автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Совершенствование энергосберегающих систем малооборотных дизелей на основе параметрической и схемной оптимизации и исследования статических характеристик

На правах рукописи

Седельников Геннадий Дмитриевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ СИСТЕМ МАЛООБОРОТНЫХ ДИЗЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ И СХЕМНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ И ИССЛЕДОВАНИЯ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

Специальность 05.04.02 «Тепловые двигатели»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Хабаровск-2004

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Комсомольский-на-Амуре

государственный технический университет».

Научный консультант доктор технических наук, профессор

Лашко Василий Александрович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Защита состоится « 30 » сентября 2004 г. в 15-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.294.01 при Хабаровском государственном техническом университете по адресу: 680035, г. Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 136, ауд. 315 л.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Хабаровского государственного технического университета.

Автореферат разослан « 18 » мая 2004 г.

Иващенко Николай Антонович;

доктор технических наук, профессор Самсонов Анатолий Иванович;

доктор технических наук, профессор Соболенко Анатолий Николаевич.

Ведущая организация

ОАО «Амурский судостроительный завод».

Ученый секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время основными двигателями судов морского транспортного флота являются малооборотные дизели (МОД) ведущих дизелестроительных фирм и их лицензиатов. Это обусловлено высокими КПД» таких двигателей, а также широкими диапазонами мощностей и частот вращения, способными удовлетворить требования большинства заказчиков и судовладельцев. Так, фирма MAN B&W выпускает 25 моделей МОД которые в целом могут обеспечить номинальную мощность от 1100 до 68640 кВт и номинальную частоту вращения от 57 до 250 мин -1.

Однако применение современных МОД вызывает проблему обеспечения потребностей ходового режима судна в тепловой и электрической энергии за счет вторичных энергоресурсов, т.е. без дополнительных затрат топлива. Уменьшение теплоты отработавших газов МОД до 27-29 % (от теплоты сгорания топлива) и их температуры до 235 -270 °С делает малопригодными, традиционные системы глубокой утилизации. Комплексные системы, использующие теплоту отработавших газов, наддувочного воздуха и пресной воды, охлаждающей втулки цилиндров МОД, повышают теплоиспользование в дизельной установке, но и значительно её усложняют, Это связано с применением более крупных и дорогих утилизационных котлов, паровых турбин, дополнительного теплообменного оборудования и необходимости их оснащения разветвленными системами автоматики.

В качестве альтернативы традиционным и комплексным системам могут рассматриваться валогенераторные, турбокомпаундные и комбинированные (валогенератор турбокомпаунд) системы,

производство которых освоено зарубежными фирмами.

Многообразие вариантов использования вторичных энергоресурсов главных двигателей и способов выработки тепловой и электрической энергии на судах не позволяет заранее утверждать, какой из них будет лучшим в тех или иных условиях. Поэтому выбор для конкретного судна наиболее целесообразного варианта энергосберегающей системы и ее параметров является актуальным и относится к классу оптимизационных проектировочных задач.

Морские транспортные суда эксплуатируются в различных климатических зонах и часто, с целью экономии топлива, на экономических ходах с соответственно низкими коэффициентами использования мощности главного двигателя. По данным ЦНИИ МФ эти коэффициенты для танкеров и сухогрузов составляют 57 - 82 %. Поэтому реальные эксплуатационные режимы судовых дизелей являются долевыми.

Изменение условий эксплуатации отражается < на экономичности двигателя и потенциале его вторичных энергоресурсов, уровне тепло- и

электропотребления на судне и, следовательно, на параметрах и характеристиках энергосберегающих систем. При этом оборудование таких систем будет работать на нерасчетных режимах с соответствующим изменением эффективности и надежности. Это положение требует комплексного исследования статических характеристик утилизационных систем. Поэтому задача поддержания работоспособности и эффективности систем утилизации теплоты на долевых режимах работы МОД и при изменении параметров окружающей среды является актуальной.

Объектом исследования являются системы использования вторичных энергоресурсов современных МОД для обеспечения энергией судовых потребителей.

Предметом исследования являются методы совершенствования проектирования и эксплуатации энергосберегающих систем современных МОД.

Цель и задачи работы. Цель диссертационной работы - повышение эффективности энергосберегающих систем МОД на основе параметрической и схемной оптимизации и исследования статических характеристик при изменении внешних условий эксплуатации.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

— анализ параметров и характеристик современных МОД для количественной и качественной оценки их вторичных энергоресурсов на номинальном и долевых режимах работы;

— формирование обобщенной схемы утилизации вторичных энергоресурсов МОД, пригодной для моделирования различных вариантов энергосберегающих систем и способов выработки тепловой и электрической энергии на судне;

— определение уровня сложности математических моделей, выбор комплекса оптимизируемых параметров, целевой функции и метода оптимизации;

— разработка математических моделей, алгоритмов и программ, адекватно описывающих реальные процессы в основном утилизационном оборудовании судовых МОД и приспособленных для решения оптимизационных проектировочных и эксплуатационных (поверочных) задач различных энергосберегающих систем;

— выявление термодинамической и технико-экономической эффективности использования • вторичных энергоресурсов современных МОД (теплоты отработавших газов, наддувочного воздуха, пресной охлаждающей воды) для обеспечения энергией судовых потребителей;

— получение статических характеристик основного утилизационного оборудования и анализ его эффективности и работоспособности в представительном диапазоне режимов работы МОД и при изменении параметров окружающей среды;

— разработка рекомендаций для проектирования и эксплуатации судовых утилизационных установок с целью повышения их эффективности и надежности.

Методологической основой исследования являются системный подход, аппарат теории графов и нелинейного программирования, методы математического моделирования теплоэнергетических объектов, разработанные в Сибирском энергетическом институте СО Академии наук. Базой для исследования послужили также работы по математическому моделированию и оптимизации в области судовой энергетики, проводимые в 7090-х годах в Ленинградском кораблестроительном институте, участником ряда которых был автор данной диссертационной работы.

Научная новизна состоит в том, что:

— впервые разработан комплексный подход, объединяющий параметрическую и схемную оптимизацию с анализом статических характеристик утилизационного оборудования современных МОД;

— в отличие от известных методов расчета и сравнения эффективности систем утилизации вторичных энергоресурсов судовых дизелей в данной диссертации предложено использование аппарата теории графов и нелинейного программирования, позволяющих определять уровень сложности математических моделей, количество и перечень независимых переменных, оптимальную последовательность расчета тепловых схем, сравнивать эффективность методов нелинейного программирования и вариантов утилизационных систем в оптимальном исполнении;

— установлен характер изменения оптимальных параметров и технико-экономической эффективности энергосберегающих систем для МОД различного типа и мощности, а также в зависимости от условий постройки судна и вида топлива дизельгенераторов;

— выявлены особенности и получены общие закономерности влияния режимной мощности МОД и условий окружающей среды на эксплуатационные параметры и характеристики основного утилизационного оборудования;

— определена сравнительная эффективность и надежность энергосберегающих систем на нерасчетных режимах.

Достоверность и обоснованность результатов достигается комплексным использованием известных, проверенных практикой методов исследования: принципов системного подхода, элементов теории графов, методов математического моделирования и нелинейного программирования; разработкой математических моделей на основе фундаментальных законов и уравнений термодинамики, газодинамики, теплообмена и с учетом рекомендаций общепринятых, в частности, нормативных методов расчета; использованием в качестве исходной информации проектных и экспериментальных данных ведущих зарубежных и российских фирм - производителей МОД и энергетического оборудования; согласованием разработанных

математических моделей по расчету утилизационного оборудования с опытом его проектирования; сопоставлением расчетных данных с результатами теплотехнических испытаний утилизационного оборудования МОД.

На защиту выносятся:

— методика оптимизации параметров и оценки эффективности энергосберегающих систем современных МОД;

-математические модели, алгоритмы и программы по проведению проектировочных и поверочных расчетов утилизационного оборудования судовых дизелей различного класса и назначения;

— результаты численного эксперимента по выбору метода нелинейного программирования;

— оптимальные значения параметров и сравнительная эффективность дизельгенераторных, турбогенераторных, комплексных, валогенераторных и комбинированных энергосберегающих систем МОД морских транспортных судов;

— статические характеристики блоков утилизационного котла, турбогенератора, воздухоохладителя, контура пресной охлаждающей воды и систем утилизации теплоты МОД в целом;

-результаты сравнения эффективности и работоспособности различных энергосберегающих систем в широком диапазоне режимов МОД и при эксплуатации судна в различных климатических зонах.

Практическая ценность и реализация работы. Результаты исследований доведены до практического применения в виде методик, алгоритмов, пакетов программ и технических рекомендаций. Это позволяет их использовать при проектировании и прогнозировании характеристик основного оборудования различных энергосберегающих систем МОД в реальных условиях эксплуатации.

В результате выполненных исследований получены новые знания для повышения обоснованности и экономической эффективности проектных решений по утилизационным системам МОД и обеспечения их надежной работы на нерасчетных режимах.

Разработанные математические модели и программы внедрены в конструкторском отделе ОАО «Амурский судостроительный завод», используются в учебном процессе профилирующих кафедр СПбГМТУ, ДВГТУ, Дальрыбвтуза, ХГТУ, КнАГТУ; программа оптимизации параметров включена в пакет прикладных программ ЦНИДИ.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на международных, всесоюзных и отраслевых научно-технических конференциях и симпозиумах:

Отраслевой НТК «Вопросы повышения надежности и эффективности СЭУ» (Владивосток, 1985 г.); Всесоюзной НТК «Газотурбинные и комбинированные установки» (Москва, 1987 г.); Национальной конферен-

ции по энергетике с международным участием (Бухарест, 1988 г.); Всесоюзной НТК «Актуальные проблемы технического прогресса судовых турбинных установок» (Ленинград, 1989 г.); Всесоюзной НТК «Актуальные проблемы развития двигателей внутреннего сгорания и дизельных установок» (Ленинград, 1990 г.); Fourth International Symposium «Ships Reliability and Producibility' 91» (Varna, 1991); Международной НТК «Наукоемкие технологии и проблемы их внедрения на машиностроительных и металлургических предприятиях Дальнего Востока» (Комсомольск-на-Амуре, 1994 г.); Международной НТК «Проблемы механики сплошных сред» (Комсомольск-на-Амуре, 1997 г.); Международном научно-техническом симпозиуме «Научное и научно-техническое обеспечение экономического и социального развития Дальневосточного региона» (Комсомольск-на-Амуре, 1998 г.); Международной конференции «Проблемы прочности и эксплуатационной надежности судов» (Владивосток, 1999 г.); Юбилейной НТК, посвященной 70-летию кафедры судовых ДВС и дизельных установок СПбТМГУ «Двигатели внутреннего сгорания двадцать первого века» (Санкт-Петербург, 2000 г.); Региональном семинаре при кафедре ДВС ХГТУ (Хабаровск, 2000 г.); Международной НТК «Актуальные проблемы создания и эксплуатации комбинированных двигателей внутреннего сгорания» (Хабаровск, 2002 г.).

Диссертационная работа также заслушана и обсуждена на факультете корабельной энергетики и автоматики СПбГМТУ (Санкт-Петербург, 2000 г.), кафедре ДВС ХГТУ (Хабаровск, 2002 г.), кафедре судовых энергетических установок КнАГТУ (Комсомольск-на-Амуре, 2004 г.), где были получены положительные заключения.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 34 печатные работы, в том числе одна монография и два авторских свидетельства на изобретения. Результаты исследований представлены также в 5 тезисах докладов на международных и всесоюзных конференциях и в 8 отчетах по хоздоговорным и госбюджетным НИР.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, библиографического списка (203 наименования) и приложений. Основное содержание изложено на 336 страницах и включает 91 рисунок и 28 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулированы цель, объект и направления исследований, а также основные положения и результаты, выносимые на защиту.

В первой главе рассматриваются современные МОД ведущих дизеле-строительных фирм, анализируются вторичные энергоресурсы МОД и способы их использования для обеспечения энергией судовых потребителей.

В настоящее время МОД собственных конструкций выпускают три фирмы: MANB&W (Германия-Дания), Sulzer (в составе международной группы Wartsila NSD) и Mitsubishi (Япония). В работе приводятся мощно-стные поля, параметры и характеристики всех современных МОД, в том числе отечественных, выпускаемых ОАО «БМЗ-Дизель» по лицензии фирмы MAN B&W. Наиболее значительными достижениями в этом классе дизелей являются: повышение среднего эффективного давления до 1,95 МПа и отношения хода поршня к диаметру цилиндра до 4,2; расширение диапазона цилиндровых (400 - 5720 кВт) и агрегатных (1100 - 68640 кВт) мощностей; снижение номинальной частоты вращения до 54 мин"1, удельного расхода топлива до 155 г/кВт-ч, температуры отработавших газов до 235 °С; создание «компактных» конструкций МОД (серия МС-С) и др. Успешная эволюция МОД позволяет сохранять им лидирующие позиции на морском транспортном флоте.

Количественный и качественный анализ вторичных энергоресурсов современных МОД (табл.1) показывает, что для них характерно как снижение общего уровня потерь, так и перераспределение статей энергетического и эксергетического балансов. В основном это явилось следствием снижения температуры отработавших газов на 80 - 100 °С и повышения температуры воздуха после турбокомпрессора на 40 - 50 °С по сравнению с двигателями предыдущих поколений (L-GFCA, RND-M и др.). В таких условиях традиционные принципы и системы утилизации теплоты становятся малоэффективными.

Таблица 1

Основные составляющие энергетического и эксергетического балансов современных МОД фирмы MAN B&W (т. L|, номинальный режим, стандартные условия ISO)

Тип двигателя Полезная энергия и эксергия,% Отводимая энергия и эксергия, % Внутренние потери эксергии, %

с отработавшими газами с охлаждением воздуха с охлаждением цилиндров с охлаждением масла

К-МС, L-MC, S-MC энергия 47,0950,47 27,1029,97 12,5813,62 5,727,29 3,045,41 —

эксергия 47,0950,47 7,178,54 2,452,63 0,780,99 0ДЗ-0,44 38,39 — 41,27

к-мс-с, L-MC-C, S-MC-C энергия 48,4450,47 27,6229,38 12,9713,89 5,27-6,36 2,993,42 -

эксергия 48,4450,47 7,147,81 2,542,68 0,730,86 0,220,26 38,41 -40,04

Температурный уровень, °С - 235-270 150-165 -80 53-57 -

Совершенствованию традиционных систем утилизации и их оборудования посвящены работы В.М.' Селиверстова, И.Г. Беляева, Ф.М. Елист-ратова, В.А. Аверина, А.Г. Колесниченко, АЛ. Нагибина, А.С. Хряпченко-ва, В.Д. Левенберга, A.M. Аксельбанда, Л.П. Седакова, А. Дереповского,

В. Омельницкого, Н.П. Сытова, В.М. Ванурина, Я.Н. Вольфензона, А.Ю. Смольника, 3. Алексиева, П. Еленчева, R. Broszeit, О. Geisles и других.

Рассмотрение этих работ позволило выделить ряд предложений по снижению электропотребления на судах, более рациональному проектированию и эксплуатации турбогенераторных систем утилизации и, следовательно, по расширению их возможного применения на судах.

Анализ эксергетических потерь МОД (табл.1) показывает, что эксер-гия отработавших газов, несмотря на снижение, остается наибольшей и, следовательно, более пригодной для получения электрической энергии. Работоспособность других вторичных энергоресурсов значительно ниже, поэтому их можно направить на тепловые потребители на судне. Совместное энергетическое и теплофикационное использование вторичных энергоресурсов МОД нашло отражение в комплексных системах утилизации.

Одно из первых предложений по совместному использованию теплоты отработавших газов, наддувочного воздуха и пресной охлаждающей воды МОД было сделано фирмой Hitachi. Развитие комплексные системы получили в разработках фирм MAN B&W, Sulzer, Mitsui, Mitsubishi. Эффективность таких систем, выбор их рационального состава и параметров рассмотрены в работах В.В. Маслова, Ф.М. Елистратова, М.К. Овсянникова, В.А. Петухова, B.C. Данилова, Г.Ф. Никулина, А.Г. Курзона, В.А Йор-данова, П.М. Видуцкого, Г.Х. Баракана, М.И. Калининой, А.М. Григорьева и других. Обзор работ по комплексным системам дает понимание принципов их формирования, необходимости учета взаимного влияния оборудования различных утилизационных контуров друг на друга и пр.

