Теперь пора ознакомиться с машинным отделением паротурбохода. Путешествие
начнем также с верхнего яруса.
Паровые турбины значительно меньше дизельных двигателей одинаковой с ними
мощности, и потому машинное отделение паротурбохода просматривается сверху
лучше, чем на теплоходе. Мы видим и нижнюю платформу машинного отделения, и
большое количество обшитых матами, жестью и крашенных серебрином паропроводов, и
полукружия механизма, обшитого черной лакированной жестью. Это главные турбины
переднего и заднего хода.
Ознакомимся с энергетической установкой паротурбинного судна. Основные ее части
- паровые турбины, паровой котел и редуктор. Более экономичны при мощностях до
21 ООО киловатт суда с дизелям, а при мощностях более 28 000 киловатт -
турбинные. Среди крупнотоннажных танкеров примерно 40 процентов составляют
паротурбоходы. Паротурбинная энергетическая установка не менее интересна, чем
дизельная, и имеет свои особенности в обслуживании.
Энергоносителем в паровых турбинах служит пар высокого давления (более 3
мегапаскалей) и высокой температуры (до 470 градусов Цельсия). Его получают в
котельной установке большой производительности - несколько десятков тонн пара в
час. Такая установка располагается в котельном отделении.
Котельное и машинное отделения носят общее название "машинно-котельное
отделение". Как и на теплоходах, оно разбито на ярусы разной высоты с
огражденными переходными площадками, сообщающимися друг с другом трапами. Эти
площадки необходимы для доступа обслуживающего персонала к частям котла, турбин,
аппаратам, устройствам и арматуре, размещенным на различной высоте.
В котельном отделении находятся механизмы и аппараты, обслуживающие котлы:
питательные насосы (иногда они располагаются в машинном отделении), фильтры,
котельные вентиляторы, топливоперекачивающие и топливоподающие насосы,
подогреватели топлива. В целом, вместе с котлами они и составляют котельную
установку. Котельное отделение оборудуют постом управления, контрольными и
измерительными приборами, а также лабораторией для анализа проб воды.
Как устроен и действует главный паровой котел?
Все знают чайник. Представим, что в него налили воды и поставили на зажженную
конфорку газовой плиты. Постепенно в пространстве между поверхностью нагретой
воды и крышкой скапливается пар. Когда его давление превысит давление
атмосферного воздуха, действующего на крышку снаружи, она начнет подскакивать,
выпуская излишки пара. Так уравнивается давление внутри чайника с атмосферным.
При этом часть воды теряется в результате испарения. Но воду в чайник можно
долить. Естественно, что чайник сделан из такого материала, прочность которого
достаточна для получения кипяченой воды при атмосферном давлении.
Между чайником и паровым котлом есть некоторое сходство. Котел тоже заполнен
водой, она тоже нагревается и в какой-то момент начинает испаряться. А вот после
этого между ними начинаются различия.
Котел предназначен для преобразования воды в пар, в котором в результате сжатия
до нужного давления заключена потенциальная энергия. Для этого "крышку" пришлось
приварить к корпусу "чайника", а к "носику" присоединить паропровод, идущий к
паровой механической энергетической установке. Пару деваться некуда, поэтому в
котле постепенно возрастает давление. Оно может достигнуть необходимого
значения, затем еще большего и наконец, если не будут приняты меры безопасности,
станет таким, что стенки котла не выдержат и произойдет взрыв.
Какие же меры принимают для того, чтобы работа котла стала безопасной? Стенки
котлов делают из прочного материала и такой толщины, чтобы они выдержали
давление, превышающее рабочее. На котлах устанавливают предохранительные
клапаны, играющие роль крышки чайника: они стравливают излишний пар в атмосферу.
Наконец, оборудуют котельные агрегаты средствами автоматики. Например,
автоматически прекращается подача топлива к форсункам котла при превышении
допустимого давления пара; автоматически действует сигнализация.
Топливо впрыскивается форсунками в закрытую топку, окруженную со всех сторон
водогрейными трубками. Теплота сжигаемого топлива обогревает стенки трубок, по
которым проходит вода.
На современных судах пар, получаемый в котлах, имеет высокое давление и
соответствующую температуру, причем достигается это за сравнительно небольшое
время. Выходя из котла, по пути к турбине пар дополнительно нагревается до
температуры 400 градусов Цельсия и выше. Работа на паре высокой температуры
повышает экономичность пароэнергетической установки.
Воздух, необходимый для сгорания топлива, прежде чем он попадет в топку,
нагревают, чтобы не охлаждались стенки котла. Воду, которая поступает в котел
(ее называют питательной), также предварительно подогревают. Котлы строят с
естественной и принудительной циркуляцией воды.
Для эксплуатации котельной установки в штате на паровых судах предусмотрены
котельные машинисты.
В машинном отделении паротурбохода располагается паротурбинная установка,
состоящая из паровых турбин высокого и низкого давления для переднего хода,
турбины заднего хода, редуктора и главного конденсатора. В целом эта установка
называется главным турбозубчатым агрегатом.
В машинном отделении размещают пост управления главным турбозубчатым агрегатом.
