их наружного диаметра, толщины стенок. В судовых системах наибольшее распространение имеют металлические трубы круглого поперечного сечения, однако используют также прямоугольные каналы и гибкие шланги. Для большинства систем трубы изготовляют из углеродистой стали; для этой цели применяют также медь, латунь, легированные стали, легкие сплавы, титан. В системах иногда наряду с металлическими находят применение биметаллические трубы и пластмассовые трубы. Гибкие шланги выполняют из эластичных материалов, прорезиненных льняных тканей; используют также гибкие шланги из металлических элементов, которые скрепляют так, чтобы обеспечить плотность не в ущерб гибкости. Прямоугольные каналы, в основном применяемые для систем вентиляции, воздушного отопления и кондиционирования воздуха, изготовляют из стали или легких сплавов. Из винипласта и полиэтилена преимущественно изготовляют водопроводные трубы. Таблица 3. Применяемые для труб материалы в зависимости от проводимой среды.
1.3.Путевые соединения. Бывают разъемные и неразъемные. Вид соединения зависит от расположения путевого соединения в системе, возможностей монтажа, осмотра и ремонта; рабочего давления, диаметра трубопровода и т.д. Разъемные соединения (фланцевые, муфтовые, штуцерные и дюрритовые, быстроразъемные) применяют в местах, где при эксплуатации системы и ее ремонте производят монтаж – демонтаж. Неразъемные соединения (сварные, паянные, клеенные) используют на труднодоступных при ремонте участках, не требующих ремонта при нормальной эксплуатации системы. 1.4.Фасонные части. Для присоединения ответвлений трубопроводов служат фасонные части: колена, тройники, крестовины и др. Их изготовляют сварными или литыми. Чтобы обеспечить водонепроницаемость судовых конструкций, в местах прохода через них труб устанавливают переборочные стаканы и приварыши. Типовые конструкции фасонных частей показаны на рисунке. Переборочный стакан (рис. 1, г) крепится к приварышу 2 средним фланцем 1, а для того чтобы концевой фланец 3 прошел через переборку, в ней делается отверстие диаметром несколько большим, чем его диаметр. С помощью приварыша не только крепят переборочные стаканы, но и непосредственно соединяют трубы и арматуру со стенками цистерн и других конструкций.
Рисунок 1. а- литое колено; б- литой тройник; в- сварной тройник; г- сварной переборочный стакан с приварышем. Кроме фасонных частей, в трубопроводах применяют компенсаторы, служащие для восприятия температурных удлинений или возможных смещений труб, вызываемых деформацией судовых конструкций. Компенсаторы, как самостоятельные детали, монтируют только в трубопроводах больших диаметров и длин. В большинстве же систем в качестве их используют изогнутые участки труб (самокомпенсаторы). К элементам судовых конструкций трубы крепятся с помощью подвесок и опор (кронштейнов) из полосовой или профильной стали, охватывающих одну или несколько близко расположенных труб. 1.5.Арматура. Чтобы каждая система на судне могла выполнять свои функции, на ее трубопроводах размещают арматуру, с помощью которой осуществляют пуск судовой системы в действие, включают и выключают отдельные участки трубопроводов, изменяют режим работы системы, регулируют давление среды, протекающей в трубопроводах, и т. п. Классификация арматуры может быть проведена по различным признакам. Наибольшее распространение получила классификация по назначению. - запорно-переключающая - клапаны, задвижки (клинкеты), краны, клапанные коробки (при помощи ее производят включения, отключения и переключения трубопроводов и механизмов); - предохранительная - предохранительные клапаны, приемные сетки, фильтры (для предотвращения повышения давления в трубопроводе сверх нормального); - арматура, пропускающая среду только в одном направлении — невозвратные и невозвратно-запорные клапаны, захлопки (когда требуется обеспечить движение среды только в одном направлении); - регулирующая - редукционные и дроссельные клапаны, манипуляторы (служит для регулирования направления течения или давления рабочей среды); ------------------ - специальная - кингстоны, пожарные рожки (краны), донные клинкеты и др. По способу изготовления арматура бывает литая, сварная и штампованная. Арматуру, судовых систем выполняют из чугуна, стали и цветных сплавов (бронзы различных марок, латуни). Для арматуры, работающей в морской воде, широко применяют алюминиево-марганцовистую бронзу марки АМц 9-2. Отдельные детали (тарелку, седло) стальной и чугунной арматуры целесообразно изготовлять из цветных сплавов. Используют пластмассовую арматуру, которая значительно легче металлической и может работать в агрессивных средах. В зависимости от типа соединений с трубами арматура разделяется на фланцевую, штуцерную, муфтовую и с присоединением под дюрит. 1.6.