Альтернативой традиционным и комплексным турбогенераторным установкам являются валогенераторные, турбокомпаундные и комбинированные (валогенератор-турбокомпаунд) системы. Результаты исследования таких систем представлены в работах Г.Х. Баракана, М.И. Калининой, Л.П. Седакова, Г.В. Горбачева, О.Г. Красовского, Б.М. Гончара, D. Brown, М. Вппег, N. Mikulicic, P. Baumgartner, A. Streuli, A. Schmidt, E. John, R. Kummrow и других. Лидерами по производству и совершенствованию таких систем являются фирмы MAN B&W, Renk Tacke, Brown Boweri, Sulzer, Sulzer-SLM. В частности, только фирма MAN B&W предлагает для МОД 14 вариантов валогенераторных систем.

Снижение элекгропотребления на судах, повышение температурного потенциала вторичных энергоресурсов двигателей и эффективности утилизационных циклов может дать применение теплоиспользующих холодильных машин, тепловых насосов и органических теплоносителей. Исследованию таких энергосберегающих систем посвящены работы В.М. Селиверстова, Ю.В. Захарова, В.Г. Кривова, СА Синатова, С.Д. Гу-лина, А.А. Полякова, Е.И. Литовского, Ю.В. Пустовалова, И.И. Костылева, Д.В. Коняева, A.M. Гуревича, И.К. Дементьева, В.И. Зинина, Т. Ozano, Т. Sushima, Y. Kawamoto, J. Smith, H. Welle, S. Ohasi, T. Sudsuki, а также

разработки фирм Kawasaki, Mitsui, Thermo Electron, Wiesloch и других.

Анализ опубликованных работ показывает, что в области использования вторичных энергоресурсов дизельных двигателей проделана значительная научно-исследовательская и практическая работа. Большинство исследований выполнено для МОД предыдущих поколений, когда системы утилизации давали значительную экономию топлива и могли обеспечить энергией все судовые потребности на основных ходовых режимах. Для современных МОД эта проблема, а также вопросы определения и выбора наилучшего варианта энергосберегающей системы остаются открытыми.

Практически отсутствуют публикации по оптимизации параметров и схем утилизационных систем в комплексной постановке. Часто их эффективность оценивается по термодинамическим критериям, т.е. без учета усложнения и удорожания установок. Сравнение систем утилизации и способов выработки тепловой и электрической энергии проводится не в лучших вариантах их исполнения. Не изучены вопросы работоспособности и эффективности различных систем утилизации на долевых режимах МОД и при эксплуатации судов в различных климатических зонах.

По результатам обзора опубликованных работ предложена классификация энергосберегающих систем (рис.1), определены основные направления и задачи исследования.

Рис. 1. Классификация энергосберегающих систем дизельных двигателей:

УК - утилизационный котел; УГТ - утилизационная газовая турбина; ОУ - опреснительная установка; НП - низкопотенциальные потребители теплоты; ПВ - подогреватели питательной воды УК; ТН - тепловые насосы; ХМ - холодильные машины; ПЭХМ, АХМ, ТКХМ - пароэжекторные, абсорбционные и турбокомпрессорные холодильные машины; КТН, АТН - компрессорные и абсорбционные тепловые насосы; НОТ, ВОТ - низкокипяшие и высокотемпературные органические теплоносители

Вторая глава посвящена методике оптимизации и математического моделирования энергосберегающих систем МОД, в основу которой положены принципы системного подхода, аппарат теории графов и нелинейного программирования, а также принципы и методы математического моделирования сложных теплоэнергетических объектов, разработанные Л.А. Мелентьевым, Г.Б. Левенталем, Л.С. Попыриным, А.И. Андрющенко, А.Г. Курзоном.

Предлагаемая методика предусматривает реализацию следующих этапов: математическую постановку задачи комплексной оптимизации параметров; разработку обобщенного варианта энергосберегающей системы МОД, на основе которого формируются и моделируются ряд конкретных систем утилизации; построение и анализ графов энергосберегающих систем с целью определения объема математических моделей, числа и перечня независимых переменных; выбор комплекса оптимизируемых параметров и целевой функции; анализ эффективности и выбор метода нелинейного программирования, а также последующую разработку математических моделей утилизационного оборудования, построение и анализ матриц смежности и циклов для выявления контуров, мест их разрыва и определения оптимальной последовательности расчета тепловых схем.

Математическую формулировку задачи комплексной оптимизации параметров энергосберегающих систем МОД можно записать следующим образом:

минимизировать (максимизировать) нелинейную функцию цели

Р = Р[Х,г(Х),21[,А^ (1)

при нелинейных ограничениях в виде равенств

Ф[Х,ЦХ),2К,А^=0, (2)

представляющих систему уравнений сохранения энергии, уравнений расходов, уравнений изменения давлений и энтальпий, записанных для каждого элемента системы и каждого энергоносителя, и в виде неравенств

°тт 2С[Х.2(Х)>2к.А^ » (3)

отражающих существующую практику в отношении надежности судового энергетического оборудования (ограничения на температуру питательной воды на входе в экономайзер утилизационного котла, на влажность пара в последних ступенях паровой турбины, на температуру забортной воды на выходе из теплообменников, на скорости рабочих сред и др.),

а также при наличии ограничений на оптимизируемые параметры

Хпип ^ X 5 Хщах (4)

и конструктивные параметры (габаритные размеры поверхностей нагрева котла, воздухоохладителя и др.)

упал -7 ✓ утах (5)* ^^тс^^-к '

где Z(X) — зависимые термодинамические и расходные параметры, определяемые при решении системы уравнений (2); А - комплекс параметров, определяющих вид тепловой схемы и компоновочные решения; W - независимые внешние факторы.

На основе предложенной классификации энергосберегающих систем (рис.1) и с учетом рекомендаций фирм MAN B&W, Sulzer, Renk Tacke, Hitachi была разработана схема обобщенного варианта использования вторичных энергоресурсов МОД и выработки тепловой и электрической энергии на судне. Обобщенная схема предусматривает использование энергии отработавших газов (в силовой турбине и утилизационном котле), наддувочного воздуха, пресной охлаждающей воды, применение дизельгенера-торов, турбогенераторов, валогенераторов, котлов различного назначения и схем питания, различные способы дополнения недостающей тепловой и электрической энергии и др. На основе обобщенной схемы формируются и моделируются следующие варианты энергосберегающих систем МОД:

Т2 = ГД+УТГ+УК(ВП+УТГ)+ВО(НП+ПВ)+ХПВ(ОУ);

ТЗ - ГД+УТГ+УК(ВП+УТГ)+ВО(НП+ПВ)+ХПВ(ОУ+НП+ПВ);

КТЗ - ГД+УТГ+УК(ВП+УТГ)+ВО(НП+ПВ)+ХПВ(ОУ+НП+ПВ)+ТС8,

где в левой части даны признаки вариантов в соответствии с предложенной классификацией: Д - схема на основе дизельгенератора, В - на основе валогенератора, Т — на основе турбогенератора, К — с турбокомпаундной системой, 0 - нет использования- вторичных энергоресурсов, 1 -используется теплота отработавших газов, 2 - используется теплота отработавших газов и наддувочного воздуха, 3 - используется теплота отработавших газов, наддувочного воздуха и пресной воды, охлаждающей цилиндры; в правой части: ГД — главный двигатель, ДГ — дизельгенератор, ВК - вспомогательный котел, ТП - тепловые потребители, ОУ - опреснительная установка, УК - утилизационный котел, ХПВ - холодильник пре-сной-воды, УТГ - утилизационный турбогенератор, ПВ - подогреватели питательной воды УК, ВО — воздухоохладитель, ВП и НП — высоко- и низкопотенциальные потребители теплоты, РТО — валогенератор, РТО/РП — комбинированная система валогенератор - турбокомпаунд, TCS - турбо-компаундная система; в скобках после ВК, УК, ХПВ, ВО перечислены потребители теплоты их рабочих сред.

Наиболее сложным является вариант КТЗ - комплексной системы утилизации теплоты МОД, оборудованного силовой газовой турбиной, схема которого представлена на рис.2. Анализ графа данной схемы (рис.3)

позволяет оценить объем математической модели:

К К

У = 31-2Ы; Уа=2£Ьк+К; V* =(3!-2К)-\\Г0-(2£Ьк+К), (6) к=1 к=1

где V — полное число термодинамических и расходных параметров связей;

— число зависимых параметров; V* - число независимых параметров; ] — полное число связей системы (число ребер графа); N - число однопара-метрических связей; — число трехпараметрических энергоносителей в к-м элементе оборудования; К — число элементов оборудования (вершин графа); — число фиксированных параметров внешних связей.

Для графа (рис.3) получаем: К = 33, .1 = 78, N = 15, \У0 = 22, £Ьк = 60, что соответствует V = 204, Уг = 153 и Ух = 29. Число зависимых параметров = 153 определяет общее количество балансовых уравнений, записанных для каждого элемента схемы и каждого энергоносителя.

Рис.2. Схема комплексной энергосберегающей системы (КТЗ): I и II - газовая турбина и компрессор турбонаддувочного агрегата ГД; III и IV - высоко- и низкотемпературная секции воздухоохладителя; V, VI и VII — паровая турбина, электрогенератор и конденсатор пара УТГ; VIII, IX, XI, XVI, XXI, XXIII, XXV, XXVIII, XXXI - насосы; X - теплый ящик; ХП и XIII - подогреватели питательной воды УК; XIV и XV - экономайзер и сепаратор пара УК; XVII и XVIII - испаритель и пароперегреватель УК; XIX и XXII - высоко- и низкопотенциальные потребители теплоты; XX -атмосферный конденсатор пара; XXIV и XXVII - концевые охладители; XXVI - опреснитель; ХХГХ - маслоохладитель ГД; XXX - главный двигатель; XXXII - утилизационная газовая турбина; XXXIII - редуктор фирмы Renk Tacke

Рис. 3. Граф комплексной энергосберегающей системы (КТЗ)

В такой полной постановке задачи, чтобы имелась возможность варьирования 29 параметрами, математическая модель должна содержать: систему из 153 балансовых уравнений, алгоритм решения этой системы, подмодели для проведения тепловых, гидравлических, аэродинамических и технико-экономических расчетов элементов оборудования, систему ограничений в виде неравенств и алгоритм расчета целевой функции.

Объем математической модели может быть существенно уменьшен путем преобразования исходной системы уравнений, применением ап-проксимационных зависимостей (например, для определения КПД турбо-машин, потерь давления воды и пара в УК), а также сокращением числа оптимизируемых параметров.

Анализ функциональных связей, выполненный для 33 подграфов позволил установить число независимых параметров для каждого элемента оборудования и их конкретный перечень. Так, для испарителя УК Ух =3 (температурный напор между газами и пароводяной смесью на выходе, кратность циркуляции воды, сопротивление газового тракта), для конденсатора УТГ Ух = 2 (давление пара, нагрев забортной воды) и т.д. Наибольшее число независимых параметров получено для

Вместе с тем, в связи с серийностью производства МОД имеются лишь ограниченные возможности воздействия на его параметры. Поэтому задача ставится и решается при заданном серийном главном двигателе, но с учетом обратного влияния систем утилизации на его параметры и харак-

теристики. Ряд независимых параметров других элементов системы имеют незначительные диапазоны варьирования (аэродинамическое сопротивление ВО, нагрев забортной воды в низкотемпературной секции ВО, в концевых охладителях и т.д.).

С учетом перечисленных обстоятельств для оптимизации были выбраны 12 независимых параметров: температура tne и давление рпе перегретого пара (давление в сепараторе УК Рсеп)> давление в конденсаторе минимальный температурный напор в недогрев воды до

кипения в экономайзере кратность циркуляции в сопротивле-

ние газового тракта температурный напор на входе воздуха в вы-

сокотемпературную секцию воздухоохладителя температурные напоры на выходе питательной воды из подогревателей XII и XIII (рис.2) At|j и нагрев забортной воды в конденсаторе и маслоохладителе В результате рассмотрения различных показателей эффективности главных двигателей с утилизационными системами и дизельной установки в целом (энергетических, массовых, технико-экономических) в качестве целевой функции был принят дополнительный экономический эффект, который могут дать энергосберегающие мероприятия за срок службы судна по сравнению с «нулевым» вариантом (ДО):

Рг-Зг

дэ=эт-э? =

гг °г

Кр.+ Ен

,КР+Е„

(7)

где Рг, Зг — стоимостная оценка годового полезного эффекта и годовых (приведенных) затрат конкретного варианта установки; кр — норма реновации основных фондов; Ен — норматив приведения разновременных затрат.

Все исследуемые варианты энергосберегающих систем МОД выровнены по полезному энергетическому эффекту, т.е. по потокам механической, электрической и тепловой энергии, отпускаемых внешним (по отношению к системе) потребителям:

>1 ¡=1

Пг =

ОС Vi оу 1 ТН Vi

i=l i=l i=l

(8)

где Ре — эффективная(пропульсивная) мощность установки; Рпэ, Рвм — потребность в электроэнергии на судне и электрическая мощность вспомогательных механизмов установки; С^, <Зоу» Ртн — количество теплоты,

отпускаемое соответственно на общесудовые потребители,, опреснитель-

ную установку и технологические нужды; I — количество режимов работы; Т| = Т| /Тнг— относительная продолжительность. 1-го- режима-(ходового, маневрового, стояночного без грузовых операций, стояночного с грузовыми операциями); Тнг —годовая наработка установки.

При одинаковом полезном эффекте Пг можно допустить, что и его стоимостное выражение будет одно и то же во всех вариантах, т.е. Рг = Рг°. Так как варианты оптимизируются и сравниваются для одного и того же судна, то (Кр+Ен) = (Кр+Ен)°. Тогда целевая функция примет вид

АЭГ

дэ =

Зг°-Зг Кр+Ен

кр+Е„

(9)

где ДЭГ—дополнительный годовой экономический эффект.

Таким образом, расчет основного критерия эффективности требует определения годовых приведенных затрат исследуемого и «нулевого» вариантов и, следовательно, капитальных и текущих издержек, включая стоимость основного оборудования, затраты на топливо, масло, техническое обслуживание и ремонт, амортизационные отчисления и пр.

Математическая формулировка задачи комплексной оптимизации параметров энергосберегающих систем МОД (1) — (5) совпадает с общей задачей нелинейного программирования. В заключительном параграфе второй главы приведена классификация методов нелинейного программирования и на примере оптимизации-параметров блока УТГ исследована эффективность четырех методов (рис.4).

Рис. 4. Зависимость критерия сравнения о = [ Р(Х) — Р(Х0р^) ] от количества вычислений целевой функции:

1 - метод покоординатного спуска;

2 - симплексный метод Нелдера и Мида;

3 - квазиградиентная модификация метода Дэвидона-Флетчера-Пауэлла;

4 - метод Вейсмана -

Квазиградиентная модификация метода Дэвидона-Флетчера-Пауэлла и метод Вейсмана дали лучшие и примерно одинаковые решения как по оптимальным параметрам и целевой функции, так и по количеству ее вычислений. Однако за методом Вейсмана остается другое важное преимущество — в отличие от трех других методов он обеспечил одинаковое решение для различных исходных точек поиска. На этом основании для оптимизации параметров энергосберегающих систем МОД был выбран метод Вейсмана.

В третьей главе приведены математические модели основного утилизационного оборудования, дано описание алгоритмов и программного комплекса для оптимизационных исследований энергосберегающих систем МОД.

Рассмотрены параметры и характеристики современных МОД на номинальном и долевых режимах работы. Приведены диаграммы и зависимости для определения изменений удельного расхода топлива, температуры и расхода отработавших газов, тепловых нагрузок воздухоохладителя, маслоохладителя и холодильника пресной воды в зависимости от положения контрактной точки на мощностном поле МОД и его режимной мощности. Анализ этих данных по- , ном

1 q/q

зволяет формировать исходную информацию по МОД, необходимую для проектировочных и поверочных расчетов оборудования систем утилизации. В частности, в результате обработки данных фирмы MAN B&W и анализа составляющих тепловых балансов МОД был получен характер изменения их вторичных энергоресурсов иа долевых режимах работы (рис.5).

При разработке математической модели утилизационного котла (УК) на основании уравнений энергетических и материальных балансов его элементов (экономайзера, испарителя, пароперегревателя, сепаратора пара, системы рециркуляции - см. рис. 2) была получена следующая система расчетных уравнений:

ilSU

90 80 70 60 50 40 30 20

/У

Чпв*. * J

Чвс^; //

/ ^— — МОД программы 1986 г. ■ МОД программы 2000 г.

