Краткая теория

Контроль за работой судовых дизельных установок осуществляется с помощью специальных измерительных приборов, позволяющих объективно судить о правильности протекания рабочих процессов. Необходимо осуществлять постоянный контроль за теми параметрами, отклонение которых от заданных величин может вызвать ухудшение мощностных характеристик или других эксплуатационных качеств двигателя, а в отдельных случаях привести к его аварии. К таким параметрам следует отнести давление смазочного масла, температуру охлаждающей воды, частоту вращения коленчатого вала и др.

В судовых дизельных установках используют следующие приборы контроля:

• термометры, служащие для измерения температуры охлаждающей воды смазочного масла, выпускных газов и воздуха;

• манометры, предназначенные для измерения давления смазочного масла, охлаждающей воды, топлива, пускового воздуха и наддува;

• тахометры, измеряющие частоту вращения коленчатого и гребного валов, турбонагнетателей;

• уровнемеры, с помощью которых контролируют уровень топлива, масла и воды в различных цистернах.

Следует заметить, что в связи с интенсивным внедрением средств автоматизации в области контроля и управления судовыми энергетическими установками большое распространение получают специальные автоматические информационные устрой­ства. В системе автоматического управления они выполняют фун­кции непрерывного контроля за параметрами двигателя с их регистрацией.

. Подробные сведения об устройстве и работе контрольно-измерительных приборов и средств автоматической информации о ре­жимах работы дизельной установки приведены в соответствующем специальном курсе [раздел 4

Индицирование двигателей

М ощность энергетической установки является главным показателем, характеризующим правильность технической эксплуатации судового двигателя.

Первичные мощностные характеристики двигателя устанавливают на заводских стендах, а также в процессе ходовых испытаний. Во время эксплуатации судна производят периодическое измерение мощности с помощью специального переносного прибора, называемого индикатором.

И ндикаторы имеют специальное пишущее устройствос помощью которого вычерчивается графическое изображе- ние рабочего цикла, т. е. замкнутая кривая, отражающая изменение давления газов в цилиндре двигателя в зависимости от изменения объема, описываемого поршнем На рис. 228 представлена индикаторная диаграмма, снятая с рабочего цилиндра двигателя внутреннего сгорания. По оси ординат диаграмм откладываются давления, а по оси абсцисс -объём цилиндра в различные моменты цикла. В зависимости от частоты вращения, двигателя используют индикаторы с цилиндрическими или стержневыми пружинами. На рис 229 представлена кинематическая схема индикатора с цилиндрической пружиной, который рассчитан на индицирование малооборотных двигателей с частотой вращения до 500 об/мин. Этот прибор состоит из корпуса, пишущего устройства и барабана с бумажным бланком. Газы из цилиндра двигателя 10 поступают в цилиндр 9 индикатора и воздействуют на поршенек 8. Под действием давления газов поршенек перемещается вверх и через шток 6 растягивает цилиндрическую пружину 5 до момента достижения равновес­ного состояния. Через систему шарнирных рычагов пишущего устройства 7 движение поршенька передается на. рычаг-карандаш 4, свободный барабан 3 надевается бумажный бланк, на котором карандашом вычерчивается индикаторная диаграмма цикла. Барабан совершает возвратно-вращательное движение вокруг своей оси. В одну сторону вращение осуществляется посредством шнура 2, соединенного с индикаторным приводом 1 двигателя, а в другую — спиральной пружиной, находящейся внутри барабана. Соответственно в первом случае поршень рабочего цилиндра двигателя будет перемещаться вверх, а во втором случае'— вниз Индикаторный привод, называемый также ходоуменыпителем, копирует движение поршня рабочего цилиндра в некотором умень­шенном масштабе. Масштаб передачи зависит от соотношения длины плеч горизонтального шарнирного рычага. Пользуясь обозначениями схемы (рис. 229), составим пропорцию

a/b= l/S , откуда l= S/b где l — длина индикаторной диаграммы (см. рис. 233); S = 2R — ход поршня двигателя; R — радиус кривошипа.

При любых конструкциях ходоуменьшителей всегда a/b <1.

Это отношение подбирается в зависимости от величины хода поршня S таким образом, чтобы длина индикаторной диаграммы I не превышала длины окружности барабана.

Конструкции ходоуменьшителей могут быть различными. На пример, широко распространены приводы с поворотными головками. Такой привод установлен один на двигателе, но за счет специального устройства позволяет снимать диаграммы с любого цилиндра.

Если массу подвижных частей индикатора довести до весьма значительных размеров и этим увеличить их инерцию, то при определенных конструктивных соотношениях и достаточно быстром изменении давления в рабочем цилиндре пишущее устройство установится в уравновешенном состоянии и вычертит на бланке горизонтальную прямую линию, соответствующую некоторому cpeднему давлению газов в цилиндре двигателя во времени. На этом принципе основана работа пиметров.