Он состоит из маневрового клапана и главного щита управления с контрольными
приборами. Здесь же находятся многочисленные вспомогательные механизмы.
Вот, например, циркуляционные насосы, они прокачивают забортной водой главный
конденсатор, отчего в нем создается пониженное давление при переходе пара в
конденсат, этим уменьшается противодавление пару на выходе из турбины и
повышается экономичность ее работы. Кроме них, в машинном отделении расположены:
деаэраторы; масляные насосы с маслоохладителем и фильтрами; сепараторы масла с
подогревателями; маслоперекачивающие насосы, маслоподогревателями; главные
эжекторы; устройства для уплотнения и отсоса пара из уплотнений главной турбины;
турбогенераторы с распределительным щитом и вспомогательными конденсаторами;
компрессор; пожарные, санитарные и питьевой воды насосы; гидрофоры; балластные и
осушительные насосы; резервные дизель-генераторы; испарители котловой воды и
грязного конденсата. Как отмыть фильтры от
загрязнений?
Из перечисленных вспомогательных механизмов большинство выполняет ту же роль,
что и на теплоходах, кроме деаэратора, главных эжекторов, устройств для
уплотнения и отсоса пара из уплотнений главных турбин и испарителей котловой
воды и грязного конденсата.
В чем же состоит их назначение?
Если в воде, питающей котел, есть кислород или углекислый газ, это вызывает
коррозию его внутренних поверхностей. Значит, надо удалять газы из воды. Для
этой цели в конденсатно-питательной системе котлов служит деаэратор. В эту
систему входят, кроме деаэратора, питательные насосы, паро- и водопроводы,
главный конденсатный насос, уравнительная и регулировочная цистерны,
подогреватель питательной воды и регуляторы уровня воды в конденсаторе,
деаэраторе и цистернах.
Главные эжекторы - это аппараты для отсоса паровоздушной смеси из главного
конденсатора. Внешне они похожи на мегафоны, в один из концов которых подводится
свежий пар, а из другого отводится отработавший.
Система для уплотнения и отсоса пара из уплотнений главных турбин предназначена
для предотвращения протечек пара при больших нагрузках и попадания воздуха
внутрь турбины на малых ходах. Эта система состоит из ряда устройств и
трубопроводов, главными из которых являются эжектор отсоса пара из одних коробок
уплотнений с конденсатором и уравнительный бак, регулирующий давление пара для
укупорки других коробок уплотнений.
Испаритель котловой воды - это теплообменный аппарат. В нем теплота от греющего
пара передается забортной воде. Вода испаряется и конденсируется в дистиллят с
допустимой соленостью. Рассол, образующийся в испарителе, время от времени
продувают и заменяют свежей порцией забортной воды. Другими словами, испаритель
котловой воды выполняет то же назначение, что и опреснитель на теплоходах,
только он большей производительности.
Из испарителя котловой воды восполняют убыль воды, питающей котлы. Последнее
происходит в результате продувок котлов и утечек.
Испарители грязных конденсатов, или преобразователи пара, являются своеобразными
котлами, производящими пар для всех потребителей, от которых в конденсат может
попасть масло или топливо. Такие потребители, например, паровые поршневые насосы
(грузовые на танкерах), змеевики обогрева масляных и топливных цистерн.
Нагреваемой средой в испарителе грязных конденсатов служит конденсат вторичного
пара от этих потребителей, а греющей - свежий пар от главного котла или
отбираемый в одном из мест по пути прохождения от котла через турбины и до
главных конденсаторов. В испарителе грязных конденсатов свежий (первичный) пар
проходит через змеевики, соприкасающиеся с конденсатом, и нагревает его.
Применение этой установки исключает возможность попадания масла в питательную
воду котлов.
Прежде чем попасть в котел, вода подогревается в подогревателях, если ее
температура ниже установленной, причем нередко по пути следования она
подогревается неоднократно. Различают подогрев воды первой, второй и третьей
ступеней. Не случайно столь большое внимание мы уделили водоподготовке: от
качества воды зависит не только экономичность работы котельной и турбинной
установок, но и их надежность.
Казалось бы, после того как пар выполнил свое назначение и отдал энергию на
работу турбины, его можно выпустить в атмосферу. В таком случае энергетическая
установка состояла бы из котла, турбины, соединяющего их паропровода и из
питательного насоса, берущего воду из цистерны. Однако экономичность ее была бы
столь низкой, а запасов воды потребовалось бы взять столь много, что было бы
невыгодно иметь такое судно.
Выходя из турбины, пар поступает не в атмосферу, а в конденсатор. Там
отработавший пар конденсируется, т. е. переходит в воду, благодаря охлаждению от
прокачиваемой через трубки конденсатора забортной воды. Из конденсатора воду,
называемую конденсатом, откачивает конденсатный насос; по системе трубопроводов
и различных аппаратов она достигает питательного насоса. Последний подает ее
(теперь уже питательную воду) в котел, и цикл на этом завершается.
Начинается новый цикл: преобразование воды в пар, его работа в турбине,
превращение отработавшего пара в конденсат и подача питательной воды в котел.