50

'60

70

80

Р /рном % ГД' гд

Рис. 5. Изменение вторичных энергоресурсов МОД фирмы MAN B&W на

режимах долевой мощности: Чг. Чм. Чмо» Ям- Доли теплоты (в % к номинальному режиму), отводимой с отработавшими газами, охлаждением наддувочного воздуха, масла и пресной воды

где Сг- расход газов; О^.О,.,,— производительность УК общая и по насыщенному пару; Оцд — производительность циркуляционного. насоса; СрЦ — расход воды на рециркуляцию; I - энтальпии газа, воды и пара; ■ коэффициент кратности циркуляции насоса УК; КрЦ—коэффициент

Чш

рециркуляции; кц— коэффициент кратности циркуляции в испарителе; 4 — коэффициент, учитывающий теплоизлучение в окружающую среду.

Система уравнений (10) - (14) содержит пять неизвестных(1ух» Сук» 'гвЬ 1иЬ ^эО и решается для каждой комбинации оптимизируемых параметров.

Для определения поверхности теплообмена утилизационного котла и размещения ее в заданных предельных габаритах при фиксированном сопротивлении газового тракта используется следующая незамкнутая система уравнений:

(16)

(17)

(18)

(19)

В систему вошли уравнения теплопередачи (16) и неразрывности (22), формулы (17), (18), (20), (23), (27) и эмпирические зависимости (19), (21), (28) нормативных методов по тепловому и аэродинамическому расчету котельных агрегатов с оребренными трубами.

Решение приведенной системы уравнений заканчивается, если выполняется условие сходимости по сопротивлению газового тракта котла

[ЛРГ-ЛРГ4

£5р

(30)

и ограничения на гаКа^т™,т-т ™т1га

„ max. i, Linax, -max

aKsaK ;bKsbK ;nKsnK . (31)

Если не выполняется условие (30), производится изменение габаритов котла в соответствующую сторону с целью изменения проходных сечений и скоростей газа. В случае невозможности размещения поверхности УК при данном Дрг в допустимых габаритах, т.е. при нарушении ограничений вида (31), на целевую функцию накладывается штраф, и алгоритм выбирает следующую комбинацию оптимизируемых параметров.

Кроме ограничений вида (31) в математическую модель УК введены ограничения на минимальную температуру воды на входе в экономайзер для исключения сернистой коррозии его труб и на минимальную кратность циркуляции воды в испарителе для исключения интенсивного образования накипи на внутренних поверхностях парообразующих труб.

Уравнения (10) - (29) легко адаптируются для расчета УК теплофикационного назначения с подводом питательной воды в сепаратор (варианты Д1, В1, КВ1), а также его гладкотрубных конструкций.

Аналогичный подход был использован при разработке математических моделей другого оборудования: высоко- и низкотемпературной секций воздухоохладителя МОД, конденсатора пара, холодильника пресной воды, маслоохладителя, подогревателей питательной воды, концевых охладителей и др. При этом учитывалась специфика конкретного теплообмена и схем движения теплоносителей. В частности, критерий Нуссельта, необходимый для вычисления коэффициента теплоотдачи со стороны воды, находился для ламинарного и турбулентного режимов течения по зависимостям М.А. Михеева; коэффициент теплопередачи в конденсаторе - по формуле В.А. Семеки; коэффициент теплоотдачи со стороны масла - по формуле В.М. Раама. Для конденсатора пара в результате аналитического вывода был предложен алгоритм безытерационного расчета.

В энергосберегающих системах присутствуют элементы оборудования, охваченные обратными связями, т.е. образующие контуры. Расчет таких циклических схем основан на разрыве обратных связей и итерационном уточнении ряда параметров. Таким образом, возникает задача поиска наиболее рациональных мест разрыва контуров, обеспечивающих снижение порядка системы уравнений и, следовательно, определения оптимальной последовательности расчета тепловых схем. Для решения такой задачи использована матрица смежности (и ее высшие порядки) и матрица циклов, полученные по графам утилизационных систем.

Для комплексной системы ТЗ было установлено, что она содержит четыре контура нулевого, три контура первого и один контур второго порядка. В результате проведенного анализа разработан оптимальный алгоритм расчета комплексной системы утилизации (рис.6). Последовательно -сти расчета других вариантов энергосберегающих систем являются частными случаями представленного алгоритма.

Для определения стоимости и массы оборудования утилизационных систем были получены приближенные зависимости, аппроксимирующие данные отечественных прейскурантов. Кроме того, приведены зависимости для определения характеристик замыкающих звеньев (вспомогательных котлов и дизельгенераторов), рассмотрены особенности моделирования валогенераторных, турбокомпаундных и комбинированных систем. При этом использовались данные фирм-изготовителей такого оборудования, в том числе ценовая информация.

Рис. 6. Алгоритм расчета тепловой схемы комплексной системы утилизации теплоты МОД

На основании математических моделей и алгоритмов был разработан программный комплекс, который позволяет: проводить параметрическую и схемную оптимизацию энергосберегающих систем МОД по энергетическим, массовым и технико-экономическим показателям; выполнять проектировочные расчеты (тепловые, конструктивные, гидравлические, аэродинамические) основного утилизационного оборудования; анализировать и выбирать в автоматизированном режиме различные способы дополнения недостающей электрической и тепловой энергии; переводить (в зависимости от температур греющих сред и конкретных тепловых балансов) часть тепловых потребителей с пара на воду, охлаждающую наддувочный воздух или втулки цилиндров МОД, и наоборот и др.

Четвертая глава посвящена параметрической и схемной оптимизации энергосберегающих систем МОД морских транспортных судов.

Исследования выполнены для главных двигателей трех судов:

1) танкера дедвейтом 60 тыс. т отечественной постройки с двигателем 8ДКРН 60/195-10 (8L60MC) номинальной мощностью 12240 кВт производства ОАО «БМЗ-Дизель»;

2) танкера-продуктовоза дедвейтом 45 тыс. т (проект Болгарии) с двигателем 4RTA84M номинальной мощностью 11520 кВт фирмы Sulzer,

3) контейнеровоза дедвейтом 47 тыс. т германской постройки с МОД 7L80MC номинальной мощностью 20070 кВт фирмы MAN B&W.

Основными источниками исходной информации явились данные проектов судов, параметры их главных двигателей, эксплуатационные данные отечественных танкеров, а также графики фирмы MAN B&W no изменению удельного тепло- и электропотребления на зарубежных судах в зависимости от мощности МОД этой фирмы. Оптимизационные проектировочные расчеты систем утилизации выполнены для режима 85 %-ной мощности МОД при его параметрах, соответствующих стандартным условиям ISO 3046/1.

Отечественный танкер с главным двигателем 8ДКРН60/195-10. Получены оптимальные значения параметров и характеристик энергосберегающих систем МОД при работе дизельгенераторов на легком и тяжелом топливах. По ряду параметров выявлена устойчивая тенденция изменения их оптимальных значений. В частности, оптимальные значения таких параметров, как р^, рсеп , AtBX , Atmin « Ati3 (табл.2), лежат на нижних границах установленного диапазона их изменения. Следовательно, действие одного (или нескольких) из противоположно влияющих на целевую функцию факторов оказалось преобладающим.

Графики на рис. 7 позволяют сравнить исследуемые варианты по различным критериям эффективности. В энергетическом отношении наиболее предпочтительна схема КТЗ. Для нее была получена максимальная производительность УК (4,2 т/ч) и мощность УТГ (500 кВт). Коэффициент использования теплоты для главного двигателя кгд составил 78 %, а в це-

лом для установки Кдау = 60 %. По сравнению с «нулевым» вариантом (ДО) расход топлива на расчетном режиме снижается почти на 22 %. В результате экономия топлива ДВр за год эксплуатации судна может составить около 2700 т (рис.7).

Таблица 2

Оптимальные значения параметров* систем утилизации теплоты

малооборотного дизеля 8ДКРН 60/195-10

Обозначение, ед. измерения Вариант системы утилизации

ДО Д1 В1 КВ1 Т1 Т2 ТЗ КТЗ

Рпе. МПа - - - - 0,40 0,40 0,40 0,40

Рсе„,МПа - 0,49 0,49 0,49 0,49 '0,49 0,49 0,49

1„е.°С - - - - 185 234-218 233-209 260-264

Д1ВХ,°С - 124 126 155 60 20 20-30 20

рКо,кПа - ' - - - 7,5-9,5 6,5-8,0 6,5-7,5 6,5-6,0

А1тт.°С - 20 25 50 5 5 5 5

( о Г» 1ух> 229 175 180 205 154 154-168 156-168 149-158

А1над,°С - 40 40 40 21-30 12-5 15-5 17-5

Кц , — - 1,75 1,75 1,75 1,95 1,25 1,25 1,25

кцн >~_ 1,75 1,75 1,75 1,95 1,33 1,25 2,Ю

Арг,кПа - 2,2 2,4 2,3 3,2 5,0-2,1 4,8-2,2 4,3-4,8

Д1,,«С - - - - - 20 20 30

А1,2,°С - - - - - - 5-10 15-10

Д113,'С - - - - - 15-10 5 5

Д1ко,°С - - - - 4 6-5 6-5 6-5

А^о, °С 2,1 2,1 2,1 2,5 2,1 2,9-2,6 2,8-2,6 3,1-3,2

* Первая цифра соответствует работе дизельгенераторов на дизельном топливе, вторая • на тяжелом

В основном это является результатом влияния силовой газовой турбины и комплексной утилизации, которая позволила перевести большинство потребителей пара на воду, прокачиваемую через высокотемпературную секцию воздухоохладителя МОД. Дефицит мощности УТГ (23 кВт) компенсируется приводом циркуляционных насосов от главного двигателя, что исключает параллельную работу УТГ и ДГ на расчетном режиме.

Представляет интерес вариант КВ1. Система РТО/РЛ (комбинация валогенератора и силовой турбины) повышает тепловую эффективность установки почти до уровня комплексных систем Т2 и ТЗ. Одновременно с этим вариант КВ1 отличается от турбогенераторных схем облегченным УК, отсутствием турбогенератора, вакуумного конденсатора и обслуживающих их систем, а от других вариантов (ДО, Д1, В1) - меньшими расходами и запасами топлива. Поэтому применение системы КВ1 позволяет получить наименьшую сухую и полную (с запасами на рейс) массу установки (рис.7).

При работе ДГ на ди-зельном-топливе в технико-экономическом отношении предпочтительны комплексные системы утилизации. Снижение затрат на топливо Д^на 11-13 % и сокращение числа штатных дизельгенера-торов окупают усложнение и удорожание таких систем.

При переводе дизель-генераторов на тяжелое топливо (снижение цены топлива и дополнительный расход пара на его подогрев, увеличение затрат на техническое обслуживание и ремонт ДГ) мероприятия по наращиванию производительности УК и мощности УТГ (см. изменения параметров в табл.2), а также по применению дорогих зарубежных систем (РТО, РТО/РП) становятся экономически неоправданными. Эффективность турбогенераторных и валогенераторных вариантов снижается на 24 - 27 %. В результате конкурентоспособным становится дизельгенераторный вариант Д1 с малогабаритным УК (317 м2) теплофикационного назначения (рис.7).

Болгарский танкер-продуктовоз с главным двигателем 4RTA84M. Анализ данных отечественных и.зарубежных производителей судового энергетического оборудования позволил установить, что соотношения цен на такое оборудование в России и за рубежом существенно отличаются. Поэтому задача оптимизации энергосберегающих систем двигателя 4RTA84M решена для условий зарубежной постройки судна. При этом для пересчета цен использовались графики фирмы MAN B&W (рис.8) и графики, полученные в диссертационной работе (рис.9).

Повышение цен на оборудование турбогенераторных систем отразилось на их оптимальных параметрах. Так, в схемах Т2 и ТЗ по сравнению с данными табл.2 в 1,5 раза возросло давление в конденсаторе УТГ, на 20 °С повысилась температура уходящих газов, на 20 - 30 °С увеличился температурный напор на входе газов в УК и в 2 раза снизилось сопротивление его газового тракта. В результате для этих вариантов недовыработка электроэнергии в УТГ повысилась с 85 - 95 до 255 кВт.

ДО Д1 BI КВ1 T1 Т2 ТЗ ктз

Рис. 7. Показатели эффективности энергосберегающих систем МОД

8ДКРН 60/195-10: ■ дизельгенераторы на дизельном топливе; - дизельгенераторы на тяжелом топливе

USD кВт 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0,

Ггг^

S/Sjy 6 5 4 3 2 1 О

1

SnVSflr 1 -

|

STT/Süt».

Ser/Sflr ь. w 4

SaiVS/ir - >

О 200 400 600 800 1000рэл,кВт

Рис. 9. Соотношение цен на оборудование судовой электростанции для условий зарубежной ( ) и отечественной ( — - ) постройки судна

0 200 400 600 800 1000 Рэл.кВт

Рис.8. Относительная стоимость оборудования судовой электростанции

зарубежного производства: ДГ - дизелыснсратор; ВГ - валогенератор (типа BWШ/RCF); ТГ - турбогенераторная установка с УК одного давления

Еще более кардинально изменяется экономическая эффективность сравниваемых вариантов (рис. 10). Снижение затрат на топливо на 10 - 11 %, умеренные дополнительные капитальные затраты (85 - 118 Tbic.USD) делают валогенера-торные варианты В1 и, особенно, КВ1 лучшими по основному критерию эффективности. Отмеченные ранее тенденции при работе ДГ на тяжелом топливе сохраняются и для утилизационных систем двигателя 4RTA84M (рис. 10).

Германский контейнеровоз с главным двигателем 7L80MC. Результаты оптимизации энергосберегающих систем МОД 7L80MC, полученные для условий зарубежной постройки судна, приведены в табл.3, где дополнительно обозначены: дополнительные капитальные затраты и

дэ>

млн.

USD 1,0 0,8 0,6 0,4 ОД 0

ч\ д\. ДЭ

г"—,

■

ДЗг, %

-I •3

-5

-7

-9

-11

-13

ДО Д1 В1 КВ1 Т1 Т2 ТЗ КТЗ

Рис. Ю.Технико-экономическая эффективности утилизационных систем МОД4ЩА84М:

--дизельгенераторы на дизельном топливе;

-дизельгенераторы на тяжелом топливе

срок их окупаемости относительно варианта ДО; Рдт, Р.

Риг* Рте«

ДГ. Гутг> Г ВГ> rTCS

мощно-

сти дизельгенератора, утилизационного турбогенератора, валогенератора и силовой турбины на расчетном режиме; производительность УК

по перегретому и насыщенному пару; расход насыщенного пара вспо-

могательного котла; Т1гд> Кгд — эффективный КПД и коэффициент использования теплоты главного двигателя; Кдау, Т)ДОу, Т)ех_ коэффициент использо-

вания теплоты, эффективный и эксергетический КПД дизельной установки.

Сохраняется отмеченная ранее тенденция по установлению минимально возможных значений параметров рте, рсел, Atj3 и, кроме ТОГО, Atj2i Дрг • Однако имеются и существенные различия. Так, ряд параметров в варианте принимают такие оптимальные значения, которые ведут к снижению производительности УК до 1200 кг/ч и мощности УТГ до 90 кВт (табл.3). Следовательно, в ходе оптимизации данная схема стремится выродиться в дизельгенераторный вариант (при работе ДГ на тяжелом топливе). Похожая тенденция прослеживается и для схемы -Т1 независимо от вида топлива ДГ ( это наблюдалось и для двух первых судов), т.к. такая система не способна рационально распорядиться вторичными энергоресурсами современных МОД.

Наилучшие результаты получены при комплексном использовании теплоты отработавших газов, наддувочного воздуха и пресной охлаждающей воды МОД, оборудованного силовой турбиной (вариант КТЗ). Мощность силовой турбины составила 470 кВт, что снижает удельный расход топлива МОД на 4,5 г/кВт-ч. При этом температура газов перед УК повышается на 30 °С, а их расход снижается на 8 %. В результате производительность УК по перегретому пару достигает почти 6 т/ч, а мощность УТГ — 832 кВт (табл.3).

Важным результатом является устойчивость оптимальных решений по системе КТЗ при изменении вида топлива дизельгенераторов, т.е. оптимальные параметры, энергетические и массовые характеристики не изменяются. Таким образом, данный вариант может обеспечить все потребности ходового режима контейнеровоза в тепловой и электрической энергии только за счет вторичных энергоресурсов МОД. Это дает наибольшую экономию топлива, которая по сравнению с вариантом ДО составляет 3400 т в год. Благодаря этому энергосберегающее оборудование, стоимость которого составляет более 650 тыс. USD , окупается за 2,5 года. По сравнению с вариантом Д1 срок окупаемости комплексной системы КТЗ возрастает до 4,5 лет, а при работе ДГ на тяжелом топливе - почти до 9 лет.