Приводы арматуры. Управление запорно-переключающей арматурой, находящейся в доступных местах, производится с помощью маховиков или рукояток, имеющихся на арматуре. Для управления арматурой, расположенной в недоступных местах, используется привод. Его монтируют в удобном для обслуживания месте. Приводы применяют и в тех случаях, когда пост управления арматурой находится от нее на значительном расстоянии (дистанционное управление). В связи со сказанным приводы управления арматурой делят на местные и дистанционные. Местные приводы обычно выполняют ручными, а дистанционные ручными или механизированными. Дистанционные приводы бывают валиковые, пневматические, гидравлические и электрические, а местные - валиковые. Приводы должны отвечать следующим основным требованиям: - обеспечивать контроль за открытием и закрытием арматуры; - исключать самопроизвольное открытие и закрытие арматуры; - допускать в случае необходимости использование резервных средств управления; - элементы приводов не должны нарушать непроницаемость судовых покрытий. 1.7.Механизмы судовых систем. Насосы, вентиляторы и компрессоры. (В данном курсе не рассматривается) 1.8.Контрольно – измерительные приборы и устройства. Для контроля за состоянием среды, протекающей по трубопроводам судовых систем, используют манометры, вакуумметры и термометры. На шкалах манометров и термометров красной чертой указываются наибольшие допустимые рабочие параметры. Количество жидкости в цистернах измеряют в основном измерительными трубами с метрштоками (измерительными рейками) и уровнемерами в виде указательных колонок и поплавковых указателей уровня. Уровнемеры применяют главным образом для измерения высоты уровня жидкости во вкладных цистернах, устанавливаемых или навешиваемых на фундаменты. Положение уровня жидкости в корпусных цистернах, являющихся неотъемлемой частью корпуса судна, преимущественно замеряют с помощью измерительных труб. Кроме типовых КИП и устройств в судовых системах применяют специальные приборы (газоанализаторы, психрометры).
Глава 2. Принципы проектирования. 2.1.Основные этапы проектирования. Проектирование судовых систем является составной частью процесса проектирования судна и включает следующие основные этапы: эскизное, техническое и рабочее проектирование. Согласно заданию в процессе эскизного проектирования в зависимости от назначения и типа судна; главных его размерений; типа главных двигателей; рода перевозимого груза и др., определяют перечень систем и их главные характеристики — тип и параметры механизмов, теплообменных аппаратов, трассы трубопроводов, места установки и способы управления арматурой и другими конструктивными элементами систем. На этом этапе намечают места установки гидравлических машин, аппаратов и основной арматуры, определяют места прокладки главных трасс трубопроводов, производят основные расчеты производительностей, диаметров магистралей, длительности перекачки сред, величин теплопотерь и теплопритоков; составляют весовую нагрузку судна по системам. В стадии технического проектирования, являющейся основной, уточняют принципиальные схемы, места установки оборудования, арматуры и способы управления. Выбирают материалы труб, арматуры, изоляционных покрытий, производят подсчет и заказывают материалы, готовые изделия, уточняют нагрузку по системам. Производят конструктивные, гидравлические и тепловые расчеты, разрабатывают принципиальную технологию изготовления, монтажа и сдачи систем заказчику. Составляют и утверждают спецификацию — основной договорный документ на постройку судовых систем, представляющий собой как бы развернутое тактико-техническое задание на проектирование судовых систем, уточняющий особенности отдельных систем, координирующий весь объем работ по проектированию, постройке и сдаче систем. На этом этапе составляют ведомости заказов всех материалов, арматуры, машин и приборов, планируют объем и необходимую последовательность работ по системам, а также контрагентские поставки, сроки разработки нового оборудования в соответствии с общим сроком постройки судна. План поставок существующего и разрабатываемого оборудования является одним из определяющих факторов для утверждения технического проекта. В период рабочего проектирования разрабатывают и выпускают рабочие и монтажные чертежи и документацию по монтажу, испытаниям и сдаче систем. На этом этапе составляются также инструкции по эксплуатации оборудования, его консервации и обслуживанию. Таким образом, в документацию технического и рабочего проекта по судовым системам входят: а) спецификация; б) программа швартовных и сдаточных испытаний; в) заказная документация на материалы и готовые изделия; г) рабочие чертежи деталей и отдельных узлов; д) монтажные чертежи систем в целом и по отдельным узлам и комплектам; е) записки по конструктивным, гидравлическим