CC BY
11УДК 629.3.054.2
В.И. Плющаев, заведующий кафедрой, доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВО «ВГУВТ»
И.С. Поляков, заведующий лабораторией, аспирант ФГБОУ ВО «ВГУВТ» 603950, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5
СИСТЕМА КОНТРОЛЯ РАСХОДА ТОПЛИВА КОЛЕСНОГО ДИЗЕЛЬ-ЭЛЕКТРОХОДА
Ключевые слова: судно, контроль расхода топлива
В статье предложен способ косвенной оценки расхода топлива для дизель-электрического колесного теплохода, основанный на измерении потребляемой агрегатами и механизмами судна электрической мощности.
Затраты на топливо являются основной составляющей эксплуатационных расходов судна. Судоходные компании уделяют значительное внимание мероприятиям по повышению эффективности эксплуатации флота за счёт снижения расхода топлива, борьбе с его хищениями. При этом используют как организационные (нормирование затрат), так и технические методы контроля расхода топлива (установка расходомеров, датчиков уровня и другой аппаратуры) [1,2]. Несмотря на то, что этой проблеме уделяется внимание уже многие десятилетия, её актуальность сохраняется до настоящего времени.
Объём, стоимость и эффективность технических средств контроля расхода топлива определяется типом судна и составом его энергетической установки.
В данной статье предложена методика оперативного контроля расхода топлива для дизель - электрического пассажирского теплохода проекта ПКС - 40. В качестве движителей на судне используются два гребных колеса, расположенных в задней части судна по левому и правому бортам. Колёса приводятся в движение двумя независимыми управляемыми электроприводами, включающими в свой состав преобразователи частоты и асинхронные электродвигатели. Структура СЭУ колёсного судна представлена на рис. 1 [3].
Рис. 1. Структура СЭУ колёсного судна
Единственными потребителями топлива являются две дизель - генераторные установки Д1Г1 и Д2Г2, обеспечивающие работу всех потребителей судна. Допускается работа как одной дизель - генераторной установки, так и их совместная работа. Подключение генераторов на шины 380В осуществляется контакторами QF1 и QF2, объединение шин 380В - контактором QF3. Питание на частотные преобразователи ПЧ1 и ПЧ2 подаётся с шин 380В через контакторы QF4 и QF5. Шина 220В запитыва-ется через трансформаторы Тр1 и Тр2 (контакторы QF6 и QF7). Потребители 380В примерно поровну (по потребляемой мощности) распределены между шиной I 380В и шиной II 380В.
При такой структуре СЭУ появляется возможность косвенного контроля расхода топлива дизель - генераторами по измеренному значению потребляемой агрегатами и механизмами судна электрической мощности. Для измерения потребляемой мощности на шинах генераторов устанавливаются быстродействующие измерительные преобразователи MTR-2 (рис. 2). Преобразователи служат для измерения свыше пятидесяти параметров трехфазной сети и преобразования полученных результатов для их передачи по каналу Modbus RS485.
40 m 4 V у # ^ ф ц it| ф ••
П^ ACS
•от О» OJ О X О 4 М1й
чзи V 1 <и <ii
M U и •U . U
Рис. 2. Преобразователь MTR-2
Преобразователи включаются в компьютеризированную систему контроля и дистанционного управления [4,5]. Система обеспечивает контроль и управление частотными приводами гребных колёс, техническими средствами судна (различными механизмами и агрегатами), выполняет функции аварийно - предупредительной сигнализации. Система включает в свой состав два равнозначных промышленных компьютера, три контроллера (рубки, носового и машинного отделений), набор датчиков и исполнительных устройств. Схема подключения и связь преобразователя с компьютеризированной системой контроля и управления судна проекта ПКС - 40 представлена на рис. 3.
Измеренные параметры по шине RS485 поступают в контроллер машинного отделения, затем по сети Ethernet в панельные компьютеры. Данные с MTR (токи и напряжения на шинах 380В, активная, реактивная и полная мощность) индицируются на соответствующих мнемосхемах и используются для формирования аварийных сообщений, а также используются для расчета расхода топлива.
Рис. 2. Схема подключения преобразователя MTR Расход топлива за промежуток времени от tx до t2 можно определить как:
n
G = £ gei ■ Pdl -At, ,
i=L
где gei - удельный расход топлива ( ч ) на интервале времени А/,- ;
Pài - мощность, развиваемая дизелем (кВт) на интервале времени А/,; At - интервал измерения параметров судовой сети;
(1)
n =
t — t
t2_tL
At,.
Электрическая мощность, потребляемая в сети (Рэ), связана с мощностью дизеля соотношением:
P =Л- Рэ
(2)
где Г] - некоторый коэффициент, который может быть определен опытным путем во время эксплуатации СЭУ.