В качестве обобщающего вывода по результатам оптимизационных исследований можно отметить следующее. Для отечественных танкеров с МОД мощностью 12 МВт и более рекомендуются комплексные системы (Т2, ТЗ, КТЗ), т.к. их применение дает наибольший экономический эффект. При постройке таких же судов за рубежом преимущества получают вало-генераторные и комбинированные системы (Bl, KB1) ввиду их меньшей относительной стоимости. Для контейнеровозов с МОД мощностью 20 МВт и более предпочтительны комплексные утилизационные системы, т.к. они могут обеспечить все судовые потребители теплотой и электроэнергией без дополнительных затрат топлива. При использовании в установке единого тяжелого топлива основным конкурентом перечисленных систем становится простой дизельгенераторный вариант с теплофикационным УК.

Таблица 3

Результаты оптимизационных исследований энергосберегающих

систем МОД 7L80MC (дизельгенераторы на тяжелом топливе)

Обозначение, Варианты систем утилизации<

ед. измерения ДО Д1 В1 KBlt| Т1 | Т2 тз | КТЗ

ОПТИМАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ -

Рпе, МПа - - - - 0,60 1,20 > 0,60- 0,60.

Рсеп. МПа - 0,70 0,70' 0,70 0,70 131 0,70' 0,70

tne,°C - - - - 168' 193 183' 198-

AtBx, °с - 112 112 142 75 50" 60 75

Рко,кПа - - - - 15,0 8,5 8,5 6,0.

Д1ш!п,-°С - 30 35 , 60 15 35 30 5

tyx,°C 234 193 197 223 177 225 192 160-

Д^нед» °С - 35 35 35 25 50 15 5

Кц, — - 2,0- 2,0 2,0 3,0 2,0 2,01 2,0

Дрг, кПа -- - 2,15 2,17 2,15 2,14 2,13 2,17" 2,18'

А1з,°С - - - - - 20 25 5

At«, °С - - - - - - 5 5

Д1|з,°С - - - - - 5 5 5

AU'C - - - - 10 5 8 ' 5-

Д1мс°С 2,5 2,5 2,5 2,9 2,5 2,8 2,8 2,8

ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМ

ДЭ, млн. USD - 1,675 1,180 1,630 1,652 1,280 1,223 1,741

ДК, тыс. USD - 473 78,0 162,7 302,3 281,8 382,4 655,3

•сок, годы - 0Д5 0,57 0,83- 1,42 1,67 2Д1 2,55

Состав, электростанции 4ДГ 4ДГ ЗДГ4-ВГ ЗДГ+ ВГ 4ДГ+ УТГ 4ДГ+ УТГ 4ДГ+ УТГ ЗДГ+ УТГ

Рдг,кВт 818 820 - - 719' 717 518- -

Ругг. кВт - - - - 105 90 313 832

Рвг»кВт - - 805 773 - - - -

Рта кВт - - - 575 - - - 470

Gne. кг/ч - - - - 1106 784 2697 5969

GCH (GBK). КГ/Ч (3670) 2832 2800 2800 2828' 408 622 600-

Рук» м - 244' 236. 200 ► 647' 118 384- 1609

1гд. % 50,6 50,4 49,9 51,5 50,4 50,4 50,4 51,7"

КГД,% 50,6 58,6 57,5 59,4 60,9 58,8 63,6 733

Лдэу» % 43,5 47,5 47,4 49,0 47,8 47.8- 483 51,7

Кдау. 48Д 52,7 52,5 54,3 533 53,3 53,9 57,7

Лех. % 46,0 503 50,1 51,8 50,6 50,5 51,0 54,5

В пятой главе приведены алгоритмы поверочных расчетов оборудования утилизационных систем и сравнение расчетных данных с результатами теплотехнических испытаний, анализируются статические характеристики энергосберегающих систем и предлагаются пути повышения их надежности и эффективности на долевых режимах МОД.

На основании представленных математических моделей были разработаны алгоритмы и программы для выполнения поверочных расчетов и исследования статических характеристик блоков утилизационного котла, турбогенератора, воздухоохладителя, контура пресной охлаждающей воды МОД и утилизационных систем в целом.

На рис.11 показана блок-схема алгоритма поверочного расчета УК. Цель расчета - определение по известной геометрии аэродинамического сопротивления УК, параметров и количества пара, который может вырабатывать котел при изменении условий эксплуатации МОД. Задача решается методом последовательных приближений по уравнениям вида (10)-(15) и (16)-(29) до обеспечения сходимости рассчитываемой и действительной (проектной) поверхности теплообмена пароперегревательной, испарительной и экономайзерной секций УК. К числу итерационно уточняемых параметров относятся: для всего блока - производительность УК, для отдельных секций - энтальпии теплоносителей (газа, воды, пара) на выходе. Аналогичный подход использован в алгоритмах поверочных расчетов другого утилизационного оборудования.

Приведено сравнение расчетных данных, полученных на основании разработанных математических моделей, алгоритмов и программ, с проектными данными и результатами теплотехнических испытаний утилизационного оборудования МОД 9ДКРН 84/180-3 балктанкера «Борис Буто-ма». Максимальные расхождения с данными проектов утилизационного котла КУП-1100 и турбогенераторной установки ТГУ-800 (производительность, поверхности теплообмена, параметры пара, мощность УТГ и др.) не превышают 1,0 - 1,5 % (исключение по поверхности пароперегревателя -4 %). Сравнение расчетных данных с результатами испытаний системы утилизации на долевых режимах МОД (рис.12) также свидетельствуют об их удовлетворительной сходимости. Максимальные погрешности составили: 6рСеп = 8,3; брпе = 9,6; 8tne = 10,0; St^ = 8,6; 6GyK = 4,1; бРуп- = 16,0 %. Это позволяет говорить об адекватном математическом описании работы основного утилизационного оборудования.

Исследование статических характеристик энергосберегающих систем выполнено для МОД 8ДКРН 60/195-10 при его работе по винтовой характеристике в диапазоне эксплуатационных мощностей 50- 110% от номинальной (79 - 103 % по частоте вращения). Полученные результаты по блокам утилизационного котла и воздухоохладителя для комплексной системы КТЗ приведены на рис.13 и 14.

Рис.11. Алгоритм поверочного расчета утилизационного котла: 1 - решение системы уравнений; 2 - проверка совпадения действительной и рассчитанной поверхности теплообмена;

3 - корректировка исходных данных;

4 - проверка ограничения на температуру питательной воды; 5 — проверка теплового баланса сепаратора

Ргл, МВт

Рис. 12. Результаты испытаний (-)

и расчетов системы утилизации

теплоты МОД 9ДКРН 84/160-3 балктанкера «Борис Бутома»

МПа 0,7

0,6

0,5

250 200 150 Су,,

При уменьшении мощности МОД от 110 до 50 % производительность УК снижается почти в два раза. Темп снижения составляет в среднем 9 % на каждые 10 % уменьшения мощности двигателя. Основная причина -резкое снижение расхода отработавших газов, температура которых изменяется незначительно (рис. 13).

Комплексность утилизации и взаимосвязь элементов разных контуров отразились при мощности МОД ниже 85 % на перераспределении производительности УК по перегретому и насыщенному пару (рис.13). На режимах долевой мощности тепловой потенциал наддувочного воздуха снижается более интенсивно, чем других вторичных энергоресурсов (рис.5), т.к. уменьшается не только расход воздуха, но и его температура после турбокомпрессора (рис.14).

Рис. 13. Статические характеристики утилизационного котла МОД 8ДКРН 60/195-10:

вг - расход отработавших газов; 1ГП, 1™, 1г, - температуры газов соответственно перед пароперегревателем, испарителем и экономайзером; 1ух - температура газов, уходящих в атмосферу; (} п» Си» Р} - тепловая нагрузка пароперегревателя, испарителя и экономайзера; Сук, Ссм -паропроизводительность УК соответственно общая, по перегретому и по насыщенному пару

50 60 70 80 90 РГд/Р^Г,°/о

Рис. 14. Статические характеристики блока воздухоохладителя МОД 8ДКРН 60/195-10:

Ою - расход наддувочного воздуха; *во1. 1«о2. Овтс - температура наддувочного воздуха до и после высокотемпературной секции и ее тепловая нагрузка; 1,1, ^ - температура воды на входе и выходе ВТС; (}(Ш - температура воды на входе в судовые низкопотенциальные потребители и их потребность в теплоте; (}пп, СЫ. С^ита - тепловая нагрузка соответственно парового подогревателя, концевого охладителя и низкотемпературной секции воздухоохладителя

Поэтому теплоты, снимаемой с ВТС воздухоохладителя, становится недостаточно для низкопотенциальных потребителей. При мощности МОД ниже расчетной требуется подача пара на подогрев воды в контуре ВТС (cM.Qnn - рис.14), что приводит к увеличению расхода насыщенного пара и еще большему снижению производительности УК по перегретому пару (рис. 13). В результате мощность УТГ, которая на расчетном режиме составляла 500 кВт, снижается до 115 кВт при 50%-ной мощности МОД.

Статические характеристики были получены также для контура пресной охлаждающей воды и для основных блоков всех рассматриваемых систем утилизации. Их анализ показал, что под влиянием режимной мощности МОД большинство параметров утилизационного оборудования изменяется в допустимых пределах. Исключение составили кратность циркуляции насоса УК, температура воды на входе в экономайзер и температурный напор на выходе питательной воды из подогревателя XIII

С повышением мощности МОД растет производительность УК (рис.13) и, следовательно, уменьшается кратность циркуляции, которая в схемах Т2 и ТЗ при номинальной мощности МОД приближается к единице, т.е. испаритель становится прямоточным, что недопустимо.

В этих же вариантах, а также в КТЗ питательная вода подается в экономайзер УК. При пониженных нагрузках МОД уменьшается количество теплоты наддувочного воздуха, и температура питательной воды за подогревателем XIII снижается. Для ее поддержания часть воды из сепаратора подается по рециркуляционному трубопроводу на вход в экономайзер. Однако кратность циркуляции, найденная при оптимизации, соответствует определенной производительности насоса УК, которой на долевых режимах МОД становится недостаточно для обеспечения минимальной кратности в испарителе и требуемого количества рециркуляционной воды. Поэтому нарушается ограничение по температуре воды на входе в экономайзер Ц] > 110 °С (рис.15), которое было введено для исключения сернистой коррозии его трубок.

В вариантах с подводом питательной воды в сепаратор (Д1, Bl, KB1, Т1), наоборот, ограничение по нарушается при мощности МОД выше 85 % (рис.15), что объясняется снижением кратности циркуляции и, следовательно, изменением составляющих теплового баланса сепаратора.

Таким образом, в процесс оптимального проектирования утилизационного оборудования необходимо внести изменения. Было установлено, что значения кратности циркуляции насоса УК, определенные как оптимальные на расчетном режиме, должны быть увеличены в 1,2 - 1,9 раза: в вариантах Т2, ТЗ, КТЗ - до 2,4; в Д1, Bl, 01 - до 2,2 - 2,3; в Т1 - до 2,7. Еще большее повышение кратности циркуляции в схемах Д1, Bl, 01 может привести к закипанию воды в экономайзере. По этой причине давление в сепараторе в схеме Т1 должно быть увеличено до 0,6 МПа.

В комплексных схемах КТЗ и ТЗ при 50-60%-ной мощности МОД следует обводить подогреватель XIII по питательной воде, чтобы не допустить обратного теплообмена. Кроме того, были установлены режимы МОД, на которых требуется работа парового подогревателя в контуре ВТС (варианты Т2, ТЗ, КТЗ) и вспомогательного котла (варианты Д1, В1, КВ1), а также необходимые расходы пара.

Все это позволило определить сравнительную эффективность энергосберегающих систем на долевых режимах работы МОД (рис. 16), а также дать конкретные рекомендации для проектирования и эксплуатации таких систем с целью повышения их экономичности и надежности.

Ьь "С 120

115 110 105 100 95 90

Д14 <Г1

К у /

ч L

КТЗ —— Л v.

/у /

у.

V /п — Г1" 1 \

50 60 70 80

90 Ргд/Р

Рис. 16. Изменение эксергетического КДД дизельной установки на долевых режимах работы МОД 8ДКРН 60/195-10

Рис. 15. Изменение температуры воды на входе в экономайзер УК на

режимах долевой мощности МОД 8ДКРН 60/195-10

В шестой главе анализируется работоспособность и эффективность энергосберегающих систем МОД при эксплуатации в различных климатических зонах.

Приводится информация, позволяющая определять параметры МОД и уровень тепло - и электропотребления на судне при изменении внешних условий эксплуатации и, следовательно, формировать исходные данные. Исследования выполнены для утилизационных систем МОД 7L80MC контейнеровоза при плавании в трех климатических зонах, соответствующих северным, стандартным (ISO) и тропическим условиям. В качестве исходных данных использовались также результаты оптимизации таких систем, часть которых приведена в табл.2.

По результатам поверочных расчетов установлено, что комплексная система КТЗ, в отличие от других, обеспечивает на расчетном режиме тепловые и электрические потребители контейнеровоза без дополнительных затрат топлива в умеренных (ISO) и тропических широтах (табл.4).

Таблица 4

Параметры и характеристики комплексной системы КТЗ двигателя 7Ь80МС (режим 85%-ной мощности)

Наименование, единица измерения Климатическая зона

Север 180 Тропики

Расход отработавших газов, кг/с 37,79 37,52 35,09

Температура отработавших газов, "С:

- перед УК 265 273 306

- за УК 159 160 159

Паропроизводительность УК, кг/ч:

- на эксплуатационном режиме 6087 6569 7964

- требуемая 6379 6559 6738

- дефицит или избыток -292 +10 +1226

Расход наддувочного воздуха, кг/с 37,02 36,75 34,31

Температура наддувочного воздуха, °С:

- после турбокомпрессора 110 120 140

- после высокотемпературной секции 77 78 80

- на входе в цилиндры 33 38 44

Тепловая нагрузка ВТС, кВт:

- на эксплуатационном режиме 1252 1550 2094

- требуемая 1470 592 488

- дефицит или избыток -218 +958 +1606

Электрическая мощность УТГ, кВт:

- на эксплуатационном режиме 698 832 1035

- требуемая 806 '831 856

' - дефицит или избыток -108 +1 1 +179

В северных условиях для устранения дефицита теплоты высокотемпературной секции воздухоохладителя (табл.4) от УК отбирается 370 кг/ч пара. В результате тепловые потребители получают 100%-ное обеспечение, но мощность УТГ снижается до 698 кВт. Недостающие 108 кВт целесообразно компенсировать работой дизельгенератора небольшой мощности, т.к. номинальная мощность штатного дизельгенератора составляет 1000 кВт и потребуется значительное перераспределение нагрузки между ним и УТГ. Полученные статические характеристики (рис.17) позволили установить недостающую мощность УТГ на долевых режимах и по ней номинальную мощность добавительного дизельгенератора (ок. 400 кВт). Введение в состав установки такого агрегата дает, кроме очевидной экономии топлива, сокращение числа штатных дизельгенераторов до двух при использовании на стоянках контейнеровоза портовых грузовых устройств.

Анализ статических характеристик этой и других систем показал, что в диапазоне режимов МОД от 50 до 110 % во всех трех климатических зонах большинство параметров утилизационного оборудования изменяется в

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА

ОЭ ЮО •«» {

Рис. 17. Статические характеристики утилизационного котла и турбогенератора системы КТЗ двигателя 7Ь80МС:

Рутг, ДРуп- — мощность утилизационного турбогенератора и ее дефицит; остальные обозначения • см. рис. 13

допустимых пределах, т.е. не оказывает отрицательного влияния на его работоспособность. Однако есть и исключения. Так, при снижении мощности МОД в северных и умеренных широтах температурные напоры в контуре ВТС воздухоохладителя (Д1з, Д^з) становятся отрицательными. Поэтому при эксплуатации в этих климатических зонах рекомендуется в комплексных системах Т2, ТЗ, КТЗ отключать оборудование по утилизации теплоты наддувочного воздуха на режимах 50-60%-ной мощности МОД.

В тропических условиях существенно повышается температура отработавших газов МОД и, как следствие, увеличивается производительность УК, а кратность циркуляции в испарителе снижается, особенно на режимах повышенных мощностей МОД (рис.18). По-

этому в вариантах Т2 и ТЗ требуется увеличить проектные значения кратности циркуляции до 2,4 и 2,1 соответственно. По этой же причине в системах с подводом питательной воды в сепаратор (Д1, В1, КВ1, Т1) нарушается ограничение по минимальной температуре на входе в экономайзер при увеличении мощности МОД (рис. 19). Это было установлено и для двигателя 8ДКРН60/195-10 (рис.15), однако в данном случае вносить изменения в оптимальное проектирование вариантов Д1, В1, КВ1 нет необходимости. Дело в том, что производительность УК, при которой нарушается ограничение по существенно превосходит потребность в паре в тропических условиях. Регулирование производительности УК позволит обеспечить как нужный отпуск пара, так и надежную работу экономайзера.

