- •Конспект лекций
- •Содержание
- •Список сокращений
- •Введение
- •1. Поле возможных и допустимых режимов работы дизеля
- •1.1. Поле возможных режимов работы судовых дизелей
- •1.2. Поле допустимых длительных по времени нагрузок двигателя
- •1.3. Скоростные и нагрузочные характеристики дизеля
- •Вопросы к разделу 1
- •2. Режимы работы пропульсивной установки судна с вфш
- •2.1. Ходовая характеристика судна
- •2.2. Расчет и построение паспортной диаграммы судна
- •2.3. Ограничительные характеристики на паспортной диаграмме судна
- •2.4. Построение номограммы для определения пропульсивного кпд и часового расхода топлива на главный двигатель
- •Вопросы к разделу 2
- •3. Режимы работы пропульсивной установки судна с врш
- •3.1. Некоторые особенности режимов работы главного двигателя с винтом регулируемого шага
- •3.2. Расчет и построение частной паспортной диаграммы судна с винтом регулируемого шага при постоянной частоте вращения гребного винта
- •3.3. Ограничительные характеристики на паспортной диаграмме судна
- •3.4. Пример расчета и построение частной паспортной диаграммы судна с винтом регулируемого шага
- •Вопросы к разделу 3
- •4. Режимы работы пропульсивной установки судна при буксировке объектов
- •4.1. Условия работы пропульсивной установки судна при буксировке
- •4.2. Располагаемая полезная тяга гребного винта и тяговое усилие на гаке
- •4.3. Аналитическое определение полезной тяги гребного винта и тяги на гаке
- •Вопросы к разделу 4
- •5. Согласованность главного двигателя с гребным винтом
- •5.1. Выбор главного двигателя для прототипа судна
- •5.2. Оценка согласованности главного двигателя с гребным винтом
- •5.4. Корректировка элементов гребного винта для согласования его с главным двигателем
- •6. Пропульсивная установка судна с винторулевой колонкой
- •Вопросы к разделу 6
- •Список литературы
- •98309 Г. Керчь, Орджоникидзе, 82.
1. Поле возможных и допустимых режимов работы дизеля
1.1. Поле возможных режимов работы судовых дизелей
Изменение нагрузки двигателя обычно изображается в виде графика в координатных осях Ne и п, показывающего зависимость эффективной мощности двигателя Ne от частоты вращения коленчатого вала (KB) двигателя п.
Дизелестроительные заводы при испытании двигателей на стенде определяют основные показатели, характеризующие режим работы двигателя на различных нагрузках. Можно упрощенно представить себе испытания двигателя на стенде по следующей схеме нагружения (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Поле режимов работы дизеля
АВ — холостой ход;
ВС — регуляторная характеристиками при nсн = const;
CD — номинальная внешняя характеристика,
DA — характеристика минимально устойчивой частоты вращения коленвала;
ОС — ограничительная характеристика (Мен = const);
EF — ограничительная по теплонапряженности,
KL — нижняя ограничительная характеристика (Nе = 0,5Neн)
Сначала двигатель пусковым устройством раскручивается до минимально устойчивой частоты вращения KB пmin (на графике этот процесс изображается горизонталью ОА), когда он начинает устойчиво работать на топливе (точка А), при этом вал двигателя не нагружается тормозным устройством, т.е. осуществляется холостой ход Ne = 0. Постепенно увеличивая подачу топлива, не нагружая двигатель, на холостом ходу повышается частота вращения KB вплоть до номинальной величины пн (холостой ход — отрезок АВ).
При достижении номинальной частоты вращения KB nсн, включается автоматический регулятор поддержания постоянной частота вращения KB nсн=const и начинается постепенное нагружение вала двигателя тормозным устройством.
Нагружение тормозом осуществляется до тех пор, пока двигатель не разовьет величину номинальной мощности Neн в точке С. На графике (см. рис. 1.1) этот процесс показан вертикальным отрезком ВС. Отрезок ВС, отражающий изменение мощности от Ne = 0 до Neн при nсн=const называется регуляторной характеристикой двигателя.
Как известно, эффективная мощность двигателя определяется по формуле:
где Ме — тормозной момент па валу двигателя, кН·м;
пс — частота вращения коленчатого вала, с-1.
Итак, в точке С двигатель работает в номинальном режиме, развивая номинальную мощность Neн при номинальной частоте вращения KB nсн. Этот режим соответствует максимальной длительной мощности (МДМ) двигателя, при котором продолжительность работы двигателя по времени не ограничивается (Maximum Continuous Rating — MCR, т.е. Nominal Power at Nominal Engine Speed).
Затем выключается из работы регулятор поддержания постоянной частоты вращения KB, а нагружение вала двигателя тормозным устройством увеличивается, т.е. тормозной момент Ме возрастает. При этом двигатель работает с выключенным регулятором с постоянной цикловой подачей топлива, т.е. рейка топливного насоса, установленная для номинального режима Neн и nсн, остается все время в этом положении, не меняя величину подачи топлива.
Скоростной режим работы двигателя, показывающий зависимость изменения мощности двигателя Ne от частоты вращения KB n при неизменной цикловой подаче топлива, называется внешней характеристикой двигателя. В данном случае двигатель работает в режиме номинальной внешней характеристики. При меньших, чем для номинального режима, постоянных цикловых подачах топлива будут осуществляться частичные (долевые) внешние характеристики.
Работа двигателя по внешней характеристике вследствие увеличения тормозного момента будет характеризоваться соответствующим уменьшением частоты вращения KB и мощности. Если двигатель продолжать загружать тормозом, то, перейдя рубеж минимально устойчивой частоты вращения ко-ленвала nmin, двигатель заглохнет — остановится. Во избежание этого в точке D, соответствующей минимально устойчивой частоте вращения KB, включается регулятор поддержания минимальной частоты вращения KB, a нагружение двигателя тормозом постепенно уменьшается до Ме = 0, Ne = 0, т.е. двигатель в дальнейшем переходит в режим работы холостого хода при Ne = 0.
Этот процесс (отрезок DA) определяет режим работы с минимально устойчивой частотой вращения коленвала nmin.
В результате, в координатах «Ne - п» изображается поле возможных нагрузок двигателя, ограниченное снизу линией холостого хода АВ при Ne = 0, справа — регуляторной характеристикой ВС при nсн = const, сверху — внешней номинальной характеристикой CD, слева — режимом минимально устойчивой частоты вращения коленвала nmin — отрезок DA.