Мгновенное значение расхода топлива () связано с мощностью дизеля (Рд) и
может быть получено по характеристикам удельный расход- -мощность дизеля. На рис. 4 приведены указанные характеристики для дизеля TBD226B - 6CD, используемого на судах с КДРК.
350 300 250 £ 200 Ч 150
100 50
V 1
____. 4__5 6 7 8
0 20 40 60 80 100
Рд . кВт
Рис. 4. Зависимость удельного расхода топлива от мощности при разных частотах вращения дизеля: 1) n = 700об/мин, 2) nà = 800об/мин, 3)пд = 900об/ мин, 4) пд = 1000об/мин, 5) пд = 1100об/мин, 6) пд = 1200об/мин, 7) п = 1300об/мин, 8) п = 1400об/мин,9) пд = 1500об/мин
Аппроксимирующий полином, описывающий представленные на рис. 4 кривые, имеет вид:
g, = 6,6725- e-> 0046пд • P2 - 52 • е-°-00255пд . Р + (0.0002ч2 - 0.5263^ +
+ 5787). (3)
Таким образом, получая с заданным интервалом At от преобразователей MTR параметры судовой сети, компьютер по формулам (2)-(3) пересчитывает электрическую мощность в удельный расход топлива, затем по формуле (1) подсчитывается расход топлива за заданный интервал времени.
Список литературы:
[1] Платов А.Ю. Методы оперативного планирования работы речного грузового флота в современных условиях: монография - Н.Новгород: Изд-во ФГОУ ВПО «ВГАВТ», 2009. - 155с.
[2] Брук М.А., Рихтер А.А. Режимы работы судовых дизелей. - Ленинград: Судпромгиз, 1963. 484с.
[3] Бурда Е.М. Частотно--регулируемый электропривод гребной установки пассажирского судна «Сура». // Труды 14-го международного научно-промышленного форума «Великие реки -2012» «Проблемы мспользования и инновационного развития внутренних водных путей в бассейнах великих рек». - Изд-во ФБОУ ВПО «ВГАВТ» Н. Новгород, 2012, т.2, с. 268-271.
[4] Мерзляков В.И., Поляков И.С., Плющаев В.И. Использование информационных технологий в системе контроля и управления речным пассажирским судном. - 15-й научно промышленный форум «Великие реки 2013». Труды конгресса. Том 1. Н.Новгород: Изд.: ВГАВТ, -2013. -С. 115-119.
[5] Плющаев В.И., Галкин Д.Н., Итальянцев С.А. Компьютеризованная система управления для пассажирского колесного теплохода / // Речной транспорт (XXI век). 2014. № 6, с. 35-37.
FUEL CONSUMPTION MONITORING SYSTEM OF WHEELED DIESEL-ELECTRIC VESSEL
V.I. Plyushchaev, I.S. Polyakov
Keywords: vessel, control fuel consumption
In this article the authors propose a method of fuel consumption indirect estimation for a wheeled diesel-electric vessel based on the power consumption measurement of the vessel's units and mechinery.
УДК 004.942
А.В. Попов, к.т.н., ст. преподаватель ФГБОУВО «ВГУВТ» А.О. Боровилов, студент ФГБОУ ВО «ВГУВТ» 603950, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5
ОБЗОР И МОДЕЛИРОВАНИЕ СВЕРХПРОВОДНИКОВЫХ СВОЙСТВ ФУЛЛЕРЕНОВ И НАНОТРУБОК
Ключевые слова: фуллерены, нанотрубки, сверхпроводимость, моделирование, Hyper-Chem
В статье рассмотрены ключевые позиции особенностей строения фуллеренов и нанотрубок, их сверхпроводимые свойства, представлены примеры компьютерного моделирования их структур в программном пакете HyperChem.
Фуллерены и нанотрубки - новые формы соединений углерода, открытые в конце 1980-х годов.
Под фуллеренами понимают разновидность нанокластеров, имеющих вид каркасов сферической (близкой к сферической) формы, состоящих из пяти- и шестиугольников, в вершинах которых находятся атомы углерода [1]. Фуллерен С60, состоящий из 60 атомов углерода, расположенных в сфере с d = 1 нм, обладает наибольшей стабильностью и наивысшей симметрией (Рис. 1).
Рис. 1. Структура фуллерена С60 (а) и расположение атомов на его поверхностях (б) [1].
Индивидуальные фуллерены (свободные от взаимодействия друг с другом и окружающей средой) имеют необычные свойства, которые обуславливают их научное и практическое значение. Помимо высокой ударной прочности, обусловленной прочностью химических связей между атомами углерода - С-С связей, высокой термической стабильностью и способностью растворяться в различных органических растворителях, фуллерены характеризуются возможностью помещения в них атомов других веществ.
Если в клетку фуллерена вводятся атомы металла, то образующийся при этом