В варианте Т1 нет избытка пара УК, поэтому при проектировании требуется повысить кратность циркуляции до 3,3. По этой и другим причинам (необходимость перепроектирования блока УТГ на тропические условия) система Т1 оказалась наименее приспособленной для работы в различных климатических зонах.

50 60 70 80 90 Ргд/Ргд0м,% 50 60 70 80 90 Ргд/Ргд°м,%

Рис. 18. Изменение кратности циркуля- Рис. 19. Изменение температуры воды ции в испарителе УК на режимах доле- на входе в экономайзер УК на режимах вой мощности МОД 7Ш)МС при экс- долевой мощности МОД 7Ь80МС пои плуатации в тропиках эксплуатации в тропиках

Для всех энергосберегающих систем северные условия эксплуатации являются наиболее напряженными по обеспечению энергией судовых потребителей. В валогенераторном В1 и дизельгенераторном Д1 вариантах только на перегрузочных режимах МОД (108 - 110 %) УК вырабатывает нужное количество пара. По сравнению с ними комбинированная система КВ1 будет более предпочтительной, т.к. ее рабочий диапазон полного обеспечения теплотой судовых потребителей начинается уже с 70%-ной мощности МОД.

Турбогенераторные системы T2, ТЗ на основных ходовых режимах во всех климатических зонах справляются с задачей теплоснабжения, но не вырабатывают нужного количества электроэнергии. Только в комплексной системе КТЗ производительности УК достаточно для этих целей. На рис.20 отмечены минимальные значения режимной мощности МОД, при которых этот вариант обеспечивает все судовые нужды в теплоте и электроэнергии только за счет вторичных энергоресурсов. Благодаря этому система КТЗ дает наибольшую экономию топлива, которая в северных условиях может составить 330 - 640 кг/ч (рис.21).

Вторым по топливной экономичности является вариант КВ1, что объясняется его большими возможностями (как и системы КТЗ) по использованию теплоты газов МОД, а именно, в силовой турбине и в УК. Эта комбинированная система - единственная, в которой не требуется подклю-

чение на расчетном режиме дополнительного оборудования во всех трех климатических зонах.

По результатам анализа работоспособности и эффективности энергосберегающих систем МОД следует отметить, что турбогенераторные варианты более подвержены влиянию условий эксплуатации судна, чем вало-генераторные и дизельгенераторные варианты.

Рис. 20. Изменение мощности турбогенератора на долевых режимах МОД 7L80MC при эксплуатации в трех климатических зонах

Рис. 21. Экономия топлива (относительно варианта ДО) на режимах долевой мощности МОД 7L80MC при эксплуатации в северных широтах

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Впервые представлен комплексный подход к исследованию эффективности и проектированию энергосберегающих систем МОД, объединяющий параметрическую и схемную оптимизацию с анализом статических характеристик утилизационного оборудования. При разработке и реализации данного подхода были получены следующие основные результаты.

1. Предложена методика оптимизационного проектирования утилизационных систем МОД, в основу которой легли метод математического моделирования, принципы системного подхода, элементы теории графов и нелинейного программирования.

2. Разработан комплекс математических моделей, базирующийся на модульном принципе программного обеспечения, адекватно описывающий

реальные процессы в основном утилизационном оборудовании судовых МОД. Данный комплекс предназначен для решения прямой (проектировочной) задачи, исследования эффективности и оптимизации параметров дизельгенераторных, турбогенераторных, комплексных, валогенераторных и комбинированных энергосберегающих систем МОД различных типов и мощностей.

3. Разработаны алгоритмы и программы для решения обратной (поверочной) задачи относительно основного оборудования (утилизационного котла, турбогенератора, конденсатора пара, воздухоохладителя, подогревателей и охладителей воды и др.) и различных систем утилизации в целом при изменении режимов работы МОД и других внешних условий эксплуатации.

4. Для главных двигателей (8ДКРН 60/195-10, 4ЯТЛ84М, 7Ь80МС) трех морских транспортных судов выполнена параметрическая и схемная оптимизация энергосберегающих систем:

- получены оптимальные значения параметров и характеристик утилизационного оборудования. Для ряда параметров выявлена устойчивая тенденция изменения их оптимальных значений, что позволяет дать однозначные рекомендации для проектирования;

- наилучшие показатели энергетической эффективности получены для комплексной системы (КТЗ), которая без дополнительных затрат топлива обеспечивает потребности ходового режима судна в теплоте и электроэнергии при мощности МОД около 12 МВт (танкеры) и 20 МВт (контейнеровозы);

- выявлена существенная зависимость экономической эффективности использования вторичных энергоресурсов МОД от условий постройки судна и вида топлива дизель генераторов. Для танкеров отечественной постройки с МОД мощностью 12 МВт и более предпочтительны комплексные системы утилизации (Т2, ТЗ, КТЗ), а для условий зарубежной постройки - валогенераторные и комбинированные (валогенератор-турбокомпаунд) системы. При использовании в установке единого тяжелого топлива конкурентоспособными становятся дизельгенераторные варианты с УК теплофикационного назначения;

- энергосберегающие мероприятия в лучших вариантах обеспечивают снижение затрат на топливо на 14 - 16%, что может дать годовой экономический эффект только по одному двигателю 190 - 250 тыс..и8Б.

5. Анализ работоспособности и эффективности энергосберегающих систем при изменении режимов работы МОД и параметров окружающей среды позволяет констатировать следующее:

- статические характеристики утилизационного оборудования вало-генераторной КВ 1 и комплексной КТЗ систем свидетельствуют о его работоспособности на основных ходовых режимах судна при эксплуатации в различных климатических зонах;

- наибольшую экономию топлива в рассматриваемом спектре режимов МОД и внешних параметров обеспечивают комплексные энергосберегающие мероприятия (вариант КТЗ);

- для ряда утилизационных систем определены изменения, которые следует внести в процесс их оптимального проектирования и эксплуатации с целью повышения надежности и эффективности.

Результаты диссертации можно рекомендовать для таких перспективных направлений, как разработка систем автоматизированного проектирования, исследование динамики и создание адаптивных МОД с энергосберегающими системами.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Седельников Г.Д. Энергосберегающие системы малооборотных дизелей. - Владивосток: Дальнаука, 2003. - 230 с.

2. Курзон А.Г., Седельников Г.Д. Оптимизация параметров и схем утилизации теплоты дизельных установок // Двигателестроение. - 1991. -№10-11.-С. 15-19.

3. Курзон А.Г., Седельников Г.Д. Оценка эффективности различных схем утилизации теплоты уходящих газов в судовых дизельных установках // Судостроение. - 1995. - С. 9-12.

4. Седельников Г.Д., Попов А.Ю. Характеристики энергосберегающих систем на режимах долевой мощности малооборотного дизеля // Дви-гателестроение. - 2002. - № 1. - С. 26-28.

5. Лашко В.А., Седельников Г.Д. Параметрическая и схемная оптимизация энергосберегающих систем малооборотных дизелей // Известия вузов. Машиностроение. - 2002. - № 8. - С. 38-48.

6. Лашко В.А., Седельников Г.Д., Попов А.Ю. Использование вторичных энергоресурсов малооборотного дизеля при изменении внешних условий эксплуатации // Известия вузов. Машиностроение. - 2003. - № 11.-С. 30-37.

7. Курзон А.Г., Ривлин Э.П., Седельников Г.Д. Оптимизация проектирования судовых вспомогательных ГТД // Судостроение. - 1983. -№10.-С. 19-21.

8. Седельников Г.Д., Малыхин А.А., Конюков В Л. Утилизационные теплообменники нагревательных печей кузнечных цехов // Судостроительная промышленность. Серия : Промышленная энергетика, охрана окружающей среды и энергосбережение судов. - 1991. - Вып. 17. - С. 34-38.

9. Малых Н.П., Седельников Г.Д., Виноградов Е.Д. Исследование параметров блока утилизационного турбогенератора комбинированной газопаротурбинной установки // Матер, по обмену опытом. Центр, правление НТО им. А.Н.Крылова. - 1978. - Вып. 279. - С. 42-52.

10. Исследование утилизации тепла выхлопных газов судовых ГТД для привода электрогенераторов / А.Г. Курзон, Б.Г. Викторов, Г.Д. Седельников и др. // Матер, по обмену опытом. Центр, правление НТО им. А.Н.Крылова.-1979.-Вып. 310.-С.4-14.

11. Курзон А.Г., Седельников Г.Д. О выборе адекватного метода оптимизации судового энергетического оборудования // Труды ЛКИ: Физико-технические проблемы судовой энергетики. - 1980. - С. 130-138.

12. Седельников Г.Д. Исследование устойчивости оптимальных решений при изменении внешних условий и ограничений в судовых газопаротурбинных агрегатах // Труды ЛКИ: Физико-технические проблемы судовой энергетики. - 1980. - С. 139-147.

13. Курзон А.Г., Седельников Г.Д. Оптимизационное исследование эффективности газопаротурбинного двигателя судовых электрогенераторов // Труды ЛКИ : Проблемы надежности и экономичности СЭУ. - 1983. -С. 119-126.

14. Курзон А.Г., Седельников Г.Д. Ускоренная оценка оптимальных параметров и эффективности судовых газотурбогенераторов с теплоутилизационным контуром // Матер, по обмену опытом. Центр, правление НТО им. А.Н. Крылова. - 1985. - Вып. 410. - С. 22-30.

15. Утилизационный экономайзер / В.Ю. Жарков, В.Л. Конюков, А.А. Малыхин, Г.Д. Седельников // Информ. листок № 167-86. - Хабаровск: ЦНТИ, 1986. - 4 с.

16. А.с. 1310588 СССР. Система теплоснабжения / А.А. Малыхин, Г.Д. Седельников и др. - № 3961283/29-06; Заявл. 17.07.85; Опубл. 15.05.87. Бюл.№ 18.-3 с.

17. А.с. 1355834 СССР. Устройство автоматического регулирования системы теплоснабжения / А.А. Малыхин, Г.Д. Седельников и др. -№ 3996709/29-06; Заявл. 27.12.85; Опубл. 30.11.87. Бюл. №44.-3 с.

18. Седельников Г., Алексиев 3. Система утилизации теплоты судовых дизельных двигателей как объект математического моделирования и оптимизации // Сб. докл. национ. конф. по энергетике с межд. участием, 27-29 октября 1988 г. - Бухарест, 1988. - С. 43-58.

19. Седельников Г., Малыхин А., Конюков В. Способ и результаты исследования эффективности утилизации теплоты дымовых газов промышленных печей П Сб. докл. национ. конф. по энергетике с межд. участием, 27-29 октября 1988 г. - Бухарест, 1988. - С. 35-42.

20. Седельников Г.Д. Расчетное исследование эффективности методов оптимизации судового энергетического оборудования // Проблемы автоматизации исследований и проектных решений в судовой энергетике: Межвуз. сб. науч. трудов. - Горький : Изд-во ГПИ, 1990. - С. 92-97.

21. Sedelnikov G.D. Mathematical model and optimization of waste heat recovery systems for marine low-speed diesel engines // Ships Reliability and

Producibility'91: Proceedings of the Fourth International Symposium, 16-17 May 1991. - Varna, 1991. - P. 126 -133.

22. Sedelnikov G., Alexiev Z., Kostova I. Comparative investigation of several non linear programming methods at waste heat recovery system optimization // Ships Reliability and Producibility'91: Proceedings of the Fourth International Symposium, 16-17 May 1991. - Varna, 1991. - P. 134-136.

23. Седельников Г.Д., Попов А.Ю. Оптимальное проектирование тепломеханических систем судовых малооборотных дизелей // Проблемы механики сплошных сред : Матер, межд. науч.-техн. конф., 15-19 сентября 1997 г. - Комсомольск-на-Амуре: КнАГТУ, 1998. - 4.1. - С. 99-101.

24. Седельников Г.Д., Попов А.Ю. Математическая модель для расчета и оптимизации судовой дизельной установки // Матер, науч.-техн. конф. КнАГТУ, 13-24 апреля 1998 г. - Комсомольск-на-Амуре: КнАГТУ, 1999. -4.2.-С. 68-71.

25. Седельников Г.Д., Попов А.Ю. Эффективность энергосберегающих систем малооборотных дизелей морских транспортных судов // Проблемы прочности и эксплуатационной надежности судов: Труды межд. конф., 8-11 сентября 1999 г. - Владивосток: ДВГТУ, 1999. - С. 434-438.

26. Седельников Г.Д. Математическое моделирование и оптимизация систем использования вторичных энергоресурсов судовых МОД // Двигатели внутреннего сгорания двадцать первого века : Матер, юбил. науч.-техн. конф., посвященной 70-летию кафедры судовых ДВС и дизельных установок СПбГМТУ, 20 сентября 2000 г. - Санкт-Петербург: СПбГМТУ, 2000. - С. 52-53.

27. Седельников Г.Д., Попов А.Ю. Эффективность систем утилизации теплоты на долевых режимах работы судовых МОД // Двигатели внутреннего сгорания двадцать первого века : Матер, юбил. науч.-техн. конф., посвященной 70-летию кафедры судовых ДВС и дизельных установок СПбГМТУ, 20 сентября 2000 г. - Санкт-Петербург: СПбГМТУ, 2000. -С.53-54.

28. Седельников Г.Д., Попов А.Ю. Оценка эффективности комплексной утилизации теплоты на долевых нагрузках малооборотного дизеля // Актуальные проблемы создания, проектирования и эксплуатации современных двигателей внутреннего сгорания / Сб. науч. трудов.- Хабаровск: Изд-во ХГТУ, 2001. - Вып. 2. - С. 30-38.

29. Седельников Г.Д., Попов А.Ю. Работоспособность и эффективность энергосберегающих систем на частичных режимах малооборотного дизеля // Актуальные проблемы создания, проектирования и эксплуатации современных двигателей внутреннего сгорания / Сб. науч. трудов. - Хабаровск : Изд-во ХГТУ, 2001. - Вып. 2. - С. 39-48.

30. Седельников Г.Д. Использование элементов теории графов при моделировании энергосберегающих систем дизельных двигателей. - М.,

2001. - Деп. в ВИНИТИ РАН и Миннауки России 05.10.2001, № 2099 -В2001.-9с.

31. Седельников Г.Д., Попов А.Ю. Эффективность выработки тепловой и электрической энергии в дизельгенераторных и валогенераторных вариантах судовой установки. - М., 2001. - Деп. в ВИНИТИ РАН и Миннауки России 05.10.2001, № 2100 - В2001. - 9 с.

32. Седельников Г.Д., Попов А.Ю. Работоспособность и эффективность системы комплексной утилизации теплоты на режимах долевой мощности малооборотного дизеля. - М., 2001. - Деп. в ВИНИТИ РАН и Миннауки России 05.10.2001, № 2101 - В2001. - 17 с.

33. Лашко В.А., Седельников Г.Д. Оптимизационное проектирование энергосберегающих систем современных МОД // Актуальные проблемы создания и эксплуатации комбинированных двигателей внутреннего сгорания: Матер, межд. науч.-техн. конф. «Двигатели 2002», 23-28 сентября 2002 г. - Хабаровск: ХГТУ, 2002. - С. 17-20.

34. Седельников Г.Д. Параметры и характеристики МОД с энергосберегающими системами при эксплуатации в различных климатических зонах // Актуальные проблемы создания и эксплуатации комбинированных двигателей внутреннего сгорания: Матер, межд. науч.-техн. конф. «Двигатели 2002», 23-28 сентября 2002 г. - Хабаровск: ХГТУ, 2002. - С. 235-238.

Подписано в печать 28.04.2004 Формат 60x84/16. Бумага писчая. Печать офсетная. Усл. печ. 2,3 л. Уч. изд. 2Д л. Тираж 100. Заказ 18000

Полиграфическая лаборатория ГОУВПО «Комсомольский-на-Амуре

государственный технический университет» 681013, Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина, 27

P11216

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ВТОРИЧНЫЕ ЭНЕРГОРЕСУРСЫ МОД И СПОСОБЫ ИХ

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ.

1.1. Современные МОД ведущих дизелестроительных фирм.