и тепловым расчетам; ж) технологическая документация; з) описания и инструкции по обслуживанию систем и т. п. В техническом проекте чертежи и схемы в зависимости от назначения и сложности конструкции систем изготовляют в масштабе 1: 200, 1: 100 и иногда 1: 50. В рабочем проекте монтажные чертежи выполняют в масштабе 1: 50, 1: 25, а иногда 1: 100 или 1: 10, и к ним прилагают описи труб и арматуры, ведомости комплектующих изделий. Детальные и сборочные чертежи иногда изготовляют в масштабах 1: 1, 1: 2,5 или 1: 5. Если необходимо в процессе постройки внести принципиальные исправления или изменить те или иные участки или детали систем, выпускают так называемые извещения, а незначительные изменения производят по эскизам. 2.2.Принципы трассировки трубопроводов. Устройство судовых систем и их расположение на судне зависят от назначения системы, количества и расположения обслуживающих его потребителей. Если судовая система обслуживает несколько потребителей, то ее выполняют в виде основного магистрального трубопровода, от которого ответвляются отростки к потребителям. Магистральный трубопровод обычно прокладывают по линейной или кольцевой схеме. Последняя обеспечивает большую живучесть, чем линейная, так как в случае повреждений в кольцевом трубопроводе система может функционировать по оставшейся разомкнутой части кольца. Однако магистральный трубопровод, проложенный по кольцевой схеме, несколько тяжелее 20—30 %), сложнее и дороже. В зависимости от распределения механизмов, обслуживающих ему, различают автономный, групповой и централизованный принцип устройства судовых систем (рис 2). При автономном трубопроводы и потребители каждого водонепроницаемого отсека обслуживаются самостоятельными механизмами. При групповом один механизм обслуживает потребителей нескольких водонепроницаемых отсеков. И, наконец, при централизованном принципе все потребители данной системы судна обслуживаются одним механизмом. Некоторые судовые системы, требующие высокой живучести, выполняют по комбинированному принципу: каждый отсек имеет автономную схему, но при выходе из строя насоса этот отсек может обслуживать насос соседнего отсека.
Рис 2. Схемы судовых систем, выполненных по автономному (а), групповому (б), централизованному (в) принципу. 1- насос; 2- приемник; 3- проходной невозвратно – запорный клапан; 4- проходной невозвратный клапан. Централизация расположения механизмов упрощает и удешевляет систему, но уменьшает ее живучесть. Именно поэтому предпочтение тому или другому принципу устройства данной системы отдается только после тщательного изучения особенностей ее эксплуатации и анализа ее роли в обеспечении безопасности плавания и живучести данного судна, а также требований экономии массы. 2.3.Маркировка. Чтобы смонтированные трубопроводы разных систем можно было легко отличить друг от друга и от трубопроводов ЭУ, их маркируют цветными кольцами(широкими - 50мм, узкими – 25мм) Таблица 4. Маркировка основных трубопроводов судовых систем.
Маркировкам основных трубопроводов ЭУ.
Глава 3. Трюмные и балластные системы. 3.1.Осушительная система. Предназначена для повседневного удаления воды, скапливающейся в нижних частях корпуса судна при нормальных условиях эксплуатации (подразумевается вода, проникающая внутрь через неплотности в соединениях корпуса или образующаяся в результате отпотевания деталей, а также забортная вода и атмосферные осадки, проникающие через иллюминаторы, люки и неплотности в донной арматуре и трубопроводах). С помощью осушительной системы откачивают также остатки воды, оставшейся в отсеке после работы водоотливной, балластной или пожарной систем. Осушительную систему предусматривают на всех судах независимо от их назначения и района плавания. Рисунок 3. Рис 3. Схема осушительной системы выполненная по централизованному принципу. 1- осушительный насос; 2 - коробка с невозвратно-запорными клапанами; 3 — приемный патрубок; 4 — грязевая коробка; 5,6 — коробки с невозвратно-запорными клапанами; 7 - сепаратор трюмных вод; 8 — клинкет; 9 — отливной невозвратно – запорный бортовой клапан; 10 — приемный отросток системы аварийного осушения; 11 — магистраль водяной пожарной системы; 12 - клапан запорный пусковой напорной воды эжектора; 13 - водо-водяной эжектор. Она состоит из всасывающего трубопровода, приемников и отливного трубопровода, снабженных невозвратными или невозвратно-запорными клапанами. Приемники имеют защитные сетки и устанавливаются в местах наиболее вероятного скопления воды; в сборных колодцах двойного дна по бортам, в льялах у кормовых переборок водонепроницаемых отсеков, а также в ДП на судах, имеющих уклон второго дна к ДП. На отростках осушительной системы в МКО и на магистральных трубопроводах устанавли
Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|