Page 17 | Разработка энергетической установка сухогрузного судна

К Судовой энергетической установке предъявляется целый ряд требований, которые должны учитываться в процессе её проектирования. Многие из предъявляемых требований взаимосвязаны. Часто одни требования противоречат другим. Преимущество новой конструкции в отношении одних параметров может приобретаться за счёт ухудшения других. В силу этих обстоятельств принятый вариант конструкции является обычно компромиссом между различными противоречивыми требованиями.

Таким образом, основной целью расчётов экономической эффективности проектируемой установки является, с одной стороны, их количественная и качественная оценка по сравнению с действующими установками аналогичного типа, а с другой стороны – отбор наилучших конструктивных вариантов при проектировании.

Рациональность создания и внедрения новой техники должна устанавливаться на основе технико-экономического анализа её в сравнении с вариантом, конкурирующим с рассматриваемым либо принятым в качестве базового.

В процессе проектирования судовой энергетической установки постоянно ведётся обоснование принимаемых технических решений. Это основное содержание процесса проектирования. Принимаемые решения должны быть технически допустимыми и оптимальными – лучшими из возможных по значению критерия оптимальности.

Судовая энергетическая установка - часть сложной технической системы - судна и в процессе её проектирования должен оптимизироваться объект верхнего иерархического уровня - судно. Для морских транспортных судов критерием оптимальности является критерий экономической эффективности, в качестве которого применяется норма прибыли - отношение ежегодной прибыли от эксплуатации судна П к капитальным вложениям в его создание Kс:

Годовой объем прибыли можно представить как разницу между доходами от эксплуатации судна Д и расходами на его функционирование Р:

Доходы от эксплуатации судна поступают в виде платы за перевозку грузов:

где Рг - грузоподъемность судна, т; Kгп - коэффициент технического использования грузоподъемности - средневзвешенный коэффициент загрузки судна; Lпл - величина линии, на которой эксплуатируется судно,мили; Fr - фрахтовая ставка, зависящая от вида перевозимого груза и бассейна эксплуатации судна, долл.за тонно-милю. В случае перевозки разнородных грузов необходимо осреднение этой величины; Zр - среднее число рейсов за год.

Расходы, связанные с эксплуатацией судна, разделяют на первоначальные, или единовременные, и текущие, или постоянные. Первые выступают в виде капитальных вложений - стоимости постройки или приобретения судна Кс. Годовые текущие расходы Ртек - сумма расходов на топливо Рт, смазочные и обтирочные материалы Рсм, амортизацию Ра, текущий ремонт Рр, снабжение Рсн, содержание экипажа Рэк, навигационные Рн и косвенные Ркос расходы:

Различия между капитальными и текущими расходами достаточно условны. Судовладелец, как правило, не имеет свободных денег и приобретает суда на капитал, взятый под проценты в банке. За пользование капиталом производятся ежегодные платежи:

где Но - норматив годовых отчислений за пользование капиталом, равный в общем случае учетной банковской ставке.

Таким образом, фактическими расходами на эксплуатацию судна являются так называемые "приведенные затраты" - сумма текущих расходов и платы за пользование капиталом, вложенным в постройку судна:

где Ен - прогноз учетной банковской ставки.

Глобальный критерий эффективности - норма прибыли рассчитанная по объекту верхнего иерархического уровня - судну, недостаточно чувствителен к изменениям состава и параметров СЭУ. Для обоснования технических решений по вспомогательному оборудованию и системам СЭУ предложено применение так называемых "согласованных" критериев эффективности. В качестве критерия эффективности выбираемого технического решения выступает приращение глобального критерия по сравнению с базовым вариантом, не включающим этого решения. Анализируется лишь небольшая часть СЭУ – объект, непосредственно включающий данное техническое решение ("объект проектирования"), что снижает массу погрешности и позволяет объективно выбрать лучшее решение, оптимизирующее судно.