1.1.1. Современные МОД фирмы MAN B&W Diesel A/S.

1.1.2. МОД фирмы Wartsila New Sulzer Diesel.

1.1.3. Современные МОД фирмы Mitsubishi Heavy Industries.

1.1.4. Отечественные (лицензионные) МОД.

1.2. Количественный и качественный анализ вторичных энергоресурсов МОД.

1.2.1. Энергетический баланс МОД.

1.2.2. Эксергетический баланс МОД.

1.2.3. Результаты анализа вторичных энергоресурсов МОД.

1.3. Потребители тепловой и электрической энергии на морских транспортных судах.

1.3.1. Тепловые потребители.

1.3.2. Потребители электрической энергии.

1.4. Анализ современного состояния использования вторичных энергоресурсов МОД.

1.4.1. Традиционные системы утилизации теплоты.

1.4.2. Комплексные системы утилизации.

1.4.3. Турбокомпаундные, валогенераторные и комбинированные системы.

1.4.4. Использование холодильных машин, тепловых насосов и органических теплоносителей в утилизационных установках.

1.4.5. Сравнение эффективности энергосберегающих систем МОД.

1.4.6. Классификация энергосберегающих систем судовых дизелей.

1.5. Постановка задачи исследования.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

И ОПТИМИЗАЦИИ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ СИСТЕМ.

2.1. Специфика решаемой задачи и ее математическая формулировка.

2.2. Объекты оптимизации и принципы их исследования.

2.3. Графы систем утилизации теплоты и их анализ.

2.4. Выбор комплекса оптимизируемых параметров.

2.5. Критерии эффективности ГД и дизельной установки.

2.5.1. Показатели энергетической эффективности.

2.5.2. Массовые показатели.

2.5.3. Технико-экономические показатели.

2.5.4. Выбор целевой функции.

2.6. Анализ эффективности и выбор метода нелинейного программирования.

2.6.1. Классификация методов нелинейного программирования.

2.6.2. Расчетное исследование эффективности методов нелинейного программирования.

ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ МОД С ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮ

ЩИМИ СИСТЕМАМИ.

3.1. Параметры и характеристики МОД на номинальном и долевых режимах работы.

3.2. Математические модели основных блоков систем утилизации теплоты МОД.

3.2.1. Блок утилизационного котла.

3.2.2. Блок утилизационного турбогенератора.

3.2.3. Блок воздухоохладителя.

3.2.4. Контур пресной охлаждающей воды.

3.2.5. Блок маслоохладителя ГД.

3.3. Алгоритм расчета тепловой схемы комплексной системы утилизации теплоты.

3.4. Определение характеристик замыкающих звеньев.

3.5. Особенности моделирования валогенераторных, турбокомпаундных и комбинированных систем.

3.6. Программный комплекс для оптимизационных исследований энергосберегающих систем МОД.

ГЛАВА 4. ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ И СХЕМНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ СИСТЕМ МОД МОРСКИХ ТРАНСПОРНЫХ СУДОВ.

4.1. Формирование исходных данных.

4.1.1. Данные главного двигателя.

4.1.2. Общесудовые данные.

4.1.3. Данные вспомогательной установки.

4.2. Танкер дедвейтом 60 тыс. тонн отечественной постройки.

4.2.1. Результаты оптимизации энергосберегающих систем МОД 8L60MC при работе дизельгенераторов на легком топливе.

4.2.2. Основные результаты оптимизации утилизационных систем при работе дизельгенераторов на тяжелом топливе.

4.3. Танкер-продуктовоз дедвейтом 45 тыс. тонн (проект Болгарии).

4.3.1. О соотношении цен на альтернативное энергетическое оборудование для условий отечественной и зарубежной постройки судна.

4.3.2. Основные результаты оптимизации энергосберегающих систем МОД 4RTA84M:.

4.4. Контейнеровоз дедвейтом 47 тыс. тонн германской постройки.

4.4.1. Параметрическая и схемная оптимизация систем утилизации теплоты МОД 7L80MC.

Экономия энергетических ресурсов относится к главнейшим задачам транспортного и энергетического машиностроения. Одним из путей ее решения является создание высокоэкономичных двигателей с эффективными энергосберегающими системами.В настоящее время основными двигателями судов морского транспортного флота являются малооборотные дизели (МОД) ведущих дизелестроительных фирм и их лицензиатов. Это обусловлено высокими ЬОПД таких двигателей, а также широкими диапазонами мощностей и частот вращения, способными удовлетворить требования большинства заказчиков и судовладельцев. Так, фирма MAN B&W выпускает 25 моделей МОД (профамма 2000 года), которые в целом могут обеспечить номинальную мощность от 1100 до 68640 кВт и номинальную частоту вращения от 57 до 250 мин'\ Однако применение современных МОД вызывает проблему обеспечения потребностей ходового режима судна в тепловой и электрической энергии за счет вторичных энергоресурсов, т.е. без дополнительных затрат топлива.Уменьшение теплоты отработавших газов МОД до 27 - 29 % (от теплоты сгорания топлива) и их температуры до 235 - 270''С делает малопригодным традиционные системы глубокой утилизации. Комплексные системы, использующие теплоту отработавших газов, наддувочного воздуха и пресной воды, охлаждающей втулки цилиндров МОД, повышают теплоиспользование в дизельной установке, но и значительно её усложняют. Это связанно с применением более крупных и дорогих утилизационных котлов, паровых турбин, дополнительного теплообменного оборудования и необходимости их оснащения разветвленными системами автоматики.В качестве альтернативы традиционным и комплексным систе^мам могут рассматриваться валогенераторные, турбокомпаундные и комбинированные (валогенератор - турбокомпаунд) системы, производство которых освоено зарубежными фирмами.Многообразие вариантов использования вторичных энергоресурсов главных двигателей и способов выработки тепловой и электрической энергии на судах не позволяет заранее утверждать какой из них будет лучшим в тех или иных условиях. Поэтому выбор для конкретного судна наиболее целесообразного варианта энергосберегающей системы и ее параметров является актуальным и относится к классу оптимизационных проектировочных задач.Эффективность энергосбережения на судне во многом определяется как типом систем утилизации, так и реальными условиями эксплуатации, к которым, прежде всего, относятся режимы работы судна и главного двигателя (ГД), а также параметры окружающей среды. Морские транспортные суда эксплуатируются в различных климатических зонах и часто, с целью экономии топлива, на экономических ходах с соответственно низкими коэффициентами использования мощности главного двигателя. По данным ЦНИИ МФ эти коэффициенты для танкеров и сухогрузов составляют 57 - 82 % [85]. Поэтому реальные эксплуатационные режимы судовых дизелей являются долевыми.Изменение условий эксплуатации отражается на экономичности двигателя и потенциале его вторичных энергоресурсов, уровне тепло- и электропотребления на судне и, следовательно, на параметрах и характеристиках энергосберегающих систем. При этом оборудование таких систем будет работать на нерасчетных режимах с соответствующим изменением эффективности и надежности. Это положение требует комплексного исследования статических характеристик утилизационных систем, которые до сих пор не были исследованы с точки зрения рационального перераспределения энергетических потоков, направленного, прежде всего, на повышение эффективности МОД и его энергосберегающих систем. Поэтому задача поддержания работоспособности и эффективности энергосберегающих систем на долевых режимах МОД и при изменении параметров окружающей среды является актуальной. Широкое применение современных МОД на транспортных судах, а также постоянный рост цен на нефть и нефтепродукты делают эту проблему еще более важной.В соответствии с представленной проблемой и направлениями ее решения цель диссертационной работы можно сформулировать следующим образом: -повышение эффективности энергосберегающих систем современных МОД на основе параметрической и схемной оптимизации и исследования статических характеристик при изменении внешних условий эксплуатации.При выполнении диссертационной работы были получены следующие основные положения и результаты, выносимые на защиту: - методика оптимизации параметров и оценки эффективности энергосберегающих систем современных МОД; - математические модели, алгоритмы и программы по проведению проектировочных и поверочных расчетов утилизационного оборудования судовых дизелей различного класса и назначения; -результаты численного эксперимента по сравнению методов нелинейного программирования; - оптимальные значения параметров и сравнительная эффективность дизельгенераторных, турбогенераторных, комплексных, валогенераторных и комбинированных энергосберегающих систем МОД морских транспортных судов; - статические характеристики блоков утилизационного котла, -турбогенератора, воздухоохладителя, контура пресной охлаждающей воды и систем утилизации теплоты МОД в целом; -результаты сравнения эффективности и работоспособности различных энергосберегающих систем в широком диапазоне режимов МОД и при эксплуатации судна в различных климатических зонах. #

6.5. Выводы и рекомендации

По результатам анализа работоспособности и эффективности энергосберегающих систем МОД 7L80MC на различных режимах его работы в трех климатических зонах можно сделать следующие выводы и рекомендации.

1). Условия эксплуатации судна оказывают существенное влияние на параметры главного двигателя, уровень тепло- и электропотребления и, как показали исследования, на эффективность и, отчасти, на работоспособность энергосберегающих систем.

2). В диапазоне эксплуатационных режимов МОД от 50 до 110 % при северных, умеренных и тропических условиях большинство параметров утилизационного оборудования изменяются в допустимых пределах.

3). Для устойчивой работы испарителя и отсутствия низкотемпературной сернистой коррозии трубок экономайзера в комплексных системах Т2 и ТЗ требуется повысить проектное значение кратности циркуляции в УК до 2,4 и 2,1 соответственно. В этих же системах, а также в КТЗ при эксплуатации в северных и умеренных широтах рекомендуется на режимах 50 - 60 %-ной мощности МОД отключать оборудование по утилизации теплоты надувочного воздуха.

4). Традиционная система Т1 оказалась наименее приспособленной для работы в различных климатических зонах. Выявлена необходимость повышения кратности циркуляции в УК до 3,3, а также перепроектирования другого утилизационного оборудования для обеспечения его работоспособности в тропических условиях.

5). Оборудование дизельгенераторных и валогенераторных вариантов в меньшей степени подвержено влиянию режимной мощности МОД и параметров окружающей среды. Однако и в этих схемах (Д1, В1) на основных режимах работы МОД в северных условиях требуется подключение вспомогательного котла.

6). Комплексная система КТЗ позволяет без дополнительных затрат топлива обеспечивать потребности в теплоте и электроэнергии на основных ходовых режимах контейнеровоза при плавании в тропических и умеренных зонах, а в северных — при мощности МОД не менее 91 %. Для более полного использования мощности турбогенератора на долевых режимах МОД рекомендуется в состав судовой электростанции ввести добавительный дизельгенератор мощностью 400 кВт.

7). Анализ статических характеристик системы КТЗ свидетельствует о работоспособности и эффективности ее утилизационного оборудования в различных климатических зонах. Это позволяет по сравнению с другими утилизационными системами получить наибольшую экономию топлива, которая в зависимости от условий эксплуатации судна может составить от 270 до 640 кг/ч.

316

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Впервые представлен комплексный подход к исследованию эффективности и проектированию энергосберегающих систем МОД, объединяющий параметрическую и схемную оптимизацию с анализом статических характеристик утилизационного оборудования. При разработке и реализации данного подхода были получены следующие основные результаты.

1. Выполнен анализ параметров и характеристик современных МОД ведущих дизелестроительных фирм, позволивший дать количественную и качественную оценку вторичных энергоресурсов МОД на номинальном и долевых режимах работы.

2. По результатам анализа и обобщения опубликованных работ в области использования вторичных энергоресурсов МОД предложена классификация систем утилизации теплоты судовых дизелей, разработан обобщенный вариант энергосберегающей системы и сделан обоснованный отбор объектов исследования.

3. Предложена методика оптимизационного проектирования утилизационных систем МОД, в основу которой легли метод математического моделирования, принципы системного подхода, элементы теории графов и нелинейного программирования. Методика позволяет проводить параметрическую и схемную оптимизацию энергосберегающих систем МОД по различным критериям эффективности (термодинамическим, массогабаритным, технико-экономическим) в условиях ограничений различной физической природы.

4. Разработан комплекс математических моделей, алгоритмов и программ, адекватно описывающий реальные процессы в основном утилизационном оборудовании судовых МОД. Данный комплекс предназначен для решения прямой (проектировочной) задачи, исследования эффективности и оптимизации параметров дизельгенераторных, валогенераторных, турбогенераторных, комплексных, турбокомпаундных и комбинированных энергосберегающих систем МОД различных типов и мощностей.

5. Разработаны алгоритмы и программы для решения обратной (поверочной) задачи относительно основного оборудования (утилизационного котла, турбогенератора, конденсатора пара, воздухоохладителя, подогревателей и охладителей воды и др.) и различных систем утилизации в целом при изменении режимов работы МОД и других внешних условий эксплуатации.

6. Проведено сравнительное исследование посредством численного эксперимента эффективности методов нелинейного программирования. Для многопараметрических и существенно нелинейных задач оптимизации энергетического оборудования может быть рекомендован метод Вейсмана.

7. Для главных двигателей (8ДКРН60/195-10, 4RTA84M, 7L80MC) трех морских транспортных судов выполнена параметрическая и схемная оптимизация энергосберегающих систем:

- получены комплексы оптимальных значений параметров и характеристик утилизационного оборудования. Для ряда параметров выявлена устойчивая тенденция изменения их оптимальных значений, что позволяет дать однозначные рекомендации для проектирования;

- наилучшие показатели энергетической эффективности получены для комплексной системы (КТЗ), когда используется теплота отработавших газов, надувочного воздуха и пресной охлаждающей воды МОД, оборудованного силовой газовой турбиной. Данная система позволяет без дополнительных затрат топлива обеспечивать потребности ходового режима судна в теплоте и электроэнергии при мощности МОД около 12 МВт (танкеры) и 20 МВт (контейнеровозы);

- выявлена существенная зависимость технико-экономической эффективности энергосберегающих систем МОД от условий постройки судна и вида топлива дизельгенераторов. Для танкеров отечественной постройки с МОД мощностью более 11 - 12 МВт предпочтительны комплексные системы утилизации (Т2, ТЗ, КТЗ), а для условий зарубежной постройки - валогенераторные и комбинированные (валогенератор-турбокомпаунд) системы. При использовании в установке единого тяжелого топлива конкурентоспособными становятся ди-зельгенераторные варианты с УК теплофикационного назначения;

- энергосберегающие мероприятия в лучших вариантах обеспечивают снижение затрат на топливо на 14 - 16 %, что может дать годовой экономический эффект 190 - 250 Tbic.USD.

8. По результатам исследования статических характеристик в диапазоне эксплуатационных мощностей МОД от 50 до 110 % предложены рекомендации для проектирования и эксплуатации утилизационных систем с целью повышения их надежности и эффективности: увеличение проектных значений кратности циркуляции воды в УК в 1,2 - 1,9 раза; установление 40 - 50 % - ного запаса по производительности насоса забортной воды блока УТГ; введение в состав комплексных систем добавительных дизельгенераторов небольшой мощности; отключение оборудования по утилизации теплоты надувочного воздуха на режимах 50 - 60 % - ной мощности МОД и др.

9. Сравнительный анализ работоспособности и эффективности энергосберегающих систем МОД 7L80MC при изменении внешних условий эксплуатации (режимов работы МОД, параметров окружающей среды) позволяет констатировать следующее:

- традиционная турбогенераторная система утилизации Т1 является малоэффективной и наименее приспособленной для эксплуатации в различных климатических зонах (параллельная работа УТГ и ДГ на большинстве режимов МОД; необходимость перепроектирования утилизационного оборудования для обеспечения его работоспособности в тропических условиях и др.);

- дизельгенераторный и валогенераторные варианты в меньшей степени подвержены влиянию режимной мощности МОД и параметров окружающей среды, однако и в этих схемах (Д1, В1) на основных режимах работы МОД в северных условиях требуется подключение вспомогательного котла;

- статические характеристики утилизационного оборудования системы КТЗ свидетельствуют о его работоспособности и эффективности при эксплуатации в различных климатических зонах. Это позволяет обеспечивать за счет вторичных энергоресурсов МОД все потребности в тепловой и электрической энергии на основных ходовых режимах контейнеровоза при плавании в тропических и умеренных широтах, а в северных - при мощности МОД более 90 %. Данная система отличается наибольшей сложностью, но ее применение дает по сравнению с системой без утилизации наибольшую экономию топлива, которая в зависимости от условий эксплуатации судна может составить 270 - 640 кг/ч .

10. Разработанные математические модели и программы доведены до практического использования и внедрены в ОАО «Амурский судостроительный завод», ЦНИДИ и на кафедрах ДВС и СЭУ ряда технических университетов.

1. Аверин В. А., Колесниченко А.Г., Нагибин А .Я. Опыт создания судовых утилизационных котлов и перспективы их развития // Судостроение. 1980. -№5.-С. 18-23.

2. Агафонов В.А., Ермилов В.Г., Панков Е.В. Судовые конденсационные установки. JL: Судпромгиз, 1963. - 490 с.

3. Агрегаты воздухоснабжения комбинированных двигателей внутреннего сгорания / Под ред. М.Г.Круглова. М.: Машиностроение, 1973. - 296 с.

4. Аксельбанд A.M. Судовые энергетические установки. Д.: Судостроение, 1970. - 472 с.

5. Аксельбанд А.М., Ле Суан Он. Исследование эффективности схем утилизации тепла в судовых дизельных установках эксергетическим методом // Судостроение. 1969. - № 11. - С. 30-34.

6. Алексеев В.А., Арсеньев Ю.Н., Баракан Г.Х., Пийп А.А. Судовые дизели в ближайшей перспективе // Судостроение. 1998. - № 5/6. - С. 75-78.

7. Алексиев З.Д. Термоикономическа оптимизация на топлинни схеми в корабните дизелови энергетични уредби: Автореф. дис. . канд.техн.наук / ВМЕИ. Варна, 1974. - 24 с.

8. Альбом разрешённых к применению водогрейных котлов и котло-агрегатов, утилизационных водогрейных и паровых котлов и сепараторов пара для кораблей и судов: РН-75 // Предпр. п/ я В-8662. 1973.- № 035-76.041.- 72 с.

9. Альбом разрешенных к применению турбогенераторов для кораблей и судов: РН-75 // Предпр. п/я В 8662.- 1973.- № 035 - 76.037, Ч.1.-33 с.

10. Андреев В.А. Теплообменные аппараты для вязких жидкостей. Основы расчета и проектирования. Л.: Энергия, 1971. - 151 с.

11. Андреев П.А., Гринман М.И., Смолкин Ю.В. Оптимизация теплоэнергетического оборудования АЭС. М.: Атомиздат, 1975. - 222 с.

12. Андрющенко А.И. Термодинамические основы комбинированных циклов теплоэнергетических установок // Известия вузов. Энергетика. 1979. -№ 1,-С. 51-54.

13. Андрющенко А.И. Термодинамические расчеты оптимальных параметров тепловых электростанций. М.: Высшая школа, 1963. - 230 с.

14. Андрющенко А.И., Змачинский А.В., Понятов В.А. Оптимизация тепловых циклов и процессов ТЭС. М.: Высшая школа, 1974. - 279 с.

15. Антонов В.А. Исследование эффективности судовых газопаротурбинных установок: Автореф. дис. . канд. техн. наук / ОИИМФ. Одесса, 1973.-28 с.

16. Антонов В.А. Оптимальная по КПД степень повышения давления в ГТУ в регенерацией и утилизацией тепла // Труды НКИ. 1979. - Вып. 146. -С. 12-15.

17. Аэродинамический расчет котельных установок (Нормативный метод) / Под ред. С.ИМочана. JL: Энергия, 1977. - 255 с.

18. Беляев И.Г. Эксплуатация судовых утилизационных установок. М.: Транспорт, 1987. - 175 с.

19. Берж К. Теория графов и её применение. М.: Изд-во иностр. лит., 1962.-319 с.

20. Бояринов А.И., Кафаров В.В. Методы оптимизации в химической технологии. М.: Химия, 1975. - 575 с.

21. Бродянский В.М. Эксергетический метод термодинамического анализа. М.: Энергия, 1973.-388 с.

22. Ванурин В.М. Результаты эксплуатации танкеров типа «Победа» // Судостроение. 1985. С. 12-14.

23. Вахтель В.Ю., Рудерман И.Л. Прогнозирование оптимальных параметров тракторного дизеля // Двигателестроение. 1984. - № 2. - С. 5-9.

24. Ващиленко Н.В., Генбом В.А. К вопросу о выборе параметров судовой газопаротурбинной установки с промежуточным подогревом газа // Труды НКИ. 1978. - Вып. 132. - С. 15-19.

25. Вентцель Е.С. Исследование операций. -М.: Сов. радио, 1972.- 551 с.

26. Видуцкий JI.M. Зарубежная судовая энергетика в 1983 г. // Судостроение. 1985.-№ 3. - С. 21-27.

27. Видуцкий JI.M. Зарубежная судовая энергетика в 1984 г. // Судостроение. 1986. - № 4. - С. 24-30.

28. Видуцкий JI.M. Зарубежная судовая энергетика в 1985 г. // Судостроение. 1987. - № 4. - С. 20-28.

29. Волгин В.В., Самойлов Ю.Ф., Усенко В.В. Об оптимальной последовательности теплового расчета теплоэнергетических объектов // Теплоэнергетика. 1975. - № 1. - С. 26-29.

30. Выбор параметров судовой газопаротурбинной установки / А.Г. Хоро-зянц, Д.Л. Денисов, О.Г. Литаврин, В.В. Курочкин // Судостроение. 1972. - № И.-С. 18-21.

31. Гидравлический расчет котельных агрегатов (Нормативный метод) / Под ред. В.А.Локшина, Д.Ф.Петерсона, А.Л.Шварца.- М.: Энергия, 1978.- 255 с.

32. Голубев Н.В. Проектирование энергетических установок морских судов. Л.: Судостроение, 1980. - 312 с.

33. Гохштейн Д.П. Современные методы термодинамического анализа энергетических установок. М.: Энергия, 1979. - 367 с.

34. Григорьев A.M., Калинина М.И. Повышение теплоиспользование на судах промыслового флота перспективной постройки // Судостроение. 1986. -№ И.-С. 23-25.

35. Губанов В.А., Захаров В.В., Коваленко А.Н. Введение в системный анализ: Учеб. пособие / Под ред. Л.А. Петросяна.- Л.: Изд-во ЛГУ, 1988. 232 с.

36. Гуревич А.М., Дементьев И.К., Зинин В.И. и др. Технические предпосылки создания судовых котлов на базе органических теплоносителей // Матер, по обмену опытом, Центр, правление НТО им. А.Н.Крылова. 1991.- Вып. 505. - С. 56-66.

37. Данилов B.C. Оценка эффективности различных схем утилизации тепла в судовых дизельных установках // Двигателестроение. 1984. - № 9. -С. 12-15.

38. Данилов B.C., Никулин Г.Ф., Петухов В.А. Оценка возможностей утилизации отбросной теплоты в судовых дизельных установках // Двигателестроение. 1984. - № 12. - С. 42-45.

39. Двигатели внутреннего сгорания. Теория поршневых и комбинированных двигателей / Под ред. А.С.Орлина и М.Г.Круглова. М.: Машиностроение, 1983. - 374 с.

40. Дереповский А., Омельницкий В. Утилизационная установка балктан-кера "Борис Бутома" // Морской флот. 1980. - №1. - С. 38-39.

41. Дизели и газовые двигатели: Каталог-справочник / Под ред. В.И. Ба-лакина.- НЦИ ИНФОРМТЯЖМАШ, ЦНВДИ, 1968. 283 с.

42. Дьяченко Б.С., Колесник A.JL, Цокалов А.Г. Алгоритм решения задачи оптимизации параметров и распределения мощности в многодвигательной судовой газотурбинной установке с учетом условий эксплуатации // Труды НКИ.- 1976.-Вып. 118.-С. 13-18.

43. Еленчев П.И. Утилизация на топлината на изгорелите газове от ко-рабни двигатели типове 6RLB66, 6RTA48 и 6 RTA68 // Юбилейна сесия 1982 г., том III. Институт по корабостроене, Варна, 1982. - С. 165-173.

44. Елистратов Ф.М. Проблемы глубокой утилизации тепла в судовых дизельных ЭУ // Судостроение. 1983. - № 10. - С. 21-26.

45. Ермольев Ю.М. Методы решения нелинейных экстремальных задач // Кибернетика. 1966. - № 4. - С. 1-17.

46. Зайцев В.И., Веселков Н.А. К вопросу начальных параметров пара в судовых ПТУ // Судовые силовые установки. М., 1976. - С. 10-16.

47. Зангвилл У.И. Нелинейное программирование. М.: Сов. радио, 1973. -311 с.

48. Захаров Ю.В. и др. Исследование термодинамической эффективности теплоиспользующих турбокомпрессорных фреоновых холодильных машин // Труды НКИ. 1972. - Вып. 60. - С. 9-12.

49. Захаров Ю.В. Судовые установки кондиционирования воздуха и холодильные машины. Л.: Судостроение, 1979. - 584 с.

50. Захаров Ю.В., Шостак В.П., Горовенко Н.Д. Эксергетический анализ и баланс судовых энергетических установок с ДВС // Труды НКИ. 1970. -Вып.37. - С. 3-12.

51. Зинин В.И., Креер А.Я., Чистяков П.И. Энергетическая установка танкера «Победа» // Судостроение. 1981. - № 9. - С. 32-33.

52. Зысин В.А. Комбинированные парогазовые установки и циклы. М.-Л.: Госэнергоиздат. 1962.

53. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям.- М.: Госэнергоиздат, 1960. 464 с.

54. Известия академии наук. Энергетика. 1997. - № 1-3.

55. Исследование совершенства тепловой схемы ТУК для специального судна: Отчет о НИР (этапы 1 и 2) / ЛКИ. Руковод. работы А.Г.Курзон. № ГР 78081467. - Л., 1978. - 106 с. - Исполн. Виноградов Е.Д., Малых Н.П., Седельников Г.Д.

56. К выбору целевой функции в задаче оптимизации проточных частей судовых малорасходных турбин / В.Д.Леверберг, Э.П.Ривлин, М.А.Либерман, А.Л.Спектор, Л.П.Андропов // Труды НКИ. 1974.- Вып. 91.- С. 45-49.

57. Калинина М.И., Баракан Г.Х. Повышение топливной экономичности ЭУ на судах японской постройки // Судостроение. 1983,- № 2.- С. 24-26.

58. Калинина М.И., Баракан Г.Х., Горбачев Г.В. Основные аспекты применения валогенераторных систем на судах перспективной постройки // Судостроение. 1986. - № 8. - С. 23-28.

59. Колесниченко А.Г., Нагибин А.Я. Опыт создания судовых утилизационных котлов и некоторые вопросы их развития // Матер, по обмену опытом, Центр, правление НТО им .А.Н.Крылова. 1979. - Вып. 310. - С. 15-30.

60. Комплексные газотурбинные установки ГТГУ-1250 и ПТУ 1500: Технические условия // Предпр. п/я А-7415. - 1972.

61. Конке Г.А., Лашко В.А. Современное мировое судовое дизелестрое-ние. Зарубежное судовое дизелестроение: Учеб. пособие. Хабаровск: Изд-во ХГТУ, 2002. - 579 с.

62. Копачинский П.А., Тараскин В.П. Судовые охладители и подогреватели жидкостей. Л.: Судостроение, 1968. - 244 с.

63. Костылев И.И., Коняев Д.В. Судовые системы теплоснабжения с органическим теплоносителем // Судостроение. 1996. - № 7. - С. 22-25.

64. Котляр И.В. Частичные и переходные режимы работы судовых газотурбинных установок. Л.: Судостроение, 1966. - 290 с.

65. Краев В.И. Экономические обоснования при проектировании морских судов. Л.: Судостроение, 1981. - 280 с.

66. Кривов В.Г., Синатов С.А., Гулин С.Д., Поляков А.А. Дизельные электростанции с тепловыми насосами // Двигателестроение.-1989.- № 1 .-С. 3-5.

67. Курзон А.Г. Основы теории и проектирования судовых паротурбинных установок. Л: Судостроение, 1974. - 536 с.

68. Курзон А.Г. Системно-иерархический подход к комплексной оптимизации параметров судовых энергетических установок // Матер, по обмену опытом. Центр, правление НТО им. А.Н.Крылова. 1975. - Вып. 222.- С. 6-11.

69. Курзон А.Г., Алексиев 3. Сопоставление трех методов оптимизации параметров теплоэнергетического оборудования // Известия АН СССР. Энергетика и транспорт. -1981. № 3. - С. 118-123.

70. Курзон А.Г., Йорданов В.А. Исследование комплексных систем утилизации вторичных энергоресурсов судовых дизельных установок // Судостроение. 1988. - № 10. - С. 16-17.

71. Курзон А.Г., Малых Н.П., Михальски Р. Материалы к проектным расчетам судовых паротурбинных установок: Учеб. пособие. Л.: Изд-во ЛКИ, 1980. - 92 с.

72. Курзон А.Г., Михальски Р., Малых Н.П. Комплексная оптимизация параметров судовых комбинированных газопаротурбинных установок // Труды ЛКИ. 1977. - Вып. 121. - С. 41-48.

73. Курзон А.Г., Ривлин Э.П., Седельников Г.Д. Оптимизация проектирования судовых вспомогательных ГТД// Судостроение. 1983. - № 10. - С. 19-21.

74. Курзон А.Г., Седельников Г.Д. О выборе адекватного метода оптимизации судового энергетического оборудования // Труды ЛКИ: Физико-технические проблемы судовой энергетики. 1980. - С. 130-138.

75. Курзон А.Г., Седельников Г.Д. Оптимизация параметров и схем утилизации теплоты дизельных установок // Двигателестроение. 1991. - № 10-11.-С. 15-19.

76. Курзон А.Г., Седельников Г.Д. Оценка эффективности различных схем утилизации теплоты уходящих газов в судовых дизельных установках // Судостроение. 1995. - № 10. - С. 9-12.

77. Левенберг В.Д. Судовые турбоприводы: Справочник.- Л.: Судостроение, 1983.-328 с.

78. Левенталь Г.Б., Попырин Л.С. Оптимизация теплоэнергетических установок. М.: Энергия, 1970. - 350 с.

79. Левитин Е.С., Поляк Б.Г. Методы минимизации при наличии ограничений // Выч. математика и математ. физика. 1966. - Т.6, № 5. - С. 787-823.

80. Македон Ю.А. Характеристики и аналитический метод определения веса судовых силовых установок // Труды ВНИТОСС. 1955. - т.VI, вып.З. -С. 129-141.

81. Малых Н.П., Седельников Г.Д., Виноградов Е.Д. Исследование параметров блока утилизационного турбогенератора комбинированной газопаротурбинной установки // Матер, по обмену опытом. Центр, правление НТО им. А.Н.Крылова. 1978. - Вып. 279. - С. 42-52.

82. Маслов В.В. Комплексные системы утилизации теплоты // Морской флот. 1984. - № 2: - С. 44-47.

83. Маслов В.В. Совершенствование эксплуатации систем судовых дизелей. М.: Транспорт, 1984. - 253 с.

84. Маслов В.В. Утилизация теплоты судовых дизелей. М.: Транспорт, 1990.- 144 с.

85. Математическое моделирование химических производств / К.Кроу, А.Гамилец, Т.Хоффман и др. М.: Мир,1973. - 391 с.

86. Методика (основные положения) определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений // Гос. комитет СМ СССР по науке и технике, Госплан СССР, АН СССР. М., 1978. - 41 с.

87. Методика технико-экономических расчетов в энергетике // Гос. комитет СМ СССР по науке и технике. М., 1966. - 12 с.

88. Методические рекомендации по комплексной оценке эффективности мероприятий, направленных на ускорение научно-технического прогресса // Гос. комитет СССР по науке и технике, АН СССР. М., 1988.- 17 с.

89. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования. М.: Информэлектро, 1994. -81 с.

90. Методы комплексной оптимизации энергетических установок / Под ред. Л.С.Попырина.- Иркутск: Изд-во Сибирского энергетического института СО АН СССР, 1977.- 150 с.

91. Методы математического моделирования в энергетике / Под ред. Л.А.Мелентьева и Л.С.Беляева. Иркутск: Восточно-Сибирское книжное изд-во, 1966.- - 432 с.

92. Методы математического моделирования и комплексной оптимизации энергетических установок в условиях неполной определенности исходной информации / Под ред. JI.C. Попырина. Иркутск: Изд-во Сибирского энергетического института СО АН СССР, 1977. - 191 с.

93. Методы математического моделирования и оптимизации теплоэнергетических установок / Под ред. Г.Б.Левенталя и Л.С.Попырина. М.: Наука,1972. 223 с.

94. Методы математического моделирования теплосиловых систем / Под ред. Л.С.Попырина. Новосибирск: Наука, Сибир. отделение, 1976. - 318 с.

95. Минимизация в инженерных расчетах на ЭВМ / С.Ю.Гуснин, Г.А. Омельянов, Г.В.Резников и др. М.: Машиностроение, 1981. - 120 с.