Схема прибора показана на рис 240. В цилиндрическом корпусе 21 установлены массивные диски 13 и 15 называемые соответственно основной и дополнительной массами Диски связаны между собой спиральной пружиной 14. На сплошной оси 6 посажены дополнительная масса и стрелка 4, а на пустотелой оси 7 — основная масса и шестеренка 5. С шестеренкой 5 входит в зацепление зубчатый сектор 25, связанный тягой 24 с рычагом 23, имеющим противовес 16. Правый конец рычага шарнирно подвешен на тяге 17. Осью 8 рычаг соединен с вильчатым штоком 22 поршенька 20. Шток соединен с пружиной 3, которая упирается в полый винт 1.

Поршенек находится во втулке 19, закрепленной в корпусу прибора. Накидной гайкой 12 пиметр крепится к индикаторному крану двигателя. Газы из цилиндра двигателя давят на поршенек и это усилие передается массивным диском .

Усилие будет изменяться периодически, соответственно частотрй циклов.

Следовательно, массы и стрелка прибора придут в колебательное движение с некоторой амплитудой, которая будет тем меньше, чем больше масса дисков, и чем выше частота вращения вала двигателя. В действительности амплитуда колебаний настолько мала, что колебания становятся практически незаметными. Стрелка прибора указывает ца шкале величину среднего давления газов в цилиндре во времени. Вследствие того что это давление будет средним не по ходу поршня (как в поршневом индикаторе), а по углу п. к. в., оно носит название среднего давления во времени и обозначается через pt-

Параметр p_t является косвенным показателем цилиндровой мощности. Следовательно, определив величину p_t во всех цилиндрах двигателя, можно судить о степени равномерности распределения нагрузки по отдельным цилиндрам. В этом преимущество пиметра. Недостаток же этого прибора состоит в той, что по его показаниям нельзя определить мощность, развиваемую в цилиндрах двигателя.

Давление сжатия и горения можно определить при помощи максиметра. Газы из цилиндра двигателя поступают к манометру, проходя через невозвратный клапан. При включенных топливных насосах манометр будет показывать давление сгорания, а при выключенной подаче топлива — давление в конце сжатия. Ошибка измерений не превышает 0,03 МПа (0,3 кгс/см²) и является несущественной.

Максиметр (рис. 241) состоит из корпуса 9 и манометра 12. Корпус изготовлен из стали и снабжен ребрами для более интен­сивного отвода теплоты. К корпусу на резьбе крепится стальная промежуточная камера 2, также имеющая рёбра при помощи накидной гайки 1 прибор присоединяется к индикаторному крану цилиндра двигателя.

Трехходовым клапаном 10 полость максиметра может сообщаться с атмосферой для выпуска газов или с манометром (через штуцер 11). Внутри максиметра находятся щелевой 3 и сетчатый 4 фильтры, задерживающие твердые частицы продуктов сгорания седло 5 клапана 7 и дроссельная шайба 6. Подъем клапана регулируется ограничителем 8. Ограничение подъема клапана имеет существенное значение, так как; при малом подъеме клапан(порядка0,2—0,3 мм) создается значительное сопротивление проходу газов, особенно в начальный период пуска. Дополнительное сопротивление создается дроссельной шайбой. Благодаря наличию этих сопротивлений исключается возможность разких колебаний стрелки манометра и быстрого выхода прибора из строя

тПрибор работает следующим образом: после продувания индикаторного крана и присоединения максиметра индикаторный кран открывают не более чем на 30 с. Невозвратный клапан 7 пропускает газы только в одном, направлении, и через некоторое число рабочих циклов в полости прибора устанавливается давление, равное максимальному давлению в цилиндр двигателя. После определения давления газы стравливают в атмосферу и прибор снимают с индикаторного крана

Ввиду возможности быстрого загрязнения максиметра смолистыми и другими осадками, после использования его необходимо разобрать и тщательно очистить детали, а при обнаружении неплотности— притереть детали и смазать их.

Некоторые модели максйметров не имеют манометров. Давление газа определяется изменением нагрузки на пружину, соединенную с поршеньком. Перемещение поршенька вызывает по-5ворот головки, на которой нанесена измерительная шкала, внешне; похожая на шкалу микрометрических измерительных приборов.;;

В заключение следует отметить, что максиметр позволяет определять наибольшее давление не только в цилиндрах двигателей, но и в форсуночных трубопроводах (при определении величины впрыска для последующей регулировки топливной аппаратуры

Содержание отчета

Отчет должен содержать:

5. тему;

6. цель;

7. материальное обеспечение;

8. отчет о проделанной работе.

Заключительный контроль

1. Дать определение «теплотехнический контроль»

2. Назначение теплотехнического контроля.

3. Перечислить основные приборы для проведения теплотехнических испытаний

4. Зарисовать кинематическую схему индикатора с цилиндрической пружиной.

5. Зарисовать кинематическую схему индикатора со стержневой пружиной

6. Дать описание принципа работы пиметра.

7. Дать описание принципа работы максиметра.

8. Указать основные достоинства и недостатки индикаторов, пиметров, максиметров при проведении теплотехнических испытаний.