Значение согласованного критерия складывается из приращения локального критерия по объекту проектирования и поправки на изменение его системно-важных параметров:

где Kr лок - локальный критерий экономической эффективности - приведенные затраты по объекту проектирования; dKr гл/dPi - частные производные от глобального критерия критерия эффективности на изменение системно-важных параметров объекта проектирования. Частные производные могут приниматься по данным базового варианта.; Pi - конечные приращения системно-важных параметров.

Для расчета составляющих критериев экономической эффективности при оптимизации технических решений по СЭУ требуется определение следующих экономических и технических показателей судна, СЭУ и энергетического оборудования:

первоначальной стоимости судна, судовой энергетической установки, главных двигателей, генераторов судовой электростанции и вспомогательной котельной установки, вспомогательного оборудования энергетических систем и трубопроводов;
годовых текущих расходов по судну в целом и по объектам проектирования - оборудованию СЭУ, сборкам оборудования, трубопроводам и системам СЭУ;
дохода от эксплуатации судна;
системно-важных параметров объектов проектирования;
поправок к критерию эффективности на изменение системно-важных параметров.

Было бы неправильно считать, что используя рассмотренные выше основные показатели, во всех случаях можно судить об уровне экономичности новой конструкции. Применение одних только основных показателей может оказаться недостаточным, поскольку они не всегда обеспечивают необходимую полноту и объективность результатов анализа. Чтобы выявить и учесть влияние разных факторов на уровень эффективности, надо применять, когда это необходимо, также дополнительные показатели.

В качестве дополнительных при экономическом анализе используются следующие показатели:

трудоёмкость изготовления;
материалоёмкость;
длительность производственного цикла изготовления;
фондоотдача;
уровень производительности труда персонала, обслуживающего СЭУ;
удельные затраты труда, сырья и материалов.

Важное место в числе дополнительных показателей экономичности энергетической установки отводится материалоёмкости и трудоёмкости. Эти показатели наиболее широко используются при экономическом анализе и являются базой при определении себестоимости изготовления.

Экономический анализ позволяет дать обобщённую оценку конструкции и перейти от оценки отдельных технических параметров к оценке совокупности качеств конструкции в целом. При сопоставлении полученных результатов с предельно допустимым количеством издержек выбираются наиболее эффективные варианты.

1. Технико-экономическое обоснование проекта.

Варианты:

Главный двигатель 8L20 фирмы WARTSILA.

8 цилиндров.

Мощность 1440 кВт.

Длина 3,776 м.

Главный двигатель 8М20 фирмы МАК.

8 цилиндров.

Мощность 1520 кВт.

Длина 4,43 м.

Потребление топлива на номинальном режиме двигателя 8L20:

ВГД8L20 = n * (be * Ne ) = 2 * (0,192 * 1440) = 552,96 кг/ч.

Потребление топлива на номинальном режиме двигателя 8М20:

ВГД8М20 = n * (be * Ne ) = 2 * (0,193 * 1520) = 586,72 кг/ч.

Расход топлива за рейс при выборе в качестве главного двигателя 8М20.

1. Продолжительность эксплуатации СЭУ за рейс:

Время эксплуатации СЭУ на ходовом режиме.

где: ku – коэффициент сопротивления движению судна.

ku = 0,85.

L – дальность плавания.

L = 5000 миль.

us – скорость судна.

us = 12 узлов.

ч.

Время эксплуатации СЭУ на режиме маневрирования.

ч.

Время эксплуатации СЭУ на режиме стоянка.

ч.

а) время эксплуатации СЭУ на режиме стоянка с грузовыми операциями.

ч.

б) Время эксплуатации СЭУ на режиме стоянка без грузовых операций.

ч.

Суммарная продолжительность эксплуатации СЭУ за рейс

2. Суммарный расход топлива за рейс:

где: Gх – расход топлива на ходовом режиме.

Gст. – расход топлива на стоянке.

где: GДГ – расход топлива дизель – генераторами.

кг/ч.

GВК – расход топлива вспомогательным котлом.

т.

GДГ.х – расход топлива дизель – генераторами на ходу.

т.

3. Расход легкого топлива.

Составляет 15 20 % от расхода тяжёлого топлива.

т.

Расход топлива за рейс при выборе в качестве главного двигателя 8L20.