96. Михальски Р. Исследования по оптимизации параметров судовых комбинированных газопаротурбинных установок: Автореф. дис. . канд. техн. наук / ЛКИ. Л., 1976. - 20 с.

97. Михальски Р. Сравнение двух критериев экономической эффективности применительно к оптимизационным расчетам СЭУ // Труды ЛКИ. 1977. -Вып.121. - С. 69-73.

98. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М.: Энергия,1973.-319 с.

99. Моисеев Н.Н., Иванилов Ю.П., Столярова Е.М. Методы оптимизации. М.: Наука, 1978. - 352 с.

100. Нарусбаев А.А. Введение в теорию обоснования проектных решений. Л.: Судостроение, 1976. - 223 с.

101. Овсянников М.К., Петухов В.А. Судовые дизельные установки: Справочник. Л.: Судостроение, 1986. - 424 с.

102. Овсянников М.К., Петухов В.А. Эффективность топливоис-пользования в судовых дизельных установках. Л.: Судостроение, 1984. - 96 с.

103. Оптовые цены на двигатели внутреннего сгорания общего назначения, тепловозные и судовые, дизельгенераторы, газомотокомпрессоры и электростанции передвижные: Прейскурант № 20-03. М.: Прейскурантиздат, 1980. - 302 с.

104. Оптовые цены на котельно-турбинное и вспомогательное оборудование: Прейскурант № 19-05. М.: Прейскурантиздат, 1980. - 96 с.

105. Оптовые цены на котлы, турбины и турбоустановки: Доп. прейскурант № 19-04-1981/ 5. М.: Прейскурантиздат, 1982.

106. Оптовые цены на котлы, турбины и турбоустановки: Прейскурант № 19-04. М.: Прейскурантиздат, 1981. - 80 с.

107. Оптовые цены на насосы: Прейскурант № 23-01. М.: Прейскурантиздат, 1981.-624 с.

108. Оптовые цены на оборудование холодильное и компрессорное: Прейскурант № 23-02. М.: Прейскурантиздат, 1981. - 436 с.

109. Оптовые цены на суда морские, озерные и речные самоходные и несамоходные, судовые механизмы и оборудование,- Часть II: Судовые механизмы и оборудование: Прейскурант № 20-02.- М.: Прейскурантиздат, 1971,- 294 с.

110. Осинкин Н.В. Методика предварительного определения веса судовой машинно-котельной установки // Труды ВНИТОСС. 1955. - т.VI, вып.З. - С. 142-168.

111. Островский Г.М., Волик Ю.М. Моделирование сложных химико-технологических схем. М.: Химия, 1975. - 311 с.

112. Подбельский В.В. Язык С++. М.: ФиС, 1995. - 560 с.

113. Подсушный A.M. Основы теории и метод расчета эффективности судовых турбинных установок: Учеб. пособие.- Владивосток: Изд-во ДВПИ, 1979.-80 с.

114. Полак Э. Численные методы оптимизации. М.: Мир, 1974. - 375 с.

115. Попырин Л.С. Математическое моделирование и оптимизация теплоэнергетических установок. М.: Энергия, 1978. - 416 с.

116. Попырин Л.С., Наумов Ю.В., Иванов А.А. Оптимизация схем и<параметров оборудования теплосиловой- части двухконтурных АЭС с водо-водяными реакторами // Известия АН СССР. Энергетика и транспорт. 1976. -№ 2. - С. 124-136.

117. Раскин Л.Г. Анализ сложных систем и элементы теории оптимального управления. М.: Сов. радио, 1976. - 344 с.

118. Реютейтис Г., Рейвиндран А., Рэгсдел К. Оптимизация в технике: В 2-х кн. Кн.1. М.: Мир, 1986. - 347 с.

119. Реклейтис Г., Рейвиндран А., Рэгсдел К. Оптимизация в технике: В 2-х кн. Кн.2 М.: Мир, 1986. - 320 с.

120. Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. М.: Энергия, 1980. - 424 с.

121. Рихтер Д. Windows для профессионалов (программирование в Win32 API для Windows NT и Windows 95) / Пер. с англ. М.: Издательский отдел "Русская редакция" ТОО "Channel Tradin Ltd.", 1995. - 720 с.

122. Свами М., Тхуласираман К. Графы, сети и алгоритмы. М.: Мир, 1984.- 455 с.

123. Седаков Л.П. Судовая энергетика в двенадцатой пятилетке // Судостроение. 1986. - № 2. - С. 22-24.

124. Седаков Л.П., Баракан Г.Х., Вольфензон Я.Н. Основные направления развития зарубежной судовой энергетики // Судостроение. 1985.- № 1. -С. 20-23.

125. Седаков Л.П., Баракан Г.Х., Калинина М.И. Резервы повышения экономичности современных судовых дизельных энергетических установок // Судостроение. 1987. - № 11. - С. 20-25.

126. Седаков Л.П., Елистратов Ф.М. Высокоэкономичные дизели для судовых установок // Судостроение. 1985. - № 11. - С. 16-20.

127. Седельников Г.Д. Исследование устойчивости оптимальных решений при изменении внешних условий и ограничений в судовых газопаротурбинных агрегатах // Труды ЛКИ: Физико-технические проблемы судовой энергетики. 1980. - С. 139-147.

128. Седельников Г.Д. Повышение эффективности газотурбинных двигателей для привода судовых электрогенераторов на основе утилизации теплоты выхлопных газов и оптимизации теплотехнических параметров: Автореф. дис. . канд. техн. наук / ЛКИ. Л., 1982. - 20 с.

129. Седельников Г.Д., Попов А.Ю. Характеристики энергосберегающих систем на режимах долевой мощности малооборотного дизеля // Двигателе-строение. 2002. - №1. - С. 26-28.

130. Седельников Г.Д., Попов А.Ю. Эффективность энергосберегающих систем малооборотных дизелей морских транспортных судов // Проблемы прочности и эксплуатационной надежности судов: Труды межд. конф., 8-11 сент. 1999 г. Владивосток, 1999. - С. 434-438.

131. Селиверстов В.М. Утилизация тепла в судовых дизельных установках. Л.: Судостроение, 1973. - 254 с.

132. Семека В.А. Тепловой расчет судовых ПТУ: Учебное пособие. М.: Транспорт, 1965. - 260 с.

133. Семенов B.C., Фомин Ю.Я. Экономичность современных малооборотных дизелей // Двигателестроение. 1988. - № 2.- С. 52-54.

134. Сень Л.И., Якубовский Ю.В. Парогенераторные установки на морской воде. Л.: Судостроение, 1979. - 232 с.

135. Симеон А.Э., Сахаревич В.Д. Оптимизация систем воздухоснабже-ния дизелей по среднеэксплуатационному расходу топлива // Двигателестроение. 1985.-№ 3.-С. 3-5.

136. Синатов С.А., Поляков А.А., Гулин С.Д. Оценка энергетической эффективности дизельных теплоэлектростанций // Двигателестроение. 1989. -№ 5. - С. 3-6.

137. Смольник А.Ю. Оптимизация распределения нагрузок между котлом на жидком топливе и утилизационным котлом // Матер, по» обмену опытом, Центр, правление НТО им. А.Н.Крылова. 1991. - Вып. 505. - С. 56-66.

138. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. М.: Высшая школа, 1985. - 271 с.

139. Сорока Я.Х., Ващиленко Н.В., Генбом В.А. Об эффективности некоторых карнотизированных циклов судовых ГТУ с пароводяным теплоутилизи-рующим контуром //Труды НКИ. 1976. - Вып. 107. - С. 67-72.

140. Справочник по теплообменникам: В 2-х т. Т.1 / Пер. с англ., под ред. Б.С. Петухова, В.К. Шикова. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 560 с.

141. Справочник по теплообменникам: В 2-х т. Т.2 / Пер. с англ., под ред. О.Г. Мартыненко и др. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 352 с.

142. Судовые дизели и дизельгенераторы завода «Первомайскдизель-маш».- http.7/www.biz.mk.ua/dieselmash. 2001.

143. Судовые малооборотные дизели ОАО "БМЗ-Дизель". http: //www.bmz.bryansk.ru. -2001.

144. Судовые парогенераторы / Н.И.Пушкин, Д.И.Волков, К.С.Дементьев и др. Л.: Судостроение, 1977. - 519 с.

145. Судовые установки с двигателями внутреннего сгорания / В.А. Ван-шейдт, П.А.Гордеев, Б.А.Захаренко и др. Л.: Судостроение, 1978. - 368 с.

146. Судовые энергетические установки / Г.А.Артемов, В.П.Волошин, Ю.В.Захавров, А.Я.Шквар. Л.: Судостроение, 1987. - 480 с.

147. Сытов Н.П., Ванурин В.М. Головной танкер новой серии "Победа" // Судостроение. 1981. - №9. - С.11-15.

148. Танкер/продуктовоз 45000 DWT: Идейно-контрактен проект: Утв. СО «Кораблестроение» / Разраб. ИК-Варна, 1987.

149. Тепловой расчет котельных агрегатов (Нормативный метод) / Под ред. Н.В.Кузнецова, В.В.Митяра, И.Е. Дубровского, Э.С.Карасиной. М.: Энергия, 1973.-295 с.

150. Типовая методика определения экономической эффективности капитальных вложений // Госплан СССР, Госстрой СССР, АН СССР. Экономическая газета. - 1969. - № 39.

151. Уилсон Р. Введение в теорию графов. М.: Мир, 1977. - 207 с.

152. Ульфский Г.В. Комплексная оптимизация при проектировании судовых энергетических установок // Матер, по обмену опытом, Центр, правление НТО им. А.Н.Крылова. 1975. - Вып.222. - С. 12-24.

153. Ульфский Г.В. Оптимальное проектирование судовых энергетических установок // Судостроение. 1971. - № 1. - С. 30-33.

154. Фиакко А., Мак-Кормик Г. Нелинейное программирование. Методы последовательной безусловной минимизации.- М.: Мир, 1972. 240 с.

155. Фрумкин Определение параметров судовых газотурбинных установок. Л.: Судостроение, 1974. - 240 с.

156. Хаймрих Г., Найорк X., Нестлер В. Теплонасосные установки для отопления и горячего водоснабжения. М.: Стройиздат, 1985. - 351 с.

157. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование. М.: Мир, 1975.-534 с.

158. Храпченков А.С. Судовые вспомогательные и утилизационные котлы.- JL: Судостроение, 1988. 296 с.

159. Шелудько Л.П., Обмоин В.В., Чиркин В.Л. Оптимизация начальной температуры газа пиковой ГТУ // Энергомашиностроение.-1977.- № 1.- С.19-22.

160. Шилдт Г. Теория и практика С++ / Пер. с англ. СПб: BHV, 1996.416 с.

161. Шостак В.П., Бондаренко Н.С. Влияние верхней температуры газотурбинного цикла на основные характеристики контейнеровозов с ГТУ // Труды НКИ. 1979. - Вып. 146. - С. 38-47.

162. Эпельман Т.Е., Ипатенко А.Я. Судовые теплоэнергетические установки и их оборудование.- Л.: Судостроение, 1974. 392 с.

163. Юдин Д.Б. Методы количественного анализа сложных систем // Известия АН СССР. Техническая кибернетика. 1965. - № 1.- С. 3 -13; 1966. -№ 1.- С. 3-16.

164. Литовский Е.И., Пустовалов Ю.В. Парокомпрессионные теплонасосные установки.- М.: Энергоиздат, 1982. 142 с.

165. Abgaswarme-verwertung bei Schiffsdieselmotoren // Schiff und Hafen.-1986. 38, № 6.-S. 38.

166. Agarwal S.C. Gunabushnam N. Optimization of pressure distribution in a complicated gas turbine cycle // Jndian J. Technol. 1974. - 12, № 7. - P. 288-291.

167. Briner M. Sulzer RTA Low-speed engines successful experience and continuing development// Hansa. - 1985. - 122, №14. - P. 1467-1468, 1471-1474.

168. Briner M., Mikulicic N., Baumgartner P. Sulzer RTA engines for economical ship propulsion // Sulzer paper. Leading in Diesel Technology, 1986.- April. -32 p.

169. Broszeit R., Geisles O. Wirkungsgrad von Zweidruck-Abgaskesselanlagen auf Motorschiffen// Shiffbautechnik. 1989. - Ges - 82. Bd.-S. 309-319.

170. Brown D. Modern Sulzer marine two-stroke crosshead diesel engines // Sulzer paper. Leading in Diesel Technology, 1986. December. - 77 p.

171. Engine Selection Guide // MAN B&W Diesel AJ S. http: //www.manbw.dk. - 2000.

172. Entwicklungen und Trends bei Shiffsantriebsanlagen // Hansa. 1987. -124, № 1-2. - S. 49-52, 54, 56-57.

173. General Technical Data for Con-Speed // Sulzer-SLM. Winterthur, 1984. - Issue May. - P. A3-3.

174. General Technical Data for RTA Marine Diesel Engines // Sulzer Brothers Ltd. Winterthur, 1984. - Issue May. - 150 p.

175. Hitachi's "Twin-Bank" Economy Engine System // The Motor Ship.-1976. XI, vol. 57, № 676. - P. 93-94.

176. Hitachi's two stage recovery plant // Mar. Propuls. Int. 1984. - Sept.1. P. 18.

177. Kummrow R. Main engine-driven generators and the Sulzer-SLM con-speed gear//Hansa. 1987. - 124, №20.-P. 1266-1268, 1271.

178. M/V «St. Petersburg Senator» // Germ. Maritime Jnd. J.- 1993. 9, № 1.1. P. 32.

179. МШ energy-saving generating system // Can.Shipp and Mar. Eng. 1985. - 56,№ 10.-P. 24.

180. Mitsubishi's D-MAP System // The Motor Ship. 1978. - III, vol. 58. -№692.- P. 112-114.

181. Ohasi S., Sudsuki T. Recoweri of waste heat by mains of organic fluids // Bulletin of the MSEJ. 1978. - Vol. 6. - P. 70-78.

182. Ozano Т., Sushima Т., Kawamoto Y. Some utilisation Sustems of waste heat from marine diesel engine by absorbtion chilling units // Bulletin of the MSEJ.-1981.-Vol. 6.-P. 66-76.

183. Project Guide Two-stroke Engines. MC Programme // MAN B&W Diesel А/ S. Copenhagen, 1986. - Vol.1, Ed.2. - 249 p.

184. Schmidt Alfred, John Erich. Bordstrom aus neuen Quellen-Hydrostatisches Uberlagerundsgetriebe Тур RCF // Man forsch., plan, bauln. 1987.-S. 20-25.

185. Shaft Generators Power Take off from the Main Engine // MAN B&W Diesel AJ S. http://www.manbw.dk. - 2000.

186. Smith J., Welle H. A new concept in waste heat utilisation // Norwegian Shipping News. 1980. - № 3. - P. 18-29.

187. Streuli A. Applications of the BBC power turbine // Mar. Eng. / Log. -1985. 90, №11.- P. 100-102, 104, 106, 107.

188. Systems for economy optimization on ships (РТО/ PTI) // RENK TACKE GmbH. Werk Augsburg, 1988. - 03. - 11 p.

189. The MC Engines. Exhaust Gas Data and Waste Heat Recovery Systems. Total Economy // MAN B&W Diesel A/S. Copenhagen, 1985. - October - 28 p.

190. The Motor Ship. 1999. - June. - P. 51-53.

191. The Two-stroke Marine Diesel Engine // Sulzer Brothers Ltd. Winter-thur, 1988. - VIII. - 10 p.

192. Tomlinson L.O., Snyder R.W. Optimization of STAG combined cycle plants // Proc. Amer. Power. Conf., Vol. 36. - Chicago, II1, 1974. - P. 300-312.

193. Two-stroke Engines // Wartsila NSD. http: //www.wartsila.com . - 2001.

194. UE Diesel Engines // Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. http: //www.mhi.co.jp/ power/ ejpower/ product/ import/ ue.htm . - 2001.

195. Vincent T.L., Grantham W.J. Optimality in Parametrie Systems // Wiley, N.Y., 1981.

196. Warmeverwertung der Abgase von Schiffsdieselmotoren // Hansa.- 1986. 123. - № 8. - S. 715.

197. Zeleny M. Multiple Criteria Decision Making // McGraw-Hill, N.Y.,1982.

198. Zollinger E., Gregory N. Optimization Analusis of a CCGT Nuclear Power Plant With Application to the HHT 3000 MWth Commercial plant (HHT -Project) // ASME Publ., 1978. № GT16. - 8 p.^