Литература

4. Методические указания к выполнению лабораторных и практических работ по дисциплине «Судовые дизельные энергетические установки и их эксплуатация», 1985.

5. Миклос А.Г., Чернявская Н.Г., Червяков С.П. Судовые двигатели внутреннего сгорания, 1986.

6. Гогин А.Ф., Богданов А.А. Судовые двигатели внутреннего сгорания, 1983.

Лабораторная работа №29.

Регулировка рабочего процесса дизелей

Тема: Проверка равномерности распределения нагрузки по цилиндрам.

Цель: приобретение практических навыков в проверке равномерности распределения мощности по цилиндрам двигателя.

Материальное обеспечение: двигатели, установленные в лаборатории ДВС, механические индикаторы, пиметры, максиметры.

В процессе работы двигателя следует периодически производить проверку распределения мощности по отдельным цилиндрам. Равномерная нагрузка обеспечивает максимальную мощность двигателя и сохраняет от чрезмерных износов цилиндропоршневую группу.

Вводный контроль:

1. Какова цель регулировки двигателя по контрольно-измерительным приборам.

2. При каких условиях проводится эта процедура?

Краткая теория

Основной целью регулирования двигателя по показаниям контрольно – измерительных приборов является равномерное распределение мощности двигателя по цилиндрам. Согласно правилам эксплуатации, мощность отдельных цилиндров не должна отличаться более чем на 2,5 % от средней мощности для всех цилиндров. В результате регулирования температура отработавших газов, давления Pz и Pс, удельные расходы топлива и смазочных масел должны соответствовать нормальным значениям для данного типа двигателя. Регулирование двигателя по контрольно - измерительным приборам производят через каждые 100-150 часов. Работа двигателя при обнаружении ненормальности в работе одного или нескольких цилиндров, после регулирования топливной аппаратуры, замены форсунок, переборки деталей ЦПГ, при переходе на новый сорт топлива. Применяемая для регулирования измерительная аппаратура позволяет найти два параметра процесса – давление и температуру

Судовые двигатели регулируются различными способами. Выбор способа регулирования определяется конструкцией двигателя (степенью его быстроходности).

Так, малооборотные судовые двигатели имеют индикаторные приводы, индикаторные краны и установленные в трактах отработавших газов термопары для измерения температур. Индикатором можно снять индикаторные диаграммы и по их форме иметь представление о протекании процесса, об отклонениях от нормы, а также определить индикаторную мощность цилиндра.

Среднеоборотные двигатели обычно не имеют индикаторных приводов, так как их невозможно установить на двигателе. Такие двигатели имеют индикаторные краны и термопары. Регулирование этих двигателей производят по показаниям давления и температуры отработавших газов.

Ряд высокооборотных двигателей не имеют ни индикаторных кранов, ни термопар. Качество регулирования подобных двигателей обычно определяется состоянием топливного насоса высокого давления.

Порядок выполнения работы:

Задание 1.

Снять индикаторные диаграммы и, определив индикаторные мощности цилиндров, установить распределение мощности по цилиндрам.

Задание 2.

При отсутствии индикаторных приводов проверку распределения млщности можно произвести пиметром.

Задание 3.

В маломощных дизелях, не имеющих индикаторных кранов, регулирование мощности по цилиндрам можно производить по температуре выпускных газов.

Задание 4.

Можно оценить мощность цилиндра по тому как:

а) снижаются обороты дизеля, если будет выключен один из его цилиндров,

б) при нагрузке на генератор можно оценить мощность выключенного цилиндра по электрическим приборам, которые, естественно, покажут снижение мощности генератора.

Проверку распределения мощности следует начинать с уверенностью в нормальной работе топливной аппаратуры и контрольных приборов.

После изменения регулировки нужно дать двигателю войти в режим.

Содержание отчета:

1. Отчет о проделанной работе.

Заключительный контроль:

1. Какие средства имеются в распоряжении механика при регулировании процессов в цилиндре?

2. Почему переход на другой сорт топлива может вызвать изменения с регулировки подачи топлива по углу опережения?

3. Как проявляет себя догорание топлива при происходящем в цилиндре процесса расширения?

4. Как контролируют и регулируют распределение мощности по цилиндрам?

5. Что понимают под номинальной мощностью?

Литература:

1. Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Судовые дизельные энергетические установки и их эксплуатация», 1985.

2. Миклос А.Г., Чернявская Н.Г., Червяков С.П. «Судовые двигатели внутреннего сгорания», 1986.

Лабораторная работа №30.

ТЕМА: Испытания дизеля на нагрузочных характеристиках

Тема: Снятие нагрузочных характеристик дизель - генераторов.

Цель: приобретение практических навыков в снятии нагрузочной характеристики двигателя.

Материальное обеспечение: двигатели, установленные в лаборатории ДВС, ГРЩ лаборатории, приборы контроля, реостат нагрузки.

Вводный контроль:

1. Как снимается нагрузочная характеристика ДГ в судовых условиях и лабораторных.