Глава 4. Пускореверсивные системы.

УПРАВЛЕНИЕ И ТЕХНИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ

§ 4.1. Требования к пускореверсивным системам гд и условия надежного запуска дизелей

По статистике ГД транспортного судна в среднем запускается 500—900 раз в год, пассажирского судна — 1200—1500 в год. Так как пуск судовых дизелей в процессе маневров иногда про­изводится через малые промежутки времени (0,5—2 мин), а коли­чество пусков за одну швартовку может достигать 20—30 и больше, то, очевидно, необходимо иметь большой запас сжатЪго воздуха и соответствующую производительность компрессоров.

Пуск дизеля осуществляется путем раскручивания коленча­того вала (КВ) до частоты вращения, при которой происходит самовоспламенение топлива, впрыснутого в цилиндр, от темпера­туры сжатия свежего воздушного заряда (630—850 °С).

Дизель с непосредственным реверсом имеет пусковой клапан (ПК) на каждом цилиндре. Пусковые клапаны открываются при пуске в районе ВМТ и закрываются за 65—110° ПКВ после ВМТ. Пуск дизеля должен происходить при температуре в МО не ниже 8 °С, время пуска не должно превышать 15 с. Для пуска судового дизеля с числом цилиндров 5—12 нет необходимости работать на воздухе в течение полного оборота КВ.

Надежный пуск дизелей обеспечивается:

• удалением воздуха из топливной системы, полным запол­нением ее топливом и очисткой фильтров;

• подбором сорта топлива по параметрам, характеризующим его самовоспламенение, испаряемость и текучесть в соответствии с условиями эксплуатации;

• применением масла с допускаемым пределом вязкости и его подогревом, предварительным проворачиванием дизеля, за­полнением системы маслом;

• установкой оптимального угла опережения подачи топлива в цилиндры;

• временным увеличением дозы топлива на цикл в период пуска;

• равномерностью подачи топлива в цилиндры при пусковой частоте вращения.

Требуемая скорость вращения вала МОД во всех случаях достигается через 2 с после пуска и этот момент обычно соответ­ствует окончанию первого оборота КВ. Для СОД это время больше, например для дизеля 624TS фирмы «Вяртсиля-Васа» период раз­гона составляет около 4 с. До страгивания КВ пусковой воздух поступает в цилиндры, кривошипы которых находятся в секторе ср_г геометрического открытия ПК. Продолжительность подачи воз­

духа при нормальном пуске должна обеспечивать последователь­ное открытие 1/3—1/2 всех ПК дизелей.

Большинство МОД фирм «Зульцер», MAN, «Фиат», «Сторк» имеют смешанный пуск: топливная рейка (ТР) устанавливается в положение пусковой подачи до страгивания КВ дизеля или в момент страгивания. Дизели «Бурмейстер и Вайн» и «Гета- веркен» имеют раздельный пуск: топливная рейка устанавли­вается в рабочее положение в момент прекращения подачи пуско­вого воздуха, т. е. дизель раскручивается только пусковым воздухом, а затем — энергией сгорания топлива. При про­чих равных условиях дизели со смешанным пуском обла­дают лучшими пусковыми качествами, чем дизели с раздельным пуском.

Автоматизированные дизели с системами ДАУ должны отве­чать следующим требованиям:

• не запускаться при включенном ВПУ, незавершенном реверсе распределительного вала и кулачковых шайб воздухо­распределителя;

• не подавать топливо в цилиндры и не запускать дизель в направлении, противоположном заданному;

• обеспечивать реверсирование распределительных органов при выключенной подаче топлива;

• в дизелях с раздельным пуском должна быть предусмотрена блокировка, исключающая одновременную работу дизеля на воздухе и на топливе.

В пускореверсивных системах МОД применяют пневмати­ческие, гидравлические и механические' связи между элементами. Алгоритмы процессов управления разнообразны и зависят от способа совершения реверса и пуска дизеля. Исходными сигна­лами для всех дизелей являются: направление вращения КВ, положение органов распределения, рейки ТНВД и рукоятки ма­шинного телеграфа. Выходные сигналы следующие: на отключе­ние подачи топлива, реверсирование распределительных орга­нов и включение подачи пускового воздуха в дизель.

Реверсирование (изменение направления вращения гребного винта) совершается с целью изменения направления движения судна, а также ускорения остановки судна. При реверсе четырех­тактных дизелей изменяются фазы воздухо- и газораспределения, топливоподачи, в связи с чем их РВ имеет два комплекта распре­делительных кулачков. В двухтактных дизелях с прямоточно­клапанной продувкой при реверсе изменяются фазы распределе­ния пускового воздуха (вал воздухораспределителя имеет два комплекта кулачков и перемещается аксиально), выпускного клапана и топливоподачи (распределительный вал имеет один комплект кулачков и разворачивается на заданный угол). В двух­тактных дизелях с контурной продувкой при реверсе изменяются фазы только воздухораспределения и топливоподачи. При этом если дизели имеют один комплект кулачков, то РВ поворачивается

на ааданвмй.угол (дизели фирмы«3уяьцер»), а если два, то вал перемещается аксиально (дизели фирмы MAN).

Для повышения маневренных качеств судна применяют подачу контрвоздуха, чтобы создать тормозной момент, значительно превышающий максимальный отрицательный момент винта, ра­ботающего в режиме гидротурбины. Эффективность торможения дизеля контрвоздухом во многом зависит от конструкции ПК. Сжатый воздух, находящийся в цилиндре (дизели типов RD и RND фирмы «Зульцер»), при торможении вращения коленчатого

Рис. 4.1. Система торможения дизеля ДК.РН 74/160 при реверсе.

I, 10 — клапаны; 2 — крышка цилиндра; 3 — коромысло; 4 — кронштейн; 5 — гид­равлическое устройство; 6 — штанга; 7 — кулачок; 8 — рукоятка; 9, 11 — трубопро­воды масла; 12 — корпус; 13 — крышка с уплотнением; 14 — шток; 1S — обратный клапан; 16 — регулировочный клапан; 17 — трубопровод слива масла: а — перепускное отверстие; б — полость гидравлического устройства.

вала стравливается через ПК обратно в воздуховод. Контр­воздух приводит к интен­сивному охлаждению дизеля и повышенному расходу пус-

нового воздуха. В некоторых установках небольшой мощности применяют ленточный тормоз, а иногда — пневматический фрик­ционный тормоз в виде двух башмаков.

Пусковое устройство, обеспечивающее эффективное торможе­ние дизеля ДКРН 74/160 (рис. 4.1), вмонтировано в систему привода выпускного клапана: оно воздействует на рычаг выпуск­ного клапана при ходе сжатия в момент реверса.

Известны четыре способа реверсирования топливных ку­лачков:

1. без изменения положения кулачка ТНВД (недостаток спо­соба — неоптимальный угол опережения и подачи топлива в ре­жиме заднего хода и вынужденное из-за этого ограничение мощ­ности дизеля);

2. с осевым перемещением сдвоенных кулачков, каждый из которых рассчитан на нормальную работу в любом направлении вращения КВ (к толкателю ТНВД подводится либо один, либо другой кулачок);

3. с применением топливной аппаратуры аккумуляторного типа и дополнительной системы регулирования, управляющей открытием и закрытием форсунок;

4. с применением устройства для поворота на определенный угол кулачков привода толкателей ТНВД; этот угол обеспечи­вает при обоих направлениях вращения КВ оптимальный момент начала впрыска.

Рис. 4.2. Схема реверсирования ТНВД дизелей серии LMC фирмы «Бурмейстер и Вайн»: а — положение ролика толка­теля ТНВД при работе дизеля на передний ход; б — то же на задний ход.

Для поворачивания кулачков служит специальный серво­привод (дизели типов RL, RTA фирмы «Зульцер»). В двухтактных дизелях с системой наддува постоянного давления фазы откры­тия и закрытия выпускного клапана симметричны относительно НМТ, в связи с чем в реверсировании привода клапана нет необ­ходимости. В дизелях типа LMC фирмы «Бурмейстер и Вайн» использован симметричный привод ТНВД, а для реверса ТНВД изменяется положение ролика толкателя относительно кулачка. На рис. 4.2, а показано положение ролика при работе дизеля на передний ход, а на рис. 4.2, б — при работе на задний ход. Пере­мещение рычага, связанного с осью ролика толкателя, осуще­ствляется сжатым воздухом, поступающим отдельно к каждому приводу ТНВД.

Пускореверсивная система дизелей типа RD фирмы «Зульцер» обеспечивает изменение фазы (мо­мента) подачи пускового воздуха в цилиндры дизеля при пуске дизеля на передний и задний ход, а также фазы открытия и закры­тия выпускных газовых заслонок.

Впуск

управляющего

Распределительный вал с одним комплектом кулачковых шайб пово­рачивается с помощью сервомотора на угол 98° ПКВ, что позволяет изменить фазы топливоподачи и газо­распределения.

Как показала эксплуатация, на пуск дизеля с момента получения команды с ходового мостика до пер­вой вспышки затрачивается в сред­нем 3—5 с. Скорость вращения КВ в период раскручивания на воздухе составляет 35—40 об/мин, в период перехода на топливо снижается до 28—32 об/мин и в дальнейшем оста­ется постоянной (30—32 об/мин), если не изменяется положение топ­ливной рейки.

Большую роль при пуске играют подпоршневые полости, которые за­сасывают необходимое количество воздуха и сжимают его до давления 0,03—0,05 МПа, тем самым обеспечи­вая хорошие условия наполнения рабочего цилиндра и высокое дав­ление в конце сжатия (2,5—3,5 МПа). Это создает благоприятные условия для самовоспламенения топлива.

Рис. 4.3. Пусковой клапан дизеля 14V 52/55А фирмы MAN.

/ — корпус седла клапана; 2. 12 — кольца уп­лотнительные. поршневые; 3 — направляющий поршень; 4 — шток; 5 — промежуточная направ­ляющая труба; 6 — корпус клапана; 7. 10 — на­жимные пружины; в — шайба; 9, 15 — уплотни­тельные кольца; И — контргайка; 13 — управ­ляющий поршень; 14 — крышка; 1( — болт.

Пу с к ореверс и вные системы дизеля 684VTBF-180 фирмы «Бурмейстер и Вайн» и МОД фирмы MAN осуществляют реверсирование пусковых воздухо­распределителей вручную осевым перемещением РВ распреде­лителя. Изменение фаз топливоподачи и газораспределения дости­

гается поворотом РВ на 30° относительно КВ. Все управление работой дизеля осуществляется двумя рычагами: для реверсиро­вания и для пуска и регулирования подачи топлива. Рычаги сблокированы так, что движение второго рычага возможно только

4- 10 3

Рнс. 4.4. Пусковой воздухораспределительный золотник дизеля 14V 52/55А

фирмы MAN.

I ” кратка; * — нажимная пружина; 3 — корпус; 4 — поршеяь; 5 — болт; б — уплот- невве; 7 — стопорное кольцо; в — сопло; 9 — предохранительное кольцо; 10 — набор пластинчатых уплотнительных колец; А — зазор.

при крайних положениях первого рычага, соответствующих ходу «Вперед» или ходу «Назад». Аналогичное движение первого ры­чага возможно только в том случае, если второй рычаг стоит в по­ложении «Стоп».

Пуск, остановка, реверс и регулирование подачи топлива МОД фирмы MAN выполняются маневровым маховиком, кото­рый‘ закрепле» на одном конце РВ. Кулачки валика управляют группой пневматических клапанов. На другом конце РВ закреп­лена рычажная система, управляющая подачей топлива ТНВД.

Пусковая система СОД 14V52/55 фирмы MAN обеспечивает запуск дизеля сжатым воздухом; который из воз­душных баллонов через главный пусковой клапан (ГПК) и пуско­вые клапаны (ПК) (рис. 4.3), расположенные на крышках ци­линдров, поступает в рабочие цилиндры. Часть воздуха подается к распределительным золотникам (рис. 4.4), установленным на приводе ТНВД, и оттуда к ПК.

Для быстрой остановки дизеля в аварийной ситуации имеется устройство аварийного выключения. Сжатый воздух из баллона пускового воздуха поступает через редукционный клапан и воз­душный фильтр к элехтропневматическому клапану, а затем при открытии этого клапана командой остановки направляется к поршню отключения ТНВД. В целях безопасности установлены два взаимозаменяемых электропневматических клапана (при отказе одного клапана дизель останавливается другим работо­способным клапаном). Кроме этого, предусмотрен автономный баллон сжатого воздуха, предназначенный для остановки дизеля сжатым воздухом в случае отказа системы пускового воздуха дизеля.

В случае неполадок в ДУ или АСУ около ТР непосредственно на дизеле расположен аварийный ПК, снабжаемый воздухом из системы управляющего воздуха. При управлении клапаном управ­ляющий воздух проходит через трубопровод к трехходовому клапану и далее в систему пуска, как обычно при нормальном